Волфрам: свойства и приложения

Произход на името

Името Wolframium произлиза от минералния волмотрам, познат още през 16 век, който на немски звучеше като "вълнов крем". Когато калай топене от неговите руди, съдържащи волфрам, реакцията се наблюдава между тях с мощност разпенване поетично, описана както следва: "Tin погълната като вълк овце храни". През 18-ти век шведският химик Шелер, при обработката на волфрам с азотна киселина, открива в реакционните продукти неизвестно сиво вещество със сребрист оттенък. Първоначалният минерал е по-късно преименуван на схелит и новият елемент се нарича волфрам. Досега американците, англичаните и французите имат своето старо шведско наименование "тежък камък".

Депозити и методи за получаване

Този елемент се отнася до група от много редки метали и естествено се появява под формата на комплекс с кислородни съединения на желязо, манган, калций, олово, мед и редкоземни елементи. Тези минерали са част от гранитните скали, а концентрацията на чистата субстанция не надвишава 2%. Най-големите депозити бяха открити в Казахстан, Китай, Канада и САЩ. Боливия, Португалия, Русия, Узбекистан и Южна Корея също участват в добива.

При получаване на волфрам първо се обогатява рудата и се отделят ценните компоненти от отпадъчната скала. Метод на обогатяване - смилане и флотация, последвани от магнитно разделяне и окислително изпичане. Готов синтерован концентрат със сода, това води до получаване на разтворим натриев волфрам или сода разтвор се извлича в автоклав при високи температури под налягане, неутрализира се и се утаяват като калциев волфрамат.

От тях волфрамовият оксид, който е бил пречистен от повечето примеси, вече е възстановен, който след това се редуцира от водород при температури около 700 ° С. Това води до най-чистия прахообразен волфрам. За да се получи прах структура непрекъснато влакно се пресова в поток водород, постепенно повишаване на температурата до близо метал граници на топене да стане пластмаса и мека.

Физични и химични свойства

Металът има обемно центрирана кубична кристална решетка, има парамагнитни свойства и устойчивост на вакуум. температура волфрам топене е 3422 ° С, точка на кипене 5555 ° С, плътността му е 19.25 грама / см, твърдост от 488 кг / mm² Бринел. В чиста форма прилича платина, и при температура от около 1600 ° С е опъната в тънка нишка. Той показва висока устойчивост на корозия, при нормални условия не се променя във вода и въздух, а при нагряване до червено (около 500 ° C) образува шествалентен оксид.

Волфрамът не взаимодейства с концентрирана солна киселина и разредена сярна киселина. Неговата повърхност е леко окислена с aqua regia и азотна киселина.

Той е разтворим във водороден пероксид, в смес от флуороводородна и азотна киселина, в присъствието на окислител ще реагира с алкални вещества, освобождавайки големи количества топлина. Лесно се комбинира с въглерод, образувайки карбид с висока якост, но при ниски температури металът бързо се окислява и става крехък. Най-често използваните са:

• триоксиди, наречени волфрамови анхидриди;
• соли, образуващи полимерни аниони;
• пероксидни съединения;
• съединения със сяра, халогени и въглерод.

приложения

За металургията волфрамът е основата на огнеупорните материали. На световното изложение в Париж през 1900 г. обществеността за първи път е показала стомана със своите добавки. точка метал висока температура на топене и еластичността прави необходим за производството на влакна за лампи с нажежаема жичка и други вакуумни тръби покритие транзистори, използвани в течни кристали, както и аргон заваръчни електроди. Най плътност волфрам му позволява да се превърне в основа на данните на балистични ракети, бронебойни куршуми и снаряди в артилерията.

Волфрам сплави, получени чрез прахова металургия, характеризиращи се с твърдост и устойчивост на топлина, киселина устойчивост и устойчивост на износване. Те са задължителни компоненти от най-добрите категории от високо легирани стомани, където буквите в името означават състава:

• WA - свързване на волфрам с алуминий и силиций. Характеризира се чрез висока начална температура на рекристализация, якост след термообработка.
• инвалидни колички - Съставът с мед се използва за производство на високоволтови превключватели и транзистори, в радарни инсталации и биполярна електроника.
• WL - добавянето на лантанов оксид увеличава емисионните свойства.
• WLZ - волфрамът с лантанов оксид и циркониев оксид е идеален материал за електроди, работещи под високо напрежение.
• WZ - волфрамът с цериев оксид се използва като материал за заваряване на електроди. Характеристиките на запалване и експлоатационният живот се увеличават.
• WM - сплав от волфрам и молибден. Той има висока якост и спомага за поддържане на пластичността след отгряване.
• WK - волфрамът с добавяне на калий получава добра стабилност по отношение на размерите и устойчивост на пълзене.
• Wre - легирането с рений позволява термодвойки, изработени от такава стомана, да работят при температури над 2000 ° С.

Уникалните свойства позволяват да се направи най-добрите инструменти за хирургия, резервоар броня черупки и обвивки, плочи за бронежилетки, критичните части на самолети и космическата индустрия, контейнери за контейнери радиоактивните отпадъци са за отглеждане на кристали от сапфир. Волфрамовият карбид е основата на композитни материали с гордото име на "победата", използва се за обработка на метали в машиностроенето, минното дело, пробиването на кладенци. Във вакуумни пещи термодвойните нагревателни елементи са направени от волфрамови сплави.

Неговите съединения са широко разпространени като катализатори и пигменти в различни химически и бояджийски индустрии. Прилагане на волфрамови дисулфиди соли като висока температура лубриканти, свързани с образуването на аморфен филм на сяра, която обхваща триене метални повърхности. Единични кристали от други волфрати са използвани за нуждите на ядрената физика, те са детектори на радиоактивни емисии. Сред традиционните бижута украшения разширят своите ниша продукти от волфрамов карбид. Тяхната полирана повърхност отлично отразява светлината и се нарича "сиво огледало", което не може да бъде надраскано, огънато и счупено.

Биологична роля

Волфрамът няма много биологично значение. Някои бактерии имат ензими, които ги съдържат. Ето защо има хипотези, че волфрамът е участвал в появата на живота в ранните етапи. Бижута от него не предизвикват алергични реакции и метал волфрамов прах вдишването дразни лигавицата органи човешки назофаринкса и гърлото.