Сферы и области применения вольфрама. Где применяется вольфрам?

Светло-серый металл, обладающий очень высокой твёрдостью, тугоплавкостью и тяжестью – это вольфрам. Вдобавок к этому он имеет очень высокую химическую стойкость.

История открытия и изучения

Свое название металл получил от минерала вольфрамит. Его начали добывать в XVI веке. Тогда его называли «волчьей пеной». Вольфрам часто встречался в оловянных рудах, мешал выплавлять этот металл. Он переводил его в пену шлаков.

Первое научное упоминание о нахождении нового химического элемента появилось в 1781 году. Тогда знаменитый химик из Швеции Карл Шееле работал с минералом шеелит. Он обрабатывал его азотной кислотой, в ходе чего получил новый химический элемент с желтым оттенком. Он назвал его «тяжелым камнем». Через два года, братья Элюар получили из саксонского минерала новый металл.

Если сравнивать защиту от ионизирующего излучения из свинца или вольфрама, второй вид металла выигрывает. Готовый защитный слой будет задерживать больше частиц при меньшем весе.

Вольфрамит

Сферы внедрения

Вольфрамовая проволока употребляется в различных сферах производства и народного хозяйства. Ее используют для производства спиралей и пружинных частей, созданных для лампочек накаливания.

Вольфрам-рениевую разновидность (ВРН) используют для производства траверсов.

Вольфрам является тугоплавким сплавом, потому проволочная продукция на его базе неподменна при разработке частей сопротивления в нагревательных устройствах. Она содержится в термоэлектрических преобразователях, петлевых подогревателях.

Процесс производства вольфрамового металлопроката достаточно непростой с задействованием методик порошковой металлургии. Она пользуется большенный популярностью в электротехнической индустрии и радиотехнике. Ее интенсивно употребляют при разработке телевизионных ЖК-экранов. Более нужна проволочная продукция, представляющая собой ангидрид вольфрама и получающаяся из солей этого сплава.

На ее базе делают детали рентгеновской техники, которая при эксплуатации подвергается вибрациям и сильному нагреванию. Сетки и фильтрующие механизмы на ее базе используют в хим индустрии.

Получение из руды и месторождения

В природе вольфрам можно встретить окисленными отложениями. Они образуются из трехокиси этого металла, которая соединяется с кальцием, марганцем, железом. Иногда в составе можно встретить медь, свинец, торий, некоторые редкоземельные элементы.

Минералы, насыщенные вольфрамом, чаще встречаются в грунтовых породах небольшими вкраплениями. В таком случае средняя концентрация тяжелого металла — до 2%.

Самые крупные месторождения вольфрама находятся в США, Китае, Канаде. Среднее мировое производство за год — 50 тысяч тонн.

Критическая отметка температуры для этого металла — 13610°C. При нагревании до таких показателей он превращается в газ.

Индивидуальности

Для производства вольфрамовой проволоки – ГОСТ 18903-73 – используют кованые прутки. В процессе волочения осуществляется постепенное снижение температурного режима. Опосля этого изделие очищают за счет отжига и электролитической полировки.

Сырьем для производства данной разновидности проволочной продукции служит самый тугоплавкий сплав. Этот материал жароустойчив и прочен, ему не жутки кислотные и щелочные среды. Подобные свойства разрешают использовать вольфрамовую проволоку для выпуска деталей, созданных для эксплуатации в условиях нагрева, вследствие чего же они не утрачивают начальных параметров.

Соответствующие для этого вида проволочной продукции механические характеристики (завышенная твердость, устойчивость к износу в процессе нагревания, низкое значение температурного расширения), превосходящие почти все подобные материалы, делают вольфрамовые изделия весьма нужными.

Данную разновидность металлопроката различает высочайший модуль упругости, отменное омическое сопротивление, отменная термическая проводимость. Это долговременный и надежный в использовании материал, способный переносить экстремальные эксплуатационные условия, что делает его неподменным в разных производственных отраслях.

Насчитывается несколько марок таковой проволоки. Систематизацию делают в согласовании с поперечником сечения и процентным соотношением вольфрама в составе материала.

Поперечник проволоки может составлять от 12,5 до 500 мкм.

Более нужна марка ВА. Марку ВРН используют для производства катодов электрических устройства.

Спросом также пользуются марки вольфрамового металлопроката ВМ, ВТ.

Конкретно марка описывает сферу внедрения материала.

Промышленное получение

Получение вольфрама промышленными предприятиями начинается с добычи руды, ее доставки на производство. Следующий этап — выделение триоксида из расходного материала. После этого он проходит процесс восстановления для получения очищенного металлического порошка. Процедуру восстановления проводят под воздействием водорода. При этом сырье нагревается до 700°C. Готовый порошок прессуется, спекается при температуре 1300°C в защитной атмосфере из водорода.

Биологическая роль вольфрама

ограничена. Его сосед по группе молибден является незаменимым в ферментах, обеспечивающих связывание атмосферного азота. Ранее вольфрам использовался в биохимических исследованиях только как антагонист молибдена, т.е. замена молибдена на вольфрам в активном центре фермента приводила к его дезактивации. Ферменты, напротив, дезактивирующиеся при замене вольфрама на молибден, обнаружены в термофильных микроорганизмах. Среди них формиатдегидрогеназы, альдегид-ферредоксин-оксидоредуктазы; формальдегид-ферредо-ксин-оксидоредуктаза; ацетиленгидратаза; редуктаза карбоновой кислоты. Структуры некоторых из этих ферментов, например, альдегид-ферредоксин-оксидоредуктазы сейчас определены.

Тяжелые последствия воздействия вольфрама и его соединений на человека не выявлены. При длительном воздействии больших доз вольфрамовой пыли может возникнуть пневмокониоз, заболевание, вызываемое всеми тяжелыми порошками, попадающими в легкие. Наиболее частые симптомы этого синдрома – кашель, нарушения дыхания, атопическая астма, изменения в легких, проявление которых уменьшается после прекращения контакта с металлом.

Юрий Крутяков

Марки

Марки вольфрама:

1. ВР — соединение вольфрама с рением.
2. ВТ, ВИ, ВЛ — к основе добавляется присадка окиси лантана, тория, иттрия.
3. ВРН — металл без присадок. Допускается наличие небольшого количества разных примесей.
4. ВМ — к основе добавляются разные присадки. Основные — кремнещелочные, алюминиевые.
5. МВ — соединение молибдена с вольфрамом. Сохраняется пластичность одновременно с повышением прочности.
6. ВЧ — чистый металл без примесей, присадок.
7. ВА — соединение основы с алюминием, кремнещелочными присадками.

Лампы накаливания не просто так имеют стеклянную герметичную капсулу. Поскольку вольфрам быстро окисляется на открытом воздухе, капсула заполняется инертным газом.

Лампа накаливания

Где взять в домашних условиях?

Почти всех интересует, где отыскать вольфрамовую проволоку в домашних условиях. Это составляющая всех нагревательных деталей бытовых устройств.

Она находится в старенькых модификациях утюгов, электронных чайниках. Если дома есть отслуживший собственный век тепловентилятор, извлеките проволочные нити из нагревателей. Нетрудно ее достать из поломанных тостеров. Она имеется и в нагревательных элементах рукомойников. Для извлечения проволоки ТЭНы аккуратненько вскрывают болгаркой. Лишь необходимо будет очистить проволочную продукцию от изоляции.

Устойчивый к износу и неблагоприятным наружным действиям вольфрамовый металлопрокат отлично себя зарекомендовал. Его поставки производятся не только лишь в катушках, да и бухтах.

Как выяснить что такое вольфрамовая проволка и где она применяется, смотрите в последующем видео.

Свойства

Чтобы понять, где лучше применять вольфрам, нужно знать свойства этого металла. Сейчас про этот материал известно достаточно информации, чтобы определить сферы его применения.

Химические

Свойства:

1. Валентность чистого металла — 6. У соединений на его основе она может изменяться от 2 до 5.
2. Молярная масса химического элемента —183,84.
3. Элемент имеет орбиту, состоящую из двух ярусов.

Вольфрам — химически активный металл. Он вступает в реакции с разными веществами с образованием сложных, простых соединений. При нагревании реакции протекают быстрее. Для дополнительного ускорения реакции можно добавить водяные пары.

Физические

Свойства:

1. Цвет — серый.
2. Прозрачность — отсутствует.
3. Металлический блеск — есть.
4. Твердость — 7,5 (показатель указан согласно шкале Мооса).
5. Плотность — 19,3 г/см3.
6. Радиоактивность — 0.
7. Теплопроводность — 173 Вт/(м·К).
8. Электропроводность — 55·10−9 Ом·м.
9. Показатель твердости по Бринеллю — 488 кгс/мм².
10. Теплоемкость — 134,4 Дж/(кг·град).
11. Температура плавления — 3380 °C (показатель зависит от количества примесей).
12. Сопротивление электричеству — 55·10−9 Ом·м (при условии соблюдения температурного режима в 20°C).
13. Температура кипения — около 5555 °C.

Лучше всего металл куется при нагревании до 1600°C.

На основе вольфрама изготавливают тяжелые сплавы. Общее содержание основы может достигать 97%. Готовые сплавы применяются для изготовления контейнеров, в которых будут храниться, переноситься радиоактивные вещества. Главная особенность емкости — возможность поглощения части гамма-излучения.

Применение вольфрама.

Применение чистого металла и вольфрамсодержащих сплавов основано, главным образом, на их тугоплавкости, твердости и химической стойкости. Чистый вольфрам используется для изготовления нитей электрических ламп накаливания и электронно-лучевых трубок, в производстве тиглей для испарения металлов, в контактах автомобильных распределителей зажигания, в мишенях рентгеновских трубок; в качестве обмоток и нагревательных элементов электрических печей и как конструкционный материал для космических и других аппаратов, эксплуатируемых при высоких температурах. Быстрорежущие стали (17,5–18,5% вольфрама), стеллит (на основе кобальта с добавлением Cr, W, С), хасталлой (нержавеющая сталь на основе Ni) и многие другие сплавы содержат вольфрам. Основой при производстве инструментальных и жаропрочных сплавов является ферровольфрам (68–86% W, до 7% Mo и железо), легко получающийся прямым восстановлением вольфрамитового или шеелитового кон – очень твердый сплав, содержащий 80–87% вольфрама, 6–15% кобальта, 5–7% углерода, незаменим в обработке металлов, в горной и нефтедобывающей промышленности.

Вольфраматы кальция и магния широко используются во флуоресцентных устройствах, другие соли вольфрама используются в химической и дубильной промышленности. Дисульфид вольфрама представляет собой сухую высокотемпературную смазку, стабильную до 500° С. Вольфрамовые бронзы и другие соединения элемента применяются в изготовлении красок. Многие соединения вольфрама являются отличными катализаторами.

Долгие годы с момента открытия вольфрам оставался лабораторной редкостью, лишь в 1847 Оксланд получил патент на производство вольфрамата натрия, вольфрамовой кислоты и вольфрама из касситерита (оловянного камня). Второй патент, полученный Оксландом в 1857, описывал производство железо-вольфрамовых сплавов, которые составляют основу современных быстрорежущих сталей.

В середине 19 в. предпринимались первые попытки использовать вольфрам в производстве стали, однако долгое время не удавалось внедрить эти разработки в промышленность из-за высокой цены на металл. Возросшая потребность в легированных и высокопрочных сталях привела к запуску производства быстрорежущих сталей на (Bethlehem Steel). Образцы этих сплавов были впервые представлены в 1900 на Всемирной выставке в Париже.

Маркировка вольфрамовых электродов

Принципиально! Маркировка вольфрамовых электродов нужна спецам, так как содержит в для себя весь список черт и применяемых металлов как при изготовлении электрода, так и пригодных для сварки.

Установленная и принятая маркировка для удобства различается по обозначению и цвету.

К вольфрамовым электродам применяется последующая маркировка:

Цветная маркировка вольфрамовых электродов.

1. WP (цвет зеленоватый) – тут электрод фактически вполне состоит из вольфрама. Его содержание составляет 99,5%. Используют для сварки магния и алюминия. Вероятное внедрение электрода представленной маркировки заключается в сварке синусоидальным током. Для защиты употребляют два вида газа: аргон и гелий.
2. WC-20 (сероватый) – на 2% состоит из оксида церия. Относятся к всепригодным электродам, так как употребляются в сварке с переменным током и с применением положительной полярности. Задействуются в соединении трубопроводов в неповоротных соединениях.
3. WL-15, WL-20 (голубий) – тут имеется примесь лантана, которая дозволяет достигнуть устойчивой дуги, и повторный розжиг, что делает электрод данной марки нередко применяемым в индустрии. Не считая того, применение в электроде лантана способно прирастить рабочий ток и уменьшить износ вполовину. Швы, произведенные при помощи представленного вида электрода, долговечны и наименее загрязнены. Для работы электроду нужно придать сферичную форму конца.
4. WT-20 (красноватый) – тут в состав заходит торий. Как уже было описано выше, его пыль при работе несколько небезопасна для здоровья человека. Невзирая на данный факт, представленную маркировку время от времени употребляют почаще, чем электроды, фактически вполне состоящие из вольфрама. Эта изюминка разъясняется хорошими качествами тория, способного за считаные секунды соединить самые «привередливые» сплавы. При работе рекомендуется употреблять неизменный ток, так как при синусоидальном использовании тока приобретенная дуга может прыгать по свариваемой поверхности. Такие проблемы допускать недозволено.
5. WZ-8 (белоснежный) – тут имеется наименее процента оксида циркония. При работе нужно пристально смотреть за чистотой. Рекомендуется употреблять переменный ток. Перед внедрением следует придать электроду сферическую форму конца. Лучше использовать для сварки алюминия.
6. WY-20 (синий) – вольфрамовые электроды с узким покрытием иттрия. Их принято считать самыми устойчивыми электродами, потому используют их часто для сварки ответственных и принципиальных конструкций.

При выбирании электродов нужно обусловиться с способом сварки и качествами свариваемого сплава, поэтому как для соединения одной конструкции могут потребоваться несколько типов и маркировок вольфрамовых электродов.

Интересно почитать: Литье из гипса в домашних условиях

Черта сплавов

Самое принципиальное соединение — карбид вольфрама. У него весьма высочайшая температура плавления — 2780 °C. Он употребляется для того, чтоб созодать части электронных цепей, режущих инструментов, металлокерамики и «цементированного» карбида.

Металлокерамика — это материал из керамики и сплава. Керамика — глинистый материал. Металлокерамику употребляют там, где весьма высочайшие температуры действуют в течение долгого времени. К примеру, части ракетного либо реактивного мотора делаются конкретно из неё.

«Цементированный» карбид делается путём соединения карбида вольфрама к другому сплаву. Продукт весьма прочен и остаётся крепким в условиях больших температур. Конкретно «цементированные» карбиды употребляются для бурения тоннелей. Инструменты, изготовленные из такового материала, могут работать на скоростях в 100 раз больше, чем подобные инструменты, изготовленные из стали (например, свёрла их такового материала могут выдержать огромную температуру, чем свёрла из стали, а, как следует, и интенсивность их использования быть может выше).

Вольфрамовая сталь

Значение слова Вольфрамовая сталь по словарю Брокгауза и Ефрона: Вольфрамовая сталь

— Содержание в стали вольфрама присваивает ей значительную твердость и приметно увеличивает температуру плавления. Применяется она для рессор, снарядов, валютных шифанеров, для режущих инструментов (с присадкой молибдена — «самозакаливающаяся» сталь) и т. д. В общем можно различать два класса В. стали: бедную и богатую вольфрамом. При содержании вольфрама до 10 % сталь с 0,2 % С по микроструктуре близка к обычной стали; при высшем содержании вольфрама возникает в стали целый ряд кристаллических включений, препятствующих, напр. прокатке. При 0,8 % С кристаллы эти являются уже при 5 % W. По составу они представляют, возможно, C + W. Бедная вольфрамом сталь — по микроструктуре перлитическая, владеет качествами, подобными обычной стали, лишь, при том же содержании С, временное сопротивление, предел упругости и твердость больше, а удлинение, уменьшение площади поперечного сечения при разрыве и сопротивление удару тем меньше, чем больше W; разница эта время от времени достаточно значительна. Закалку и отжиг таковая сталь воспринимает посильнее обычной. Богатая вольфрамом сталь со включениями карбида владеет, при том же содержании С, наименьшим временным сопротивлением и пределом упругости, чем предшествующая. Сопротивление удару практически не зависит от содержания С и W. Закалка при 850° вызывает очень тонкое возникновение мартенсита; она очень наращивает временное сопротивление, предел упругости и твердость таковой В. стали. А. М.

Вольфрамовая бронза Вольфрамовая сталь Вольфсбергит

Интересно почитать: Как завулканизировать камеру в домашних условиях

Изготовление штабиков

Мы уже выяснили, что за металл вольфрам, а теперь узнаем, в каком сортаменте он изготавливается. Из порошкового соединения изготавливают компактные слитки – штабики. Для этого используют только порошок, который был восстановлен водородом. Их изготавливают путем прессования и спекания. Получаются довольно прочные, но хрупкие слитки. Иными словами, они плохо поддаются ковке. Для улучшения этого технологического свойства, штабики подвергают высокотемпературной обработке. Из этого изделия изготавливают другой сортамент.