Βολφράμιο: Ιδιότητες, Παραγωγή, Εφαρμογές & Κράματα

Το βολφράμιο είναι ένα θαμπό ασήμι χρώμα με το υψηλότερο σημείο τήξης οποιουδήποτε καθαρού μετάλλου.

Επίσης γνωστό ως Wolfram, από το οποίο το στοιχείο παίρνει το σύμβολό του, το W, το βολφράμιο είναι πιο ανθεκτικό στο σπάσιμο από το διαμάντι και είναι πολύ πιο σκληρό από το χάλυβα. Είναι οι μοναδικές ιδιότητες των ανθεκτικών μετάλλων - η αντοχή και η αντοχή τους σε υψηλές θερμοκρασίες - που το καθιστούν ιδανικό για πολλές εμπορικές και βιομηχανικές εφαρμογές.

Ιδιότητες

• Ατομικό σύμβολο: W
• Ατομικός αριθμός: 74
• Στοιχείο Κατηγορία: μεταβατικό μέταλλο
• Πυκνότητα: 19,24 g / cm³
• Σημείο τήξης: 6192 ° F (3422 ° C)
• Σημείο ζέσεως: 10031 ° F (5555 ° C)
• Η σκληρότητα του Moh: 7.5

Παραγωγή

Το βολφράμιο εξάγεται κυρίως από δύο τύπους ορυκτών, βολφραμίτη και σκελιτ. Ωστόσο, η ανακύκλωση βολφραμίου αντιπροσωπεύει επίσης περίπου το 30% της συνολικής προσφοράς. Η Κίνα είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός του μετάλλου στον κόσμο, παρέχοντας πάνω από το 80% της παγκόσμιας προσφοράς.

Αφού το μεταλλεύμα βολφραμίου έχει υποστεί επεξεργασία και διαχωρισμό, παράγεται η χημική μορφή, paratungstate αμμωνίου (APT). Το APT μπορεί να θερμανθεί με υδρογόνο για να σχηματίσει οξείδιο βολφραμίου ή θα αντιδράσει με άνθρακα σε θερμοκρασίες άνω των 1050 ° C για να παράγει μεταλλικό βολφράμιο.

Εφαρμογές

Η πρωτογενής εφαρμογή του Tungsten για πάνω από 100 χρόνια ήταν ως το νήμα σε λαμπτήρες πυρακτώσεως. Το ντοπαμμένο με μικρές ποσότητες πυριτικού αλουμινίου καλίου και σκόνης βολφραμίου συντήκονται σε υψηλή θερμοκρασία για να παράγουν το σύρμα που βρίσκεται στο επίκεντρο των λαμπτήρων που φωτίζουν εκατομμύρια σπίτια σε όλο τον κόσμο.

Λόγω της ικανότητας του βολφραμίου να διατηρεί το σχήμα του σε υψηλές θερμοκρασίες, τα νήματα βολφραμίου χρησιμοποιούνται πλέον σε διάφορες οικιακές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων λαμπτήρων, προβολέων, θερμαντικών στοιχείων σε ηλεκτρικούς φούρνους, φούρνους μικροκυμάτων, σωλήνες ακτίνων Χ και σωλήνες καθοδικών ακτίνων ) σε οθόνες υπολογιστών και τηλεοράσεις. Η ανοχή του μετάλλου σε έντονη θερμότητα το καθιστά ιδανικό για θερμοστοιχεία και ηλεκτρικές επαφές σε ηλεκτρικούς φούρνους τόξου και εξοπλισμό συγκόλλησης. Οι εφαρμογές που απαιτούν μια συμπυκνωμένη μάζα ή βάρος, όπως τα αντίβαρα, τα αλιευτικά βυτία και τα βελάκια, συχνά χρησιμοποιούν βολφράμιο λόγω της πυκνότητας του.

Καρβίδιο του βολφραμίου

Το καρβίδιο του βολφραμίου παράγεται είτε με τη σύνδεση ενός ατόμου βολφραμίου με ένα μόνο άτομο άνθρακα (που αντιπροσωπεύεται από το χημικό σύμβολο WC) είτε δύο ατόμων βολφραμίου με ένα μόνο άτομο άνθρακα (W2C). Αυτό γίνεται με θέρμανση βολφραμίου σε σκόνη με άνθρακα σε θερμοκρασίες από 1450 ° C έως 1600 ° C σε ένα ρεύμα αερίου υδρογόνου.

Σύμφωνα με την κλίμακα σκληρότητας του Moh (ένα μέτρο της ικανότητας ενός υλικού να ξύνει το άλλο), το καρβίδιο του βολφραμίου έχει σκληρότητα 9,5, μόνο ελαφρώς χαμηλότερο από το διαμάντι. Για το λόγο αυτό, αυτή η σκληρή ένωση είναι φρυγμένη, διαδικασία που απαιτεί συμπίεση και θέρμανση της μορφής σκόνης σε υψηλές θερμοκρασίες, για την παραγωγή προϊόντων που χρησιμοποιούνται για μηχανική κατεργασία και κοπή. Το αποτέλεσμα είναι τα υλικά που μπορούν να λειτουργήσουν σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης, όπως τρυπάνια, εργαλεία τόρνου, φρέζες και πυρομαχικά διάτρησης.

Το τετηγμένο καρβίδιο παράγεται χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό καρβιδίου βολφραμίου και σκόνης κοβαλτίου και χρησιμοποιείται για την κατασκευή ανθεκτικών στη φθορά εργαλείων, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία εξόρυξης. Η μηχανή διάνοιξης σήραγγας που χρησιμοποιήθηκε για να σκάψει τη σήραγγα της Μάγχης που συνδέει τη Βρετανία με την Ευρώπη ήταν, στην πραγματικότητα, εξοπλισμένη με σχεδόν 100 συμβουλές από σκυρόδεμα.

Κράματα βολφραμίου

Το μεταλλικό βολφράμιο μπορεί να συνδυαστεί με άλλα μέταλλα για να αυξηθεί η αντοχή και η αντοχή τους στη φθορά και τη διάβρωση. Τα κράματα χάλυβα περιέχουν συχνά βολφράμιο για αυτές τις ευεργετικές ιδιότητες. Πολλοί χάλυβες υψηλής ταχύτητας - εκείνοι που χρησιμοποιούνται σε εργαλεία κοπής και κατεργασίας, όπως οι λεπίδες πριονιών - περιέχουν περίπου 18% βολφράμιο.

Τα κράματα βολφραμίου χρησιμοποιούνται επίσης στην παραγωγή ακροφυσίων πυραυλοκινητήρων, τα οποία πρέπει να έχουν υψηλές θερμικές αντοχές. Άλλα κράματα βολφραμίου περιλαμβάνουν το Stellite (κοβάλτιο, χρώμιο και βολφράμιο), το οποίο χρησιμοποιείται σε έδρανα και έμβολα λόγω της ανθεκτικότητάς του και της αντοχής του σε φθορά, και το Hevimet, το οποίο κατασκευάζεται με τη σύντηξη σκόνης κράματος βολφραμίου και χρησιμοποιείται σε πυρομαχικά, , και κλαμπ γκολφ. Υπερύκρατα από κοβάλτιο, σίδηρο ή νικέλιο, μαζί με βολφράμιο, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή πτερυγίων στροβίλου για αεροσκάφη.