Στο άρθρο «Wolfram. Ιδιότητες, εφαρμογή, παραγωγή, προϊόντα» αναφέρεται αναλυτικά στο πυρίμαχο μέταλλο βολφράμιο. Περιγράφονται οι ιδιότητες του βολφραμίου, υποδεικνύονται οι περιοχές εφαρμογής του. Επίσης αναφέρονται διάφορες ποιότητες βολφραμίου με τα χαρακτηριστικά τους.

Το άρθρο καλύπτει τη διαδικασία παραγωγής βολφραμίου από το στάδιο του εμπλουτισμού μεταλλεύματος έως το στάδιο της λήψης ακατέργαστων τεμαχίων με τη μορφή ράβδων και πλινθωμάτων. Σημειώνονται τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα κάθε σταδίου.

Ιδιαίτερη προσοχή στο άρθρο δίνεται στα προϊόντα (σύρμα, ράβδοι, φύλλα κ.λπ.). Περιγράφονται οι διαδικασίες κατασκευής ενός ή άλλου προϊόντος από βολφράμιο, τα χαρακτηριστικά του και οι εφαρμογές του.

Κεφάλαιο 1. Βολφράμιο. Ιδιότητες και εφαρμογές του βολφραμίου

Το βολφράμιο (που συμβολίζεται με W) είναι ένα χημικό στοιχείο της ομάδας VI της 6ης περιόδου του πίνακα Δ.Ι. Ο Mendeleev, έχει τον αριθμό 74. ανοιχτό γκρι μεταβατικό μέταλλο. Το πιο πυρίμαχο μέταλλο, έχει σημείο τήξης t pl \u003d 3380 ° C. Από την άποψη της εφαρμογής του μετάλλου βολφραμίου, οι σημαντικότερες ιδιότητές του είναι η πυκνότητα, το σημείο τήξης, η ηλεκτρική αντίσταση, ο συντελεστής γραμμικής διαστολής.

§ένας. Ιδιότητες του βολφραμίου

Ιδιοκτησία	Εννοια
Φυσικές ιδιότητες
ατομικός αριθμός	74
Ατομική μάζα, a.m.u. (g/mol)	183,84
Ατομική διάμετρος, nm	0,274
Πυκνότητα, g / cm 3	19,3
Σημείο τήξης, °С	3380
Σημείο βρασμού, °С	5900
Ειδική θερμοχωρητικότητα, J/(g K)	0,147
Θερμική αγωγιμότητα, W/(m K)	129
Ηλεκτρική αντίσταση, μOhm cm	5,5
Συντελεστής γραμμικής θερμικής διαστολής, 10 -6 m/mK	4,32
Μηχανικές ιδιότητες
Συντελεστής Young, GPa	415,0
Συντελεστής διάτμησης, GPa	151,0
αναλογία Poisson	0,29
Απόλυτη αντοχή σ B , MPa	800-1100
Σχετική επιμήκυνση δ, %	0

Το μέταλλο έχει πολύ υψηλό σημείο βρασμού (5900 °C) και πολύ χαμηλό ρυθμό εξάτμισης ακόμη και σε θερμοκρασία 2000 °C. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του βολφραμίου είναι σχεδόν τρεις φορές χαμηλότερη από αυτή του χαλκού. Οι ιδιότητες που περιορίζουν το εύρος του βολφραμίου περιλαμβάνουν υψηλή πυκνότητα, υψηλή τάση για ευθραυστότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες, χαμηλή αντίσταση στην οξείδωση σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Στην εμφάνιση, το βολφράμιο είναι παρόμοιο με το χάλυβα. Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία κραμάτων με υψηλή αντοχή. Η επεξεργασία (σφυρηλάτηση, έλαση και έλξη) βολφραμίου προσφέρεται μόνο όταν θερμαίνεται. Η θερμοκρασία θέρμανσης εξαρτάται από τον τύπο της επεξεργασίας. Για παράδειγμα, οι ράβδοι σφυρηλάτησης πραγματοποιείται με θέρμανση του τεμαχίου εργασίας στους 1450-1500 °C.

§2. Ποιότητες βολφραμίου

Μάρκα βολφραμίου	Χαρακτηριστικό της μάρκας	Ο σκοπός της εισαγωγής του πρόσθετου
HF	Καθαρό βολφράμιο (χωρίς πρόσθετα)	-
VA	Βολφράμιο με πρόσθετα πυριτίου-αλκαλίου και αλουμινίου	Αύξηση της θερμοκρασίας πρωτογενούς ανακρυστάλλωσης, αντοχή μετά την ανόπτηση, σταθερότητα διαστάσεων σε υψηλές θερμοκρασίες
VM	Βολφράμιο με πρόσθετα πυριτίου-αλκαλίου και θορίου	Αύξηση της θερμοκρασίας ανακρυστάλλωσης και αύξηση της αντοχής του βολφραμίου σε υψηλές θερμοκρασίες
WT	Βολφράμιο εμποτισμένο με οξείδιο του θορίου
ΣΕ ΚΑΙ	Βολφράμιο με πρόσθετο οξειδίου του υττρίου	Αύξηση των ιδιοτήτων εκπομπής του βολφραμίου
VL	Βολφράμιο με πρόσθετο οξειδίου του λανθανίου	Αύξηση των ιδιοτήτων εκπομπής του βολφραμίου
VR	Κράμα από βολφράμιο και ρήνιο	Αύξηση της πλαστικότητας του βολφραμίου μετά από επεξεργασία σε υψηλή θερμοκρασία, αύξηση της θερμοκρασίας της πρωτογενούς ανακρυστάλλωσης, αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, ηλεκτρική ειδική αντίσταση κ.λπ.
VRN	Βολφράμιο χωρίς πρόσθετο, στο οποίο επιτρέπεται υψηλή περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες	-
MV	Κράματα μολυβδαινίου και βολφραμίου	Αύξηση της αντοχής του μολυβδαινίου διατηρώντας παράλληλα την ολκιμότητα μετά την ανόπτηση

§3. Εφαρμογές βολφραμίου

Το βολφράμιο έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του. Στη βιομηχανία, το βολφράμιο χρησιμοποιείται ως καθαρό μέταλλο και σε διάφορα κράματα.

Οι κύριοι τομείς εφαρμογής του βολφραμίου
1. Ειδικοί χάλυβες
Το βολφράμιο χρησιμοποιείται ως ένα από τα κύρια συστατικά ή ως στοιχείο κράματος στην παραγωγή χάλυβων υψηλής ταχύτητας (περιέχει 9-24% βολφράμιο W), καθώς και χάλυβων εργαλείων (0,8-1,2% βολφραμίου W - χάλυβες εργαλείων βολφραμίου· 2- 2,7 % βολφράμιο W - χάλυβες εργαλείων από πυρίτιο βολφραμίου χρωμίου (περιέχουν επίσης χρώμιο Cr και πυρίτιο Si), 2-9% βολφράμιο W - χάλυβες εργαλείων βολφραμίου χρωμίου (περιέχουν επίσης χρώμιο Cr), 0,5-1,6% βολφράμιο W - χάλυβες εργαλείων βολφραμίου χρωμίου μαγγανίου (περιέχουν επίσης χρώμιο Cr και μαγγάνιο Mn). Τρυπάνια, φρέζες, τρυπάνια, μήτρες κ.λπ. κατασκευάζονται από τους αναφερόμενους χάλυβες. Παραδείγματα χάλυβων υψηλής ταχύτητας περιλαμβάνουν R6M5, R6M5K5, R6M5F3. Το γράμμα "P" σημαίνει ότι ο χάλυβας είναι υψηλής ταχύτητας, τα γράμματα "M" και "K" - ότι ο χάλυβας είναι κράμα με μολυβδαίνιο και κοβάλτιο, αντίστοιχα. Το βολφράμιο είναι επίσης μέρος των μαγνητικών χάλυβων, οι οποίοι χωρίζονται σε βολφράμιο και βολφράμιο-κοβάλτιο.

2. Σκληρά κράματα με βάση το καρβίδιο του βολφραμίου
Καρβίδιο βολφραμίου (WC, W 2 C) - μια ένωση βολφραμίου με άνθρακα (βλ.). Έχει υψηλή σκληρότητα, αντοχή στη φθορά και ανθεκτικότητα. Στη βάση του δημιουργούνται τα πιο παραγωγικά εργαλεία σκληρά κράματα, τα οποία περιέχουν 85-95% WC και 5-14% Co. Τα μέρη εργασίας των εργαλείων κοπής και διάτρησης είναι κατασκευασμένα από σκληρά κράματα.

3. Ανθεκτικά στη θερμότητα και ανθεκτικά στη φθορά κράματα
Αυτά τα κράματα χρησιμοποιούν την ανθεκτικότητα του βολφραμίου. Τα πιο κοινά κράματα βολφραμίου με κοβάλτιο και χρώμιο - στελλίτες (3-5% W, 25-35% Cr, 45-65% Co). Συνήθως εφαρμόζονται με τη βοήθεια επιφανειών στις επιφάνειες εξαρτημάτων μηχανής που έχουν φθαρεί πολύ.

4. Κράματα επαφής και «βαριά κράματα»
Αυτά τα κράματα περιλαμβάνουν κράματα βολφραμίου-χαλκού και βολφραμίου-ασημιού. Αυτά είναι επαρκώς αποτελεσματικά υλικά επαφής για την κατασκευή τμημάτων εργασίας μαχαιροδιακόπτες, διακόπτες, ηλεκτροδίων για συγκόλληση σημείου κ.λπ.

5. Εξοπλισμός ηλεκτρικού κενού και ηλεκτρικού φωτισμού
Το βολφράμιο με τη μορφή σύρματος, ταινίας και διάφορα σφυρήλατα εξαρτήματα χρησιμοποιείται στην παραγωγή ηλεκτρικών λαμπτήρων, ραδιοηλεκτρονικών και τεχνολογίας ακτίνων Χ. Το βολφράμιο είναι το καλύτερο υλικό για νήματα και νήματα. Το σύρμα και οι ράβδοι βολφραμίου χρησιμεύουν ως ηλεκτρικοί θερμαντήρες για φούρνους υψηλής θερμοκρασίας (έως ~3000 °C). Οι θερμαντήρες βολφραμίου λειτουργούν σε ατμόσφαιρα υδρογόνου, αδρανούς αερίου ή κενού.

6. Ηλεκτρόδια συγκόλλησης
Ένας πολύ σημαντικός τομέας εφαρμογής του βολφραμίου είναι η συγκόλληση. Το βολφράμιο χρησιμοποιείται για την κατασκευή ηλεκτροδίων για συγκόλληση τόξου (βλ.). Τα ηλεκτρόδια βολφραμίου είναι μη αναλώσιμα.

Κεφάλαιο 2 Παραγωγή βολφραμίου

§ένας. Η διαδικασία λήψης πυρίμαχου μετάλλου βολφραμίου

Το βολφράμιο αναφέρεται συνήθως σε μια ευρεία ομάδα σπάνιων μετάλλων. Εκτός από αυτό το μέταλλο, αυτή η ομάδα περιλαμβάνει μολυβδαίνιο, ρουβίδιο και άλλα. Τα σπάνια μέταλλα χαρακτηρίζονται από σχετικά μικρή κλίμακα παραγωγής και κατανάλωσης, καθώς και από χαμηλή επικράτηση στον φλοιό της γης. Ούτε ένα σπάνιο μέταλλο δεν λαμβάνεται με άμεση αναγωγή από τις πρώτες ύλες. Πρώτον, οι πρώτες ύλες μεταποιούνται σε χημικές ενώσεις. Επιπλέον, όλα τα μεταλλεύματα σπανίων μετάλλων υφίστανται πρόσθετο εμπλουτισμό πριν από την επεξεργασία.

Στη διαδικασία απόκτησης ενός σπάνιου μετάλλου, μπορούν να διακριθούν τρία κύρια στάδια:

• Η αποσύνθεση του μεταλλεύματος είναι ο διαχωρισμός του εξαγόμενου μετάλλου από τον κύριο όγκο της επεξεργασμένης πρώτης ύλης και η συγκέντρωσή του σε διάλυμα ή ίζημα.
• Λήψη καθαρών χημικών ενώσεων - απομόνωση και καθαρισμός χημικής ένωσης.
• Απομόνωση του μετάλλου από την προκύπτουσα ένωση - λήψη καθαρών σπάνιων μετάλλων.

Η διαδικασία λήψης βολφραμίου έχει επίσης πολλά στάδια. Η πρώτη ύλη είναι δύο ορυκτά - ο βολφραμίτης (Fe, Mn)WO 4 και ο σχελίτης CaWO 4 . Τα πλούσια μεταλλεύματα βολφραμίου περιέχουν συνήθως 0,2 - 2% βολφράμιο.

• Εμπλουτισμός μεταλλεύματος βολφραμίου. Παράγεται με βαρύτητα, επίπλευση, μαγνητικό ή ηλεκτροστατικό διαχωρισμό. Ως αποτέλεσμα του εμπλουτισμού, λαμβάνεται ένα συμπύκνωμα βολφραμίου που περιέχει 55 - 65% ανυδρίτη βολφραμίου (τριοξείδιο) WO 3. Η περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες - φώσφορο, θείο, αρσενικό, κασσίτερο, χαλκό, αντιμόνιο και βισμούθιο - ελέγχεται στα συμπυκνώματα βολφραμίου.
• Λήψη τριοξειδίου του βολφραμίου (ανυδρίτη) WO 3, το οποίο χρησιμεύει ως πρώτη ύλη για την παραγωγή μεταλλικού βολφραμίου ή του καρβιδίου του. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθούν διάφορες ενέργειες, όπως αποσύνθεση συμπυκνωμάτων, έκπλυση κράματος ή πυροσυσσωμάτωσης, λήψη τεχνικού βολφραμικού οξέος κ.λπ. Ως αποτέλεσμα, θα πρέπει να ληφθεί ένα προϊόν που περιέχει 99,90 - 99,95% WO 3 .
• Λήψη σκόνης βολφραμίου. Καθαρό μέταλλο σε μορφή σκόνης μπορεί να ληφθεί από ανυδρίτη βολφραμίου WO 3. Για να γίνει αυτό, εκτελέστε τη διαδικασία αναγωγής του ανυδρίτη με υδρογόνο ή άνθρακα. Η αναγωγή του άνθρακα χρησιμοποιείται λιγότερο συχνά, καθώς σε αυτή τη διαδικασία το WO 3 είναι κορεσμένο με καρβίδια, γεγονός που καθιστά το μέταλλο πιο εύθραυστο και μειώνει τη δυνατότητα επεξεργασίας. Κατά τη λήψη σκόνης βολφραμίου, χρησιμοποιούνται ειδικές μέθοδοι για τον έλεγχο της χημικής σύνθεσης, του μεγέθους και του σχήματος των κόκκων και της κατανομής του μεγέθους των σωματιδίων. Για παράδειγμα, μια ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας και ένας χαμηλός ρυθμός παροχής υδρογόνου συμβάλλουν στην αύξηση του μεγέθους των σωματιδίων της σκόνης.
• Λήψη συμπαγούς βολφραμίου. Το συμπαγές βολφράμιο, συνήθως με τη μορφή ράβδων ή πλινθωμάτων, είναι ένα τεμάχιο για την παραγωγή ημικατεργασμένων προϊόντων, όπως σύρμα, ράβδος, λωρίδα κ.λπ.

§2. Λήψη συμπαγούς βολφραμίου

Υπάρχουν δύο τρόποι για να αποκτήσετε συμπαγές βολφράμιο. Το πρώτο είναι η εφαρμογή μεθόδων μεταλλουργίας σκόνης. Το δεύτερο είναι με τήξη σε φούρνους ηλεκτρικού τόξου με αναλώσιμο ηλεκτρόδιο.

Μέθοδοι Μεταλλουργίας Σκόνης
Αυτή η μέθοδος λήψης ελατού βολφραμίου είναι η πιο κοινή, καθώς επιτρέπει μια πιο ομοιόμορφη κατανομή των προσθέτων που δίνουν ειδικές ιδιότητες του βολφραμίου (αντοχή στη θερμότητα, ιδιότητες εκπομπής και άλλα).

Η διαδικασία λήψης συμπαγούς βολφραμίου με αυτή τη μέθοδο αποτελείται από διάφορα στάδια:

• ράβδοι συμπίεσης από μεταλλική σκόνη.
• χαμηλής θερμοκρασίας (προκαταρκτική) πυροσυσσωμάτωση των τεμαχίων.
• πυροσυσσωμάτωση (συγκόλληση) τεμαχίων.
• επεξεργασία ακατέργαστων για την απόκτηση ημικατεργασμένων προϊόντων - σύρμα βολφραμίου, ταινία, ράβδοι βολφραμίου. Συνήθως τα κενά επεξεργάζονται υπό πίεση (σφυρηλάτηση) ή υποβάλλονται σε μηχανική κατεργασία με κοπή (για παράδειγμα, λείανση, στίλβωση).

Υπάρχουν ειδικές απαιτήσεις για τη σκόνη βολφραμίου. Χρησιμοποιήστε σκόνες μειωμένες μόνο με υδρογόνο και που δεν περιέχουν περισσότερο από 0,05% ακαθαρσίες.

Χρησιμοποιώντας την περιγραφόμενη μέθοδο μεταλλουργίας σκόνης, λαμβάνονται ράβδοι βολφραμίου τετράγωνης διατομής από 8x8 έως 40x40 mm και μήκους 280-650 mm. Σε θερμοκρασία δωματίου, έχουν καλή αντοχή, αλλά είναι πολύ εύθραυστα. Αξίζει να σημειωθεί ότι η αντοχή και η ευθραυστότητα (αντίθετη ιδιότητα - πλαστιμότητα) ανήκουν σε διαφορετικές ομάδες ιδιοτήτων. Η αντοχή είναι μια μηχανική ιδιότητα ενός υλικού, η ολκιμότητα είναι μια τεχνολογική ιδιότητα. Η πλαστικότητα καθορίζει την καταλληλότητα ενός υλικού για σφυρηλάτηση. Εάν το υλικό είναι δύσκολο να σφυρηλατηθεί, τότε είναι εύθραυστο. Για να βελτιωθεί η ολκιμότητα, οι ράβδοι βολφραμίου σφυρηλατούνται σε θερμαινόμενη κατάσταση.

Ωστόσο, η μέθοδος που περιγράφεται παραπάνω δεν μπορεί να παράγει μεγάλου μεγέθους τεμάχια εργασίας μεγάλης μάζας, γεγονός που αποτελεί σημαντικό περιορισμό. Για τη λήψη τεμαχίων μεγάλου μεγέθους, η μάζα των οποίων φτάνει αρκετές εκατοντάδες κιλά, χρησιμοποιείται υδροστατική συμπίεση. Αυτή η μέθοδος καθιστά δυνατή τη λήψη τεμαχίων κυλινδρικής και ορθογώνιας διατομής, σωλήνων και άλλων προϊόντων πολύπλοκου σχήματος. Ταυτόχρονα, έχουν ομοιόμορφη πυκνότητα, δεν περιέχουν ρωγμές και άλλα ελαττώματα.

Ασφάλεια ηλεκτρική
Η τήξη χρησιμοποιείται για τη λήψη συμπαγούς βολφραμίου με τη μορφή μεγάλων τεμαχίων (από 200 έως 3000 kg) που προορίζονται για έλαση, έλξη σωλήνων και παραγωγή προϊόντων με χύτευση. Η τήξη πραγματοποιείται σε φούρνους ηλεκτρικού τόξου με αναλώσιμο ηλεκτρόδιο ή/και τήξη δέσμης ηλεκτρονίων.

Στην τήξη τόξου, συσκευασίες πυροσυσσωματωμένων ράβδων ή υδροστατικά συμπιεσμένων πυροσυσσωματωμένων τεμαχίων χρησιμεύουν ως ηλεκτρόδια. Η τήξη πραγματοποιείται σε κενό ή ατμόσφαιρα αραιωμένου υδρογόνου. Το αποτέλεσμα είναι πλινθώματα βολφραμίου. Τα πλινθώματα βολφραμίου έχουν χονδρόκοκκη δομή και αυξημένη ευθραυστότητα, η οποία προκαλείται από υψηλή περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες.

Για να μειωθεί η περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες, το βολφράμιο τήκεται αρχικά σε έναν κλίβανο δέσμης ηλεκτρονίων. Αλλά μετά από αυτό το είδος τήξης, το βολφράμιο έχει επίσης μια χονδρόκοκκη δομή. Επομένως, για να μειωθεί το μέγεθος του κόκκου, τα πλινθώματα που προκύπτουν τήκονται σε κλίβανο ηλεκτρικού τόξου, προσθέτοντας μικρές ποσότητες καρβιδίων ζιρκονίου ή νιοβίου, καθώς και στοιχεία κράματος για να προσδώσουν ειδικές ιδιότητες.

Για την απόκτηση λεπτόκοκκων πλινθωμάτων βολφραμίου, καθώς και για την κατασκευή εξαρτημάτων με χύτευση, χρησιμοποιείται τήξη κρανίου τόξου με έκχυση μετάλλου σε καλούπι.

Κεφάλαιο 3. Προϊόντα από βολφράμιο. Ράβδοι, σύρμα, λωρίδες, σκόνη

§ένας. Ράβδοι βολφραμίου

Παραγωγή
Οι ράβδοι βολφραμίου είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους τύπους πυρίμαχων μεταλλικών προϊόντων βολφραμίου. Η πρώτη ύλη για την παραγωγή ράβδων είναι μια ράβδος.

Για τη λήψη ράβδων βολφραμίου, η ράβδος σφυρηλατείται σε μια περιστροφική σφυρηλάτηση. Η σφυρηλάτηση πραγματοποιείται σε θερμαινόμενη κατάσταση, καθώς το βολφράμιο είναι πολύ εύθραυστο σε θερμοκρασία δωματίου. Υπάρχουν διάφορα στάδια σφυρηλάτησης. Σε κάθε επόμενο στάδιο, λαμβάνονται ράβδοι μικρότερης διαμέτρου από ό,τι στο προηγούμενο.

Κατά την πρώτη σφυρηλάτηση, μπορούν να ληφθούν ράβδοι βολφραμίου με διάμετρο έως 7 mm (με την προϋπόθεση ότι η ράβδος έχει μήκος πλευράς 10-15 cm). Η σφυρηλάτηση πραγματοποιείται σε θερμοκρασία billet 1450-1500 °C. Το μολυβδαίνιο χρησιμοποιείται συνήθως ως θερμαντικό υλικό. Μετά τη δεύτερη σφυρηλάτηση, λαμβάνονται ράβδοι με διάμετρο έως 4,5 mm. Παράγεται σε θερμοκρασία ράβδου 1300-1250 °C. Με περαιτέρω σφυρηλάτηση, λαμβάνονται ράβδοι βολφραμίου με διάμετρο έως 2,75 mm. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι ράβδοι βολφραμίου των βαθμών VT, VL και VI παράγονται σε υψηλότερη θερμοκρασία από τις ράβδους των βαθμών VA και VCh.

Εάν τα πλινθώματα βολφραμίου, τα οποία λαμβάνονται με τήξη, χρησιμοποιούνται ως αρχική μπιγιέτα, τότε δεν πραγματοποιείται θερμή σφυρηλάτηση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αυτά τα πλινθώματα έχουν μια τραχιά μακροκρυσταλλική δομή και η θερμή σφυρηλάτησή τους μπορεί να οδηγήσει σε ρωγμές και αστοχία.

Σε αυτή την περίπτωση, τα πλινθώματα βολφραμίου υποβάλλονται σε διπλή θερμή πίεση (ο βαθμός παραμόρφωσης είναι περίπου 90%). Η πρώτη πίεση πραγματοποιείται σε θερμοκρασία 1800-1900 °C, η δεύτερη - 1350-1500 °C. Τα κενά στη συνέχεια σφυρηλατούνται εν θερμώ για την παραγωγή ράβδων βολφραμίου.

Εφαρμογή
Οι ράβδοι βολφραμίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες. Μία από τις πιο κοινές εφαρμογές είναι τα μη αναλώσιμα ηλεκτρόδια συγκόλλησης. Για τέτοιους σκοπούς, οι ράβδοι βολφραμίου των βαθμών VT, VI, VL είναι κατάλληλες. Επίσης, ράβδοι βολφραμίου των βαθμών VA, BP, MV χρησιμοποιούνται ως θερμαντήρες. Οι θερμαντήρες βολφραμίου λειτουργούν σε φούρνους έως και 3000 °C σε ατμόσφαιρα υδρογόνου, αδρανούς αερίου ή σε κενό. Οι ράβδοι βολφραμίου μπορούν να χρησιμεύσουν ως κάθοδοι για ραδιοσωλήνες, ηλεκτρονικές συσκευές και συσκευές εκκένωσης αερίου.

§2. Ηλεκτρόδια βολφραμίου

συγκόλληση τόξου
Τα ηλεκτρόδια συγκόλλησης είναι ένα από τα πιο σημαντικά εξαρτήματα που χρειάζονται για τη συγκόλληση. Χρησιμοποιούνται ευρύτερα στη συγκόλληση τόξου. Ανήκει στη θερμική κατηγορία των συγκολλήσεων, στην οποία η τήξη πραγματοποιείται λόγω θερμικής ενέργειας. Η συγκόλληση με τόξο (χειροκίνητη, ημιαυτόματη και αυτόματη) είναι η πιο κοινή διαδικασία συγκόλλησης. Η θερμική ενέργεια δημιουργείται από ένα βολταϊκό τόξο που καίει μεταξύ του ηλεκτροδίου και του προϊόντος (εξάρτημα, τεμάχιο εργασίας). Τόξο - μια ισχυρή σταθερή ηλεκτρική εκκένωση σε μια ιονισμένη ατμόσφαιρα αερίων, μεταλλικών ατμών. Το ηλεκτρόδιο παρέχει ηλεκτρικό ρεύμα στο σημείο συγκόλλησης για να δημιουργήσει ένα τόξο.

Ηλεκτρόδια συγκόλλησης
Ηλεκτρόδιο συγκόλλησης - μια συρμάτινη ράβδος επικαλυμμένη (ή χωρίς επίστρωση). Υπάρχει μεγάλη ποικιλία ηλεκτροδίων για συγκόλληση. Διαφέρουν ως προς τη χημική σύνθεση, το μήκος, τη διάμετρο, ένας συγκεκριμένος τύπος ηλεκτροδίου είναι κατάλληλος για συγκόλληση ορισμένων μετάλλων και κραμάτων κ.λπ. και τα λοιπά. Η διαίρεση των ηλεκτροδίων συγκόλλησης σε αναλώσιμα και μη αναλώσιμα είναι ένας από τους σημαντικότερους τύπους ταξινόμησης τους.

Τα αναλώσιμα ηλεκτρόδια συγκόλλησης λιώνουν κατά τη διαδικασία συγκόλλησης, το μέταλλό τους, μαζί με το λιωμένο μέταλλο του συγκολλημένου τμήματος, πηγαίνει για να αναπληρώσει τη δεξαμενή συγκόλλησης. Τέτοια ηλεκτρόδια είναι κατασκευασμένα από χάλυβα και χαλκό.

Τα μη αναλώσιμα ηλεκτρόδια δεν λιώνουν κατά τη συγκόλληση. Αυτός ο τύπος περιλαμβάνει ηλεκτρόδια άνθρακα και βολφραμίου. Κατά τη συγκόλληση με χρήση μη αναλώσιμων ηλεκτροδίων βολφραμίου, απαιτείται υλικό πλήρωσης (συνήθως σύρμα ή ράβδος συγκόλλησης), το οποίο λιώνει και σχηματίζει μια δεξαμενή συγκόλλησης μαζί με το λιωμένο υλικό του συγκολλημένου τμήματος.

Επίσης, τα ηλεκτρόδια για συγκόλληση είναι επικαλυμμένα και μη. Η κάλυψη παίζει σημαντικό ρόλο. Τα συστατικά του μπορούν να εξασφαλίσουν την παραγωγή μετάλλου συγκόλλησης δεδομένης σύνθεσης και ιδιοτήτων, σταθερή καύση τόξου, προστασία λιωμένου μετάλλου από την έκθεση στον αέρα. Αντίστοιχα, τα συστατικά της επικάλυψης μπορεί να είναι κράματα, σταθεροποιητικά, σχηματίζοντας αέριο, σχηματισμό σκωρίας, αποοξειδωτική, και η ίδια η επικάλυψη μπορεί να είναι όξινη, ρουτιλική, βασική ή κυτταρίνη.

Συγκόλληση ηλεκτροδίων βολφραμίου
Όπως σημειώθηκε προηγουμένως, τα ηλεκτρόδια βολφραμίου είναι μη αναλώσιμα και χρησιμοποιούνται στη συγκόλληση μαζί με το σύρμα πλήρωσης. Αυτά τα ηλεκτρόδια χρησιμοποιούνται κυρίως για τη συγκόλληση μη σιδηρούχων μετάλλων και των κραμάτων τους (ηλεκτρόδιο βολφραμίου με πρόσθετο ζιρκονίου), χάλυβες υψηλής κραματοποίησης (ηλεκτρόδιο βολφραμίου με πρόσθετο θορίου EWT) και το ηλεκτρόδιο βολφραμίου είναι κατάλληλο για την απόκτηση συγκόλλησης αυξημένης αντοχής. και τα προς συγκόλληση μέρη μπορεί να έχουν διαφορετική χημική σύσταση.

Αρκετά συνηθισμένη είναι η συγκόλληση με χρήση ηλεκτροδίων βολφραμίου σε αργό. Αυτό το περιβάλλον έχει θετική επίδραση στη διαδικασία συγκόλλησης και στην ποιότητα της συγκόλλησης. Τα ηλεκτρόδια βολφραμίου μπορούν να κατασκευαστούν από καθαρό βολφράμιο ή να περιέχουν διάφορα πρόσθετα που βελτιώνουν την ποιότητα της διαδικασίας συγκόλλησης και της συγκόλλησης. Ένα χαρακτηριστικό των μη αναλώσιμων ηλεκτροδίων συγκόλλησης από καθαρό βολφράμιο (για παράδειγμα, ένα ηλεκτρόδιο βολφραμίου της μάρκας EHF) δεν είναι πολύ καλή ανάφλεξη με τόξο.

Η ανάφλεξη του τόξου πραγματοποιείται σε τρία στάδια:

• βραχυκύκλωμα του ηλεκτροδίου στο τεμάχιο εργασίας.
• αφαίρεση του ηλεκτροδίου σε μικρή απόσταση.
• την εμφάνιση σταθερής εκκένωσης τόξου.

Το ζιρκόνιο προστίθεται στα ηλεκτρόδια βολφραμίου για τη βελτίωση της ανάφλεξης του τόξου και την επίτευξη υψηλής σταθερότητας τόξου κατά τη συγκόλληση. Το Thoriation (ηλεκτρόδιο βολφραμίου EVT-15) βελτιώνει επίσης την ανάφλεξη του τόξου και αυξάνει τη διάρκεια ζωής των ηλεκτροδίων συγκόλλησης. Η προσθήκη υττρίου σε ηλεκτρόδια βολφραμίου (ηλεκτρόδιο βολφραμίου EVI-1, EVI-2, EVI-3) καθιστά δυνατή τη χρήση τους σε διάφορα μέσα ρεύματος. Για παράδειγμα, μπορεί να υπάρχει τόξο AC ή DC. Στην πρώτη περίπτωση, το τόξο συγκόλλησης τροφοδοτείται από πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος. Διακρίνετε μεταξύ μονοφασικής και τριφασικής τροφοδοσίας τόξου. Στο δεύτερο - από πηγή συνεχούς ρεύματος.

Συγκόλληση τόξου αργού (Συγκόλληση τόξου με μη αναλώσιμο ηλεκτρόδιο βολφραμίου σε περιβάλλον αργού) Αυτός ο τύπος συγκόλλησης έχει αποδειχθεί κατά τη συγκόλληση μη σιδηρούχων μετάλλων όπως μολυβδαίνιο, τιτάνιο, νικέλιο, καθώς και χάλυβες υψηλής κραματοποίησης. Αυτός είναι ένας τύπος συγκόλλησης τόξου όπου η πηγή της θερμότητας που απαιτείται για τη δημιουργία της δεξαμενής συγκόλλησης είναι ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Σε αυτόν τον τύπο συγκόλλησης τόξου αργού, τα κύρια στοιχεία είναι ένα ηλεκτρόδιο βολφραμίου και ένα αδρανές αέριο αργό. Το αργό τροφοδοτείται στο ηλεκτρόδιο βολφραμίου κατά τη συγκόλληση και το προστατεύει, τη ζώνη τόξου και τη δεξαμενή συγκόλλησης από το ατμοσφαιρικό μείγμα αερίων (άζωτο, υδρογόνο, διοξείδιο του άνθρακα). Αυτή η προστασία βελτιώνει σημαντικά τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της συγκόλλησης και επίσης προστατεύει τα ηλεκτρόδια βολφραμίου συγκόλλησης από την ταχεία καύση στον αέρα. Το αέριο αργό μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά τη συγκόλληση μεγάλου αριθμού μετάλλων και κραμάτων, καθώς είναι αδρανές.

Πρότυπα για ηλεκτρόδια βολφραμίου
Στη Ρωσία, τα μη αναλώσιμα ηλεκτρόδια βολφραμίου παράγονται σύμφωνα με τις απαιτήσεις των προτύπων και των προδιαγραφών. Ανάμεσα τους: GOST 23949-80«Ηλεκτρόδια βολφραμίου για συγκόλληση, μη αναλώσιμα. Προδιαγραφές"; TU 48-19-27-88«Λανθανικό βολφράμιο με τη μορφή ράβδων. Προδιαγραφές"; TU 48-19-221-83«Ράβδοι από υτρωμένο βολφράμιο ποιότητας SVI-1. Προδιαγραφές"; TU 48-19-527-83«Μη αναλώσιμα ηλεκτρόδια συγκόλλησης βολφραμίου EVCh και EVL-2. Προδιαγραφές".

§3. Σύρμα βολφραμίου

Παραγωγή
Το σύρμα βολφραμίου είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους τύπους προϊόντων που κατασκευάζονται από αυτό το πυρίμαχο μέταλλο. Η πρώτη ύλη για την κατασκευή του είναι σφυρηλατημένες ράβδοι βολφραμίου με διάμετρο 2,75 mm.

Το τράβηγμα του σύρματος πραγματοποιείται σε θερμοκρασία 1000 °C στην αρχή της διαδικασίας και 400-600 °C στο τέλος. Σε αυτή την περίπτωση, όχι μόνο το σύρμα θερμαίνεται, αλλά και η μήτρα. Η θέρμανση πραγματοποιείται με φλόγα καυστήρα αερίου ή ηλεκτρική θερμάστρα.

Το τράβηγμα σύρματος με διάμετρο έως 1,26 mm πραγματοποιείται σε ίσιο πάγκο σχεδίασης αλυσίδας, με διάμετρο 1,25-0,5 mm - σε μύλο με διάμετρο πηνίου ~ 1000 mm, διάμετρο 0,5-0,25 - σε μηχανές μονής σχεδίασης.

Ως αποτέλεσμα σφυρηλάτησης και σχεδίασης, η δομή του τεμαχίου κατεργασίας γίνεται ινώδης, η οποία αποτελείται από θραύσματα κρυστάλλου επιμήκη κατά μήκος του άξονα επεξεργασίας. Αυτή η δομή οδηγεί σε απότομη αύξηση της αντοχής του σύρματος βολφραμίου.

Μετά το σχέδιο, το σύρμα βολφραμίου επικαλύπτεται με γράσο γραφίτη. Η επιφάνεια του σύρματος πρέπει να καθαριστεί. Ο καθαρισμός πραγματοποιείται με ανόπτηση, χημική ή ηλεκτρολυτική χάραξη, ηλεκτρολυτική στίλβωση. Το γυάλισμα μπορεί να αυξήσει τη μηχανική αντοχή του σύρματος βολφραμίου κατά 20-25%.

Εφαρμογή
Το σύρμα βολφραμίου χρησιμοποιείται για την κατασκευή στοιχείων αντίστασης σε κλιβάνους θέρμανσης που λειτουργούν σε ατμόσφαιρα υδρογόνου, ουδέτερου αερίου ή κενού σε θερμοκρασίες έως 3000 °C. Επίσης, σύρμα βολφραμίου χρησιμοποιείται για την παραγωγή θερμοστοιχείων. Για αυτό, χρησιμοποιείται ένα κράμα βολφραμίου-ρηνίου με 5% ρήνιο και ένα κράμα βολφραμίου-ρηνίου με 20% ρήνιο ( BP 5/20).

ΣΤΟ GOST 18903-73«Σύρμα βολφραμίου. Ποικιλία» υποδεικνύει τους τομείς εφαρμογής των βαθμών σύρματος VA, VM, VRN, VT-7, VT-10, VT-15. Το σύρμα βολφραμίου VA, ανάλογα με την ομάδα, την κατάσταση της επιφάνειας και το μέταλλο, τη διάμετρο, χρησιμοποιείται για την κατασκευή σπειρών λαμπτήρων πυρακτώσεως και άλλων πηγών φωτός, σπειροειδείς καθόδους και θερμάστρες για ηλεκτρονικές συσκευές, ελατήρια για συσκευές ημιαγωγών, θερμαντήρες βρόχου, μη σπειροειδείς κάθοδοι, πλέγματα, ελατήρια για ηλεκτρονικές συσκευές. Το σύρμα ποιότητας VRN χρησιμοποιείται για την παραγωγή δακτυλίων, τραβέρσες και άλλα μέρη συσκευών που δεν απαιτούν τη χρήση βολφραμίου με ειδικά πρόσθετα.

§4. Σκόνη βολφραμίου

Η καθαρή σκόνη βολφραμίου χρησιμεύει ως πρώτη ύλη για την παραγωγή συμπαγούς βολφραμίου (βλ.). Το WC από καρβίδιο βολφραμίου, το οποίο επίσης μοιάζει με σκόνη, χρησιμοποιείται για την κατασκευή σκληρών κραμάτων.

Ανάλογα με τον σκοπό, οι σκόνες βολφραμίου διακρίνονται από το μέσο μέγεθος σωματιδίων, ένα σύνολο κόκκων και άλλες παραμέτρους.

Η κύρια ακαθαρσία στις σκόνες βολφραμίου είναι το οξυγόνο (0,05 - 0,3%). Οι ακαθαρσίες μετάλλων περιέχονται σε σκόνες βολφραμίου σε πολύ μικρές ποσότητες. Συχνά, πρόσθετα από άλλα μέταλλα εισάγονται σε σκόνες βολφραμίου, τα οποία βελτιώνουν ορισμένες ιδιότητες του τελικού προϊόντος. Το αλουμίνιο, το θόριο, το λανθάνιο και άλλα χρησιμοποιούνται συχνά ως πρόσθετα.

Η σκόνη βολφραμίου VA, η οποία χρησιμοποιείται για την κατασκευή σύρματος, περιέχει ομοιόμορφα κατανεμημένα πρόσθετα πυριτίου-αλκαλίου και αλουμινίου (0,32% K 2 O, 0,45% SiO 2, 0,03% Al 2 O 3), πυρίμαχη σκόνη μετάλλου βαθμού βολφραμίου BT - πρόσθετο οξειδίου του θορίου (0,7 - 5%), VL - πρόσθετο οξειδίου του λανθανίου (~ 1% La 2 O 3), VI - πρόσθετο οξειδίου υττρίου (~ 3% Y 2 O 3), VM - πρόσθετα πυριτίου και θορίου ( 0,32% K 20, 0,45% SiO2, 0,25% ThO2).

§5. Λωρίδες βολφραμίου (φύλλα, ταινίες, φύλλα, πλάκες)

Παραγωγή
Κατά κανόνα, τα επίπεδα προϊόντα βολφραμίου - φύλλα, λωρίδες, πλάκες, φύλλα - λαμβάνονται χρησιμοποιώντας δύο λειτουργίες - επίπεδη σφυρηλάτηση και έλαση. Ως κενά χρησιμοποιούνται ράβδοι βολφραμίου διαφόρων μεγεθών.

Πρώτον, οι ράβδοι βολφραμίου είναι επίπεδες σφυρηλατημένες με πνευματικό σφυρί. Η σφυρηλάτηση πραγματοποιείται σε θερμοκρασία 1500-1700 °C, η οποία μειώνεται στους 1200-1300 °C καθώς προχωρά η παραμόρφωση. Η σφυρηλάτηση συνεχίζεται μέχρι να επιτευχθεί σφυρηλάτηση πάχους 8-10 mm (με διατομή ράβδου 25x25 mm) ή 4-5 mm (με τμήμα ράβδου 12x12 mm).

Στη συνέχεια τα προκύπτοντα σφυρήλατα υποβάλλονται σε έλαση σε ελασματουργεία. Στην αρχή της διαδικασίας έλασης, τα τεμάχια θερμαίνονται στους 1300-1400 °C και στη συνέχεια η θερμοκρασία μειώνεται στους 1000-1200 °C. Η θερμή έλαση παράγει φύλλα, λωρίδες και πλάκες βολφραμίου πάχους έως 0,6 mm. Για να ληφθούν φύλλα, λωρίδες και πλάκες μικρότερου μεγέθους, πραγματοποιείται ψυχρή έλαση. Για τη λήψη λεπτών φύλλων βολφραμίου με πάχος έως 0,125 mm και ταινία (αλουμινόχαρτο) με πάχος 0,02-0,03 mm, χρησιμοποιείται κύλιση σε συσκευασίες. Η συσκευασία αποτελείται από πολλές λωρίδες βολφραμίου ίσου πάχους και παχύτερες πλάκες μολυβδαινίου που βρίσκονται πάνω από τις λωρίδες βολφραμίου. Οι πλάκες μολυβδαινίου είναι πιο όλκιμες και παραμορφώνονται πιο γρήγορα από τις πλάκες βολφραμίου. Ως αποτέλεσμα, κατά τη διάρκεια της έλασης, γίνονται πιο λεπτές από τις λωρίδες βολφραμίου. Μετά από μία ή περισσότερες μεταβάσεις, οι πλάκες μολυβδαινίου πρέπει να αντικατασταθούν με νέες έτσι ώστε το πάχος της συσκευασίας να παραμένει περίπου σταθερό. Πρέπει να σημειωθεί ότι σκοπός αυτής της διαδικασίας είναι η κατασκευή μιας λεπτής ταινίας βολφραμίου (αλουμινόχαρτο). Οι πλάκες μολυβδαινίου εδώ είναι ένα αναλώσιμο υλικό που είναι απαραίτητο για την εφαρμογή της έλασης σε συσκευασίες.

Τα πλινθώματα βολφραμίου, τα οποία λαμβάνονται με τήξη, μπορούν επίσης να χρησιμεύσουν ως κενά για ταινία, πλάκες και φύλλα βολφραμίου (βλ.). Τα πλινθώματα είναι προ-πιεσμένα. Ορθογώνια τεμάχια πάχους 20-25 mm και πλάτους 50-60 mm λαμβάνονται με συμπίεση από πλινθώματα με διάμετρο 70-80 mm. Στη συνέχεια, τα κενά παραμορφώνονται σε πρέσες δύο κυλίνδρων.

Φύλλα βολφραμίου V-MP
Τα φύλλα βολφραμίου V-MP χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία. Είναι κατασκευασμένα από σκόνη βολφραμίου ποιότητες PV1 και PV2, που περιέχουν 99,98% W. Τα φύλλα και οι πλάκες V-MP πρέπει να έχουν πάχος 0,5-45 mm, κομμένες άκρες. Τα φύλλα μπορούν να κατεργαστούν σύμφωνα με τις απαιτήσεις του πελάτη. GOST 23922-79«Φύλλα βολφραμίου V-MP. Προδιαγραφές".

Εφαρμογή
Λόγω της υψηλής αντοχής στη θερμότητα, τα φύλλα βολφραμίου, όπως και άλλα προϊόντα από αυτό το πυρίμαχο μέταλλο, χρησιμοποιούνται σε συνθήκες εξαιρετικά υψηλών θερμοκρασιών. Διάφορα εξαρτήματα για φούρνους υψηλής θερμοκρασίας κατασκευάζονται από φύλλα βολφραμίου - ασπίδες θερμότητας, βάσεις και άλλα στοιχεία στερέωσης. Οι στόχοι διασκορπισμένου βολφραμίου, οι οποίοι κατασκευάζονται με τη μορφή πλακών, χρησιμοποιούνται για λεπτές μεμβράνες φραγμού στην επιμετάλλωση εξαρτημάτων ημιαγωγών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Στη βιομηχανία πυρηνικής ενέργειας, τα φύλλα βολφραμίου χρησιμοποιούνται ως ασπίδες για την εξασθένιση της ροής της ραδιενεργής ακτινοβολίας.

§6. Κράματα βολφραμίου με ρήνιο

Μια χωριστή παράγραφος πρέπει να περιλαμβάνει κράματα βολφραμίου-ρηνίου και προϊόντα που παράγονται από αυτά τα κράματα. Τα κράματα των κατηγοριών BP5 και BP20 θα εξεταστούν λεπτομερέστερα εδώ.

Τα κράματα αυτών των δύο μετάλλων είναι ανθεκτικά στη θερμότητα. Το ντόπινγκ βολφραμίου με άλλα μέταλλα μειώνει το σημείο τήξης του. Αλλά όταν γίνεται κράμα με ένα πυρίμαχο μέταλλο, το σημείο τήξης του κράματος δεν μειώνεται τόσο σημαντικά. Το βολφράμιο (W) και το ρήνιο (Re) είναι πυρίμαχα μέταλλα.

Όταν το ρήνιο χρησιμοποιείται ως πρόσθετο, παρατηρείται «φαινόμενο ρηνίου». Το 5% ρήνιο αυξάνει τη θερμική αντίσταση και την ολκιμότητα του βολφραμίου. Σε περιεκτικότητα 20-30% σε ρήνιο, παρατηρείται βέλτιστος συνδυασμός αντοχής και ολκιμότητας με υψηλή κατασκευαστικότητα. Επίσης, τα πλεονεκτήματα των κραμάτων βολφραμίου-ρηνίου περιλαμβάνουν χαμηλό ρυθμό εξάτμισης σε θερμοκρασίες λειτουργίας και υψηλή ηλεκτρική αντίσταση.

Κράματα βολφραμίου με ρήνιο, όπως το συμπαγές βολφράμιο, λαμβάνονται με μεταλλουργία σκόνης και τήξη.

Ένας ενδιαφέρον τομέας εφαρμογής για αυτά τα κράματα είναι η μέτρηση θερμοκρασίας. Το σύρμα βολφραμίου-ρηνίου VR5 (5% Re, το υπόλοιπο - W) και VR20 (20% Re, το υπόλοιπο - W) χρησιμοποιούνται για την κατασκευή θερμοστοιχείων υψηλής θερμοκρασίας.

Το κύριο πλεονέκτημα τέτοιων θερμοστοιχείων είναι το εύρος των μετρούμενων θερμοκρασιών. Στο βαθμό που κράματα VR 5/20είναι ανθεκτικά στη θερμότητα, είναι δυνατή η μέτρηση θερμοκρασιών άνω των 2000 °C με τη βοήθεια θερμοστοιχείων από το κατάλληλο σύρμα. Ωστόσο, τα θερμοστοιχεία αυτού του τύπου πρέπει να βρίσκονται σε αδρανές περιβάλλον.

Τις περισσότερες φορές, για την κατασκευή θερμοζευγών, χρησιμοποιείται σύρμα θερμοηλεκτροδίου βολφραμίου-ρηνίου VR5, VR20 Ø 0,2. 0,35; 0,5 χλστ.

§7. Καρβίδια βολφραμίου

Πολύ σημαντικές από πρακτική άποψη είναι οι ενώσεις βολφραμίου με άνθρακα - καρβίδια βολφραμίου. Το βολφράμιο σχηματίζει δύο καρβίδια - W 2 C και WC. Αυτά τα καρβίδια διαφέρουν ως προς τη διαλυτότητα στα καρβίδια άλλων πυρίμαχων μετάλλων και τη χημική συμπεριφορά σε διάφορα οξέα. Τα καρβίδια βολφραμίου, όπως και τα καρβίδια άλλων πυρίμαχων μετάλλων, έχουν μεταλλική αγωγιμότητα και θετικό συντελεστή ηλεκτρικής αντίστασης. Η ανθεκτικότητα και η υψηλή σκληρότητα των καρβιδίων οφείλονται στους ισχυρούς διατομικούς δεσμούς στους κρυστάλλους τους. Επιπλέον, η υψηλή σκληρότητα του καρβιδίου WC διατηρείται σε υψηλές θερμοκρασίες.

Η πιο συνηθισμένη μέθοδος για τη λήψη καρβιδίων βολφραμίου WC και W 2 C είναι η φρύξη ενός μείγματος κονιοποιημένου βολφραμίου με αιθάλη στο εύρος θερμοκρασίας 1000-1500 °C.

Τα καρβίδια βολφραμίου WC και W 2 C χρησιμοποιούνται κυρίως για την κατασκευή σκληρών κραμάτων.

Καρβίδιο
Υπάρχουν 2 ομάδες σκληρών κραμάτων με βάση το καρβίδιο του βολφραμίου:

• χυτά σκληρά κράματα (συχνά αναφέρονται ως χυτά καρβίδια βολφραμίου).
• πυροσυσσωματωμένα σκληρά κράματα.

Χυτό καρβίδιοπου λαμβάνεται με χύτευση. Για να λάβετε ένα κράμα, βολφράμιο σε σκόνη, καρβίδιο με έλλειψη άνθρακα (έως 3% C) ή μείγμα WC + W, στο οποίο η περιεκτικότητα σε άνθρακα δεν υπερβαίνει το 3%, συνήθως προέρχονται. Η λεπτόκοκκη δομή αυτού του τύπου καρβιδίων παρέχει υψηλότερη σκληρότητα και αντοχή στη φθορά του κράματος. Ωστόσο, τα χυτά κράματα είναι αρκετά εύθραυστα. Αυτή η περίσταση περιορίζει την εφαρμογή τους. Κυρίως, τα χυτά σκληρά κράματα χρησιμοποιούνται στην κατασκευή εργαλείων διάτρησης και μήτρες έλξης για έλξη λεπτού σύρματος.

Πυροσυσσωματωμένο Καρβίδιοσυνδυάστε το WC μονοκαρβιδίου βολφραμίου και ένα μέταλλο τσιμέντου, το οποίο είναι συνήθως κοβάλτιο, λιγότερο συχνά νικέλιο. Τέτοια κράματα μπορούν να ληφθούν μόνο με μεταλλουργία σκόνης. Η σκόνη καρβιδίου του βολφραμίου και η σκόνη κοβαλτίου ή νικελίου αναμειγνύονται, συμπιέζονται σε προϊόντα του απαιτούμενου σχήματος και στη συνέχεια πυροσυσσωματώνονται σε θερμοκρασίες κοντά στο σημείο τήξης του μετάλλου τσιμέντου. Εκτός από την υψηλή σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά, αυτά τα κράματα έχουν καλή αντοχή. Τα πυροσυσσωματωμένα σκληρά κράματα είναι τα πιο παραγωγικά σύγχρονα υλικά εργαλείων για κοπή μετάλλων. Χρησιμοποιούνται επίσης για την κατασκευή καλουπιών, μήτρων, εργαλείων διάτρησης. Μεταξύ των σκληρών κραμάτων, για την παραγωγή των οποίων χρησιμοποιείται καρβίδιο βολφραμίου, αξίζει να επισημανθούν τα κράματα της ομάδας VK - σκληρά κράματα βολφραμίου-κοβαλτίου. Διαδεδομένο στη βιομηχανία Κράματα VK8και VK6. Χρησιμοποιούνται για την κατασκευή κοπτικών, τρυπανιών, κοπτικών, καθώς και άλλων εργαλείων κοπής και διάτρησης.

συμπέρασμα

Αυτό το άρθρο εξετάζει διάφορες πτυχές που σχετίζονται με το πυρίμαχο μέταλλο TUNGSTEN - ιδιότητες, εφαρμογές, παραγωγή, προϊόντα.

Όπως περιγράφεται στο άρθρο, η διαδικασία απόκτησης αυτού του μετάλλου αποτελείται από πολλά στάδια και είναι αρκετά επίπονη. Οι συγγραφείς προσπάθησαν να επισημάνουν τα πιο σημαντικά στάδια παραγωγής βολφραμίου και να δώσουν προσοχή σε σημαντικά χαρακτηριστικά.

Μια ανασκόπηση των ιδιοτήτων και των εφαρμογών του βολφραμίου δείχνει ότι είναι ένα πολύ σημαντικό υλικό, χωρίς το οποίο είναι απλά αδύνατο να γίνει σε ορισμένες βιομηχανίες. Έχει μοναδικές ιδιότητες που σε ορισμένες περιπτώσεις δεν μπορούν να επιτευχθούν με τη χρήση άλλων υλικών.

Μια επισκόπηση των προϊόντων βολφραμίου που κατασκευάζονται από τη βιομηχανία - σύρμα, ράβδοι, φύλλα, σκόνη - επιτρέπει την καλύτερη κατανόηση των χαρακτηριστικών, των σημαντικών ιδιοτήτων και των ειδικών εφαρμογών τους.

Ιδιότητες του βολφραμίου

Βολφράμιο- είναι μέταλλο. Δεν είναι στο νερό των θαλασσών, δεν είναι στον αέρα, και στον φλοιό της γης είναι μόνο 0,0055%. Τέτοιος βολφράμιο, στοιχείο, που βρίσκεται στην 74η θέση στο . Για τη βιομηχανία «άνοιξε» η Παγκόσμια Έκθεση στη γαλλική πρωτεύουσα. Έγινε το 1900. Η έκθεση παρουσιάστηκε χάλυβας βολφραμίου.

Η σύνθεση ήταν τόσο σκληρή που μπορούσε να κόψει οποιοδήποτε υλικό. παρέμενε «αήττητη» ακόμη και σε θερμοκρασίες χιλιάδων βαθμών, γι’ αυτό και ονομάστηκε ερυθρόανθεκτος. Κατασκευαστές από διαφορετικές χώρες που επισκέφτηκαν την έκθεση χρησιμοποίησαν την ανάπτυξη. Η παραγωγή κραματοποιημένου χάλυβα έχει αποκτήσει παγκόσμια κλίμακα.

Είναι ενδιαφέρον ότι το ίδιο το στοιχείο ανακαλύφθηκε τον 18ο αιώνα. Το 1781, ο Σουηδός Scheeler πειραματίστηκε με το ορυκτό βολφράμιο. Ο χημικός αποφάσισε να το βάλει σε νιτρικό οξύ. Στα προϊόντα αποσύνθεσης, ο επιστήμονας ανακάλυψε ένα άγνωστο γκρι μέταλλο με ασημί γυαλάδα. Το ορυκτό στο οποίο έγιναν τα πειράματα μετονομάστηκε αργότερα σε σχελίτης και το νέο στοιχείο που ονομάζεται βολφράμιο.

Ωστόσο, χρειάστηκε πολύς χρόνος για να μελετηθούν οι ιδιότητές του, και ως εκ τούτου μια αξιόλογη εφαρμογή για το μέταλλο βρέθηκε πολύ αργότερα. Το όνομα επιλέχθηκε αμέσως. Λέξη βολφράμιουπήρχε πριν. Οι Ισπανοί το ονόμασαν αυτό ένα από τα ορυκτά που βρέθηκαν στα κοιτάσματα της χώρας.

Η σύνθεση της πέτρας, πράγματι, περιελάμβανε το στοιχείο Νο. 74. Εξωτερικά, το μέταλλο είναι πορώδες, σαν να είναι αφρό. Μια άλλη αναλογία λοιπόν ήρθε χρήσιμη. Στα γερμανικά, βολφράμιο σημαίνει κυριολεκτικά «αφρός λύκου».

Το σημείο τήξης του μετάλλου ανταγωνίζεται το υδρογόνο και είναι το πιο ανθεκτικό στη θερμοκρασία στοιχείο. Επομένως, και εγκαταστήστε δείκτης μαλακώματος του βολφραμίουδεν μπορούσε για εκατό χρόνια. Δεν υπήρχαν φούρνοι ικανοί να θερμάνουν μέχρι και αρκετές χιλιάδες βαθμούς.

Όταν το «όφελος» του ασημί-γκρι στοιχείου «διαπιστώθηκε», άρχισε να εξορύσσεται σε βιομηχανική κλίμακα. Για την έκθεση του 1900, το μέταλλο εξήχθη με τον παλιό τρόπο με νιτρικό οξύ. Ωστόσο, το βολφράμιο εξακολουθεί να εξορύσσεται με αυτόν τον τρόπο.

Εξόρυξη βολφραμίου

Τις περισσότερες φορές, το τριοξείδιο λαμβάνεται πρώτα από τα απόβλητα μεταλλεύματος. Επεξεργάζεται στους 700 βαθμούς, λαμβάνοντας καθαρό μέταλλο σε μορφή σκόνης. Για να μαλακώσει κανείς τα σωματίδια, πρέπει να καταφύγει μόνο στο υδρογόνο. Μέσα σε αυτό βολφράμιο λιώνειστους τρεις χιλιάδες βαθμούς Κελσίου.

Το κράμα πάει σε κόφτες, κόφτες σωλήνων, κόφτες. για επεξεργασία μετάλλων με εφαρμογή βολφραμίουβελτίωση της ακρίβειας της κατασκευής εξαρτημάτων. Όταν εκτίθενται σε μεταλλικές επιφάνειες, η τριβή είναι υψηλή, πράγμα που σημαίνει ότι οι επιφάνειες εργασίας είναι πολύ ζεστές. Οι μηχανές κοπής και στίλβωσης χωρίς στοιχείο Νο. 74 μπορούν να λιώσουν μόνες τους. Αυτό κάνει την κοπή ανακριβή, ατελής.

Το βολφράμιο δεν είναι μόνο δύσκολο να λιώσει, αλλά και να επεξεργαστεί. Στην κλίμακα σκληρότητας, το μέταλλο καταλαμβάνει την ένατη θέση. Το κορούνδιο έχει τον ίδιο αριθμό πόντων, από τα ψίχουλα των οποίων, για παράδειγμα, γίνεται ένα μαχαίρι. Μόνο το διαμάντι είναι πιο σκληρό. Ως εκ τούτου, με τη βοήθειά του, το βολφράμιο επεξεργάζεται.

Εφαρμογή βολφραμίου

Η «σταθερότητα» του 74ου στοιχείου ελκύει. Τα προϊόντα που κατασκευάζονται από κράματα με μέταλλο γκρι-ασημί δεν μπορούν να γρατσουνιστούν, να λυγίσουν, να σπάσουν, εκτός εάν, φυσικά, ξύνονται στην επιφάνεια ή με τα ίδια διαμάντια.

Τα κοσμήματα βολφραμίου έχουν ένα άλλο αδιαμφισβήτητο συν. Δεν προκαλούν αλλεργικές αντιδράσεις, σε αντίθεση με τον χρυσό, το ασήμι, την πλατίνα και, ακόμη περισσότερο, τα κράματά τους με ή. Για κοσμήματα χρησιμοποιείται καρβίδιο βολφραμίου, δηλαδή ο συνδυασμός του με άνθρακα.

Αναγνωρίζεται ως το σκληρότερο κράμα στην ιστορία της ανθρωπότητας. Η γυαλισμένη επιφάνειά του αντανακλά τέλεια το φως. Οι κοσμηματοπώλες τον αποκαλούν «γκρίζο καθρέφτη».

Παρεμπιπτόντως, κοσμήματα οι τεχνίτες έστρεψαν την προσοχή τους στο βολφράμιοαφού από αυτή την ουσία άρχισαν να κατασκευάζονται πυρήνες από σφαίρες, κοχύλια και πλάκες για αλεξίσφαιρα γιλέκα στα μέσα του 20ού αιώνα.

Τα παράπονα των πελατών για την ευθραυστότητα των υψηλότερων προδιαγραφών και τα ασημένια κοσμήματα έκαναν τους κοσμηματοπώλες να σκεφτούν ένα νέο στοιχείο και να προσπαθήσουν να το εφαρμόσουν στον κλάδο τους. Επιπλέον, οι τιμές άρχισαν να κυμαίνονται. Το βολφράμιο έχει γίνει μια εναλλακτική λύση στο κίτρινο μέταλλο, το οποίο δεν θεωρείται πλέον επένδυση.

Όντας ένα πολύτιμο μέταλλο αξίας βολφραμίουπολλά λεφτά. Για ένα κιλό ζητούν τουλάχιστον 50 δολάρια στη χονδρική αγορά. Η παγκόσμια βιομηχανία καταναλώνει 30 χιλιάδες τόνους στοιχείου Νο. 74 ετησίως. Πάνω από το 90% απορροφάται από τη μεταλλουργική βιομηχανία.

Μόνο κατασκευασμένο από βολφράμιοδοχεία αποθήκευσης πυρηνικών αποβλήτων. Το μέταλλο δεν μεταδίδει καταστροφικές ακτίνες. Ένα σπάνιο στοιχείο προστίθεται στα κράματα για την κατασκευή χειρουργικών εργαλείων.

Ό,τι δεν χρησιμοποιείται για μεταλλουργικούς σκοπούς λαμβάνεται από τη χημική βιομηχανία. Οι ενώσεις βολφραμίου με φώσφορο, για παράδειγμα, είναι η βάση των βερνικιών και των χρωμάτων. Δεν καταρρέουν, δεν ξεθωριάζουν από τις ακτίνες του ήλιου.

ΑΛΛΑ διάλυμα βολφραμικού νατρίουανθεκτικό στην υγρασία και τη φωτιά. Γίνεται σαφές τι εμποτισμένα αδιάβροχα και πυρίμαχα υφάσματα για κοστούμια δυτών και πυροσβεστών.

Κοιτάσματα βολφραμίου

Υπάρχουν πολλά κοιτάσματα βολφραμίου στη Ρωσία. Βρίσκονται στο Αλτάι, την Άπω Ανατολή, τον Βόρειο Καύκασο, την Τσουκότκα και την Μπουριάτια. Εκτός της χώρας, το μέταλλο εξορύσσεται στην Αυστραλία, τις ΗΠΑ, τη Βολιβία, την Πορτογαλία, τη Νότια Κορέα και την Κίνα.

Υπάρχει ακόμη και ένας θρύλος στην Ουράνια Αυτοκρατορία για έναν νεαρό εξερευνητή που ήρθε στην Κίνα για να ψάξει για μια τσίγκινη πέτρα. Ο φοιτητής εγκαταστάθηκε σε ένα από τα σπίτια στο Πεκίνο.

Μετά από μια άκαρπη αναζήτηση, στον τύπο άρεσε να ακούει τις ιστορίες της κόρης του ιδιοκτήτη. Ένα βράδυ είπε την ιστορία των σκοτεινών πετρών από τις οποίες χτίστηκε η οικιακή σόμπα. Αποδείχθηκε ότι τα τετράγωνα έπεφταν από τον γκρεμό στην πίσω αυλή του κτιρίου. Έτσι, ο μαθητής δεν βρήκε, αλλά βρήκε βολφράμιο.

Χημεία

Το στοιχείο αρ. 74 βολφράμιο ταξινομείται συνήθως ως σπάνιο μέταλλο: η περιεκτικότητά του στον φλοιό της γης υπολογίζεται σε 0,0055%. δεν βρίσκεται στο θαλασσινό νερό, δεν μπορούσε να ανιχνευθεί στο ηλιακό φάσμα. Ωστόσο, όσον αφορά τη δημοτικότητά του, μπορεί να ανταγωνιστεί πολλά καθόλου σπάνια μέταλλα και τα ορυκτά του ήταν γνωστά πολύ πριν από την ανακάλυψη του ίδιου του στοιχείου. Έτσι, πίσω στον 17ο αιώνα. σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες γνώριζαν το "βολφράμιο" και το "βολφράμιο" - αυτό ήταν το όνομα των πιο κοινών ορυκτών βολφραμίου εκείνη την εποχή - βολφραμίτης και σχελίτης. Και στοιχειώδες Το βολφράμιο ανακαλύφθηκε το τελευταίο τέταρτο του 18ου αιώνα.

Μεταλλεύμα βολφραμίου

Πολύ σύντομα, αυτό το μέταλλο απέκτησε πρακτική σημασία - ως πρόσθετο κράματος. Και μετά την Παγκόσμια Έκθεση του 1900 στο Παρίσι, όπου παρουσιάστηκαν δείγματα χάλυβα βολφραμίου υψηλής ταχύτητας, το στοιχείο Νο. 74 άρχισε να χρησιμοποιείται από μεταλλουργούς σε όλες τις περισσότερο ή λιγότερο βιομηχανικές χώρες. Το κύριο χαρακτηριστικό του βολφραμίου ως πρόσθετου κράματος είναι ότι προσδίδει κόκκινη σκληρότητα στον χάλυβα - σας επιτρέπει να διατηρείτε τη σκληρότητα και την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, οι περισσότεροι χάλυβες, όταν ψύχονται στον αέρα (αφού διατηρούνται σε θερμοκρασία κοντά στη θερμοκρασία του κόκκινου θερμότητας), χάνουν τη σκληρότητά τους. Αλλά βολφράμιο - όχι.
Το εργαλείο, κατασκευασμένο από χάλυβα βολφραμίου, αντέχει στις τεράστιες ταχύτητες των πιο εντατικών διεργασιών μεταλλουργίας. Η ταχύτητα κοπής ενός τέτοιου εργαλείου μετριέται σε δεκάδες μέτρα ανά δευτερόλεπτο.
Οι σύγχρονοι χάλυβες υψηλής ταχύτητας περιέχουν έως και 18% βολφράμιο (ή βολφράμιο με μολυβδαίνιο), 2-7% χρώμιο και μικρή ποσότητα κοβαλτίου. Διατηρούν τη σκληρότητά τους στους 700-800 ° C, ενώ ο συνηθισμένος χάλυβας αρχίζει να μαλακώνει όταν θερμαίνεται μόνο στους 200 ° C. "Στελίτες" - τα κράματα έχουν ακόμη μεγαλύτερη σκληρότητα
βολφράμιοκαι με χρώμιο και κοβάλτιο (χωρίς σίδηρο) και ιδιαίτερα καρβίδια βολφραμίου - οι ενώσεις του με άνθρακα. Το «ορατό» κράμα (καρβίδιο βολφραμίου, 5-15% κοβάλτιο και ένα μικρό μείγμα καρβιδίου τιτανίου) είναι 1,3 φορές πιο σκληρό από τον συνηθισμένο χάλυβα βολφραμίου και διατηρεί τη σκληρότητα έως και 1000-1100 ° C. Οι κόφτες από αυτό το κράμα μπορούν να αφαιρεθούν σε λεπτό έως 1500-2000 m ρινίσματα σιδήρου. Μπορούν να επεξεργαστούν γρήγορα και με ακρίβεια "ιδιότροπα" υλικά: μπρούτζο και πορσελάνη, γυαλί και εβονίτη. Ταυτόχρονα, το ίδιο το εργαλείο φθείρεται πολύ λίγο.
Στις αρχές του ΧΧ αιώνα. Το νήμα βολφραμίου άρχισε να χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικούς λαμπτήρες: σας επιτρέπει να φέρετε τη θερμότητα στους 2200 ° C και έχει υψηλή απόδοση φωτός. Και με αυτή την ιδιότητα, το βολφράμιο είναι απολύτως απαραίτητο μέχρι σήμερα. Προφανώς, αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ηλεκτρική λάμπα ονομάζεται σε ένα δημοφιλές τραγούδι "μάτι του βολφραμίου".

Ορυκτά και μεταλλεύματα βολφραμίου

Το βολφράμιο εμφανίζεται στη φύση κυρίως με τη μορφή οξειδωμένων σύνθετων ενώσεων που σχηματίζονται από τριοξείδιο του βολφραμίου WO 3 και οξείδια σιδήρου και μαγγανίου ή ασβεστίου, και μερικές φορές στοιχεία μολύβδου, χαλκού, θορίου και σπάνιων γαιών. Το πιο κοινό ορυκτό, ο βολφραμίτης, είναι ένα στερεό διάλυμα βολφραμικών (άλατα βολφραμικού οξέος) σιδήρου και μαγγανίου (mFeW0 4 *nMnW0 4). Αυτό το διάλυμα είναι βαρύ και σκληρό καφέ ή μαύρο κρύσταλλο, ανάλογα με το ποια ένωση κυριαρχεί στη σύνθεσή τους. Εάν υπάρχει περισσότερος πομπνερίτης (ενώσεις μαγγανίου), οι κρύσταλλοι είναι μαύροι, αλλά αν κυριαρχεί ο φερβερίτης που περιέχει σίδηρο, είναι καφέ. Ο βολφραμίτης είναι παραμαγνητικός και καλός αγωγός του ηλεκτρισμού.
Από τα άλλα ορυκτά βολφραμίου, ο σχελίτης, το βολφραμικό ασβέστιο CaW04, είναι βιομηχανικής σημασίας. Σχηματίζει κρυστάλλους, που λάμπουν σαν γυαλί, ανοιχτού κίτρινου, μερικές φορές σχεδόν λευκού χρώματος. Ο Scheelite είναι μη μαγνητικός, αλλά έχει ένα άλλο χαρακτηριστικό γνώρισμα - την ικανότητα φωταύγειας. Όταν φωτίζεται με υπεριώδεις ακτίνες, φθορίζει έντονο μπλε στο σκοτάδι. Η πρόσμιξη μολυβδαινίου αλλάζει το χρώμα της λάμψης του σχελίτη: γίνεται απαλό μπλε και μερικές φορές ακόμη και κρεμ. Αυτή η ιδιότητα του scheelite, που χρησιμοποιείται στη γεωλογική εξερεύνηση, χρησιμεύει ως χαρακτηριστικό αναζήτησης που σας επιτρέπει να ανιχνεύσετε κοιτάσματα ορυκτών.
Τα κοιτάσματα μεταλλευμάτων βολφραμίου συνδέονται θεολογικά με περιοχές διανομής γρανιτών. Τα μεγαλύτερα ξένα κοιτάσματα βολφραμίτη και σχελίτη βρίσκονται στην Κίνα, τη Βιρμανία, τις ΗΠΑ, τη Βολιβία και την Πορτογαλία. Η χώρα μας διαθέτει επίσης σημαντικά αποθέματα ορυκτών βολφραμίου, τα κύρια κοιτάσματα τους βρίσκονται στα Ουράλια, τον Καύκασο και την Υπερβαϊκαλία.
Οι μεγάλοι κρύσταλλοι βολφραμίτη ή σχελίτη είναι πολύ σπάνιοι. Συνήθως, τα ορυκτά βολφραμίου παρεμβάλλονται μόνο σε αρχαία γρανιτικά πετρώματα - η μέση συγκέντρωση βολφραμίου στο τέλος αποδεικνύεται ότι είναι 1-2% στην καλύτερη περίπτωση. Επομένως, είναι πολύ δύσκολο να εξαχθεί το βολφράμιο από τα μεταλλεύματα.

Πώς λαμβάνεται το βολφράμιο

Το πρώτο στάδιο είναι ο εμπλουτισμός του μεταλλεύματος, ο διαχωρισμός πολύτιμων συστατικών από την κύρια μάζα - απόβλητα πετρώματα. Οι μέθοδοι συμπύκνωσης είναι κοινές για τα βαρέα μεταλλεύματα και τα μέταλλα: άλεση και επίπλευση που ακολουθείται από μαγνητικό διαχωρισμό (για μεταλλεύματα βολφραμίτη) και οξειδωτική ψήσιμο.
Το προκύπτον συμπύκνωμα συντήκεται συχνότερα με περίσσεια σόδας για να μετατραπεί το βολφράμιο σε μια διαλυτή ένωση, το βολφραμικό νάτριο. Ένας άλλος τρόπος για να ληφθεί αυτή η ουσία είναι με έκπλυση. Το βολφράμιο εκχυλίζεται με διάλυμα σόδας υπό πίεση και σε υψηλή θερμοκρασία (η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε αυτόκλειστο), ακολουθούμενη από εξουδετέρωση και καθίζηση με τη μορφή τεχνητού σχελίτη, δηλ. βολφραμικού ασβεστίου. Η επιθυμία να ληφθεί ακριβώς το βολφραμικό εξηγείται από το γεγονός ότι είναι σχετικά απλό από αυτό, σε δύο μόνο στάδια:
CaW0 4 → H 2 W0 4 ή (NH 4) 2 W0 4 → WO 3, οξείδιο βολφραμίου καθαρισμένο από τις περισσότερες ακαθαρσίες μπορεί να απομονωθεί.
Υπάρχει ένας άλλος τρόπος για να ληφθεί οξείδιο του βολφραμίου - μέσω χλωριδίων. Το συμπύκνωμα βολφραμίου επεξεργάζεται με αέριο χλώριο σε υψηλή θερμοκρασία. Τα προκύπτοντα χλωρίδια βολφραμίου είναι αρκετά εύκολο να διαχωριστούν από τα χλωρίδια άλλων μετάλλων με εξάχνωση, χρησιμοποιώντας τη διαφορά θερμοκρασίας στην οποία αυτές οι ουσίες περνούν σε κατάσταση ατμού. Τα προκύπτοντα χλωρίδια βολφραμίου μπορούν να μετατραπούν σε οξείδιο ή μπορούν να χρησιμοποιηθούν απευθείας για επεξεργασία σε στοιχειακό μέταλλο.

Η μετατροπή οξειδίων ή χλωριδίων σε μέταλλο είναι το επόμενο βήμα στην παραγωγή βολφραμίου. Ο καλύτερος αναγωγικός παράγοντας για το οξείδιο του βολφραμίου είναι το υδρογόνο. Όταν ανάγεται με υδρογόνο, λαμβάνεται το πιο καθαρό μεταλλικό βολφράμιο. Η διαδικασία αναγωγής γίνεται σε σωληνωτούς κλιβάνους που θερμαίνονται με τέτοιο τρόπο ώστε, καθώς κινείται κατά μήκος του σωλήνα, το «βάρκα» με W0 3 να περνάει από διάφορες ζώνες θερμοκρασίας. Ένα ρεύμα ξηρού υδρογόνου ρέει προς το μέρος του. Η ανάκτηση λαμβάνει χώρα τόσο σε "κρύες" (450-600°C) και σε "θερμές" (750-1100°C) ζώνες. στο "κρύο" - στο χαμηλότερο οξείδιο W0 2, στη συνέχεια - στο στοιχειώδες μέταλλο. Ανάλογα με τη θερμοκρασία και τη διάρκεια της αντίδρασης στην «καυτή» ζώνη, αλλάζει η καθαρότητα και το μέγεθος των κόκκων κονιοποιημένου βολφραμίου που απελευθερώνονται στα τοιχώματα του «σκάφους».
Η ανάκτηση μπορεί να πραγματοποιηθεί όχι μόνο υπό τη δράση του υδρογόνου. Στην πράξη, χρησιμοποιείται συχνά άνθρακας. Η χρήση ενός στερεού αναγωγικού παράγοντα απλοποιεί κάπως την παραγωγή, αλλά στην περίπτωση αυτή απαιτείται υψηλότερη θερμοκρασία - έως 1300-1400 ° C. Επιπλέον, ο άνθρακας και οι ακαθαρσίες που περιέχει πάντα αντιδρούν με το βολφράμιο, σχηματίζοντας καρβίδια και άλλες ενώσεις. Αυτό οδηγεί σε μόλυνση του μετάλλου. Εν τω μεταξύ, η ηλεκτρική μηχανική χρειάζεται πολύ καθαρό βολφράμιο. Μόνο το 0,1% σίδηρο καθιστά το βολφράμιο εύθραυστο και ακατάλληλο για την κατασκευή του λεπτότερου σύρματος.
Η παραγωγή βολφραμίου από χλωρίδια βασίζεται στη διαδικασία της πυρόλυσης. Το βολφράμιο σχηματίζει πολλές ενώσεις με το χλώριο. Με τη βοήθεια περίσσειας χλωρίου, όλα μπορούν να μετατραπούν στο υψηλότερο χλώριο - WCl 6, το οποίο αποσυντίθεται σε βολφράμιο και χλώριο στους 1600 ° C. Παρουσία υδρογόνου, αυτή η διαδικασία προχωρά ήδη στους 1000 ° C.
Έτσι λαμβάνεται το μεταλλικό βολφράμιο, αλλά όχι συμπαγές, αλλά με τη μορφή σκόνης, η οποία στη συνέχεια συμπιέζεται σε ρεύμα υδρογόνου σε υψηλή θερμοκρασία. Στο πρώτο στάδιο της συμπίεσης (όταν θερμαίνεται στους 1100–1300°C), σχηματίζεται ένα πορώδες εύθραυστο πλινθίο. Η πίεση συνεχίζεται σε ακόμη υψηλότερη θερμοκρασία, φτάνοντας σχεδόν τη θερμοκρασία τήξης του βολφραμίου στο τέλος. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, το μέταλλο γίνεται σταδιακά συμπαγές, αποκτά ινώδη δομή και μαζί με πλαστικότητα και ελατό.

Κύρια ακίνητα

Το βολφράμιο διαφέρει από όλα τα άλλα μέταλλα ως προς την ιδιαίτερη σοβαρότητα, τη σκληρότητα και την ανθεκτικότητά του. Η έκφραση «βαρύς σαν μόλυβδος» είναι γνωστή από παλιά. Θα ήταν πιο σωστό να πούμε: «Βαρύ, σαν βολφράμιο». Η πυκνότητα του βολφραμίου είναι σχεδόν διπλάσια από αυτή του μολύβδου, πιο συγκεκριμένα, 1,7 φορές. Ταυτόχρονα, η ατομική του μάζα είναι ελαφρώς χαμηλότερη: 184 έναντι 207.

Όσον αφορά την ανθεκτικότητα και τη σκληρότητα, το βολφράμιο και τα κράματά του καταλαμβάνουν τις υψηλότερες θέσεις μεταξύ των μετάλλων. Το τεχνικά καθαρό βολφράμιο λιώνει στους 3410° C, και βράζει μόνο στους 6690° C. Τέτοια θερμοκρασία υπάρχει στην επιφάνεια του Ήλιου!
Και ο «βασιλιάς της ανθεκτικότητας» φαίνεται αρκετά συνηθισμένος. Το χρώμα του βολφραμίου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη μέθοδο λήψης. Το λιωμένο βολφράμιο είναι ένα γυαλιστερό γκρι μέταλλο που μοιάζει περισσότερο με την πλατίνα. Σκόνη βολφραμίου - γκρι, σκούρο γκρι και ακόμη και μαύρο (όσο λεπτότερος είναι ο κόκκος, τόσο πιο σκούρος).

Χημική δραστηριότητα

Το φυσικό βολφράμιο αποτελείται από πέντε σταθερά ισότοπα με αριθμούς μάζας από 180 έως 186. Επιπλέον, στους πυρηνικούς αντιδραστήρες, ως αποτέλεσμα διαφόρων πυρηνικών αντιδράσεων, σχηματίζονται άλλα 8 ραδιενεργά ισότοπα βολφραμίου με αριθμούς μάζας από 176 έως 188. είναι όλα σχετικά βραχύβια, με ημιζωές που κυμαίνονται από μερικές ώρες έως αρκετούς μήνες.
Τα εβδομήντα τέσσερα ηλεκτρόνια του ατόμου βολφραμίου είναι διατεταγμένα γύρω από τον πυρήνα με τέτοιο τρόπο που έξι από αυτά βρίσκονται σε εξωτερικές τροχιές και μπορούν να διαχωριστούν σχετικά εύκολα. Επομένως, το μέγιστο σθένος του βολφραμίου είναι έξι. Ωστόσο, η δομή αυτών των εξωτερικών τροχιών είναι ιδιαίτερη - αποτελούνται, όπως ήταν, από δύο «βαθμίδες»: τέσσερα ηλεκτρόνια ανήκουν στο προτελευταίο επίπεδο -d, το οποίο, επομένως, αποδεικνύεται ότι είναι λιγότερο από το μισό γεμάτο. (Είναι γνωστό ότι ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε ένα γεμάτο επίπεδο d είναι δέκα.) Αυτά τα τέσσερα ηλεκτρόνια (προφανώς ασύζευκτα) μπορούν εύκολα να σχηματίσουν έναν χημικό δεσμό. Όσο για τα δύο «εξώτατα» ηλεκτρόνια, είναι πολύ εύκολο να τα αποσπάσετε.
Είναι τα δομικά χαρακτηριστικά του κελύφους ηλεκτρονίων που εξηγούν την υψηλή χημική δραστηριότητα του βολφραμίου. Στις ενώσεις, δεν είναι μόνο εξασθενές, αλλά και πεντασθενές, τετρασθενές, τρις, δύο και μηδενικό. (Μόνο οι ενώσεις μονοσθενούς βολφραμίου είναι άγνωστες).
Η δραστηριότητα του βολφραμίου εκδηλώνεται στο γεγονός ότι αντιδρά με τη συντριπτική πλειοψηφία των στοιχείων, σχηματίζοντας πολλές απλές και σύνθετες ενώσεις. Ακόμη και στα κράματα, το βολφράμιο είναι συχνά χημικά συνδεδεμένο. Και με το οξυγόνο και άλλους οξειδωτικούς παράγοντες, αλληλεπιδρά πιο εύκολα από τα περισσότερα βαρέα μέταλλα.
Η αντίδραση του βολφραμίου με το οξυγόνο συμβαίνει όταν θερμαίνεται, ιδιαίτερα εύκολα παρουσία υδρατμών. Εάν το βολφράμιο θερμαίνεται στον αέρα, τότε στους 400-500 ° C, σχηματίζεται ένα σταθερό χαμηλότερο οξείδιο W0 2 στη μεταλλική επιφάνεια. όλη η επιφάνεια καλύπτεται με μια καφέ μεμβράνη. Σε υψηλότερη θερμοκρασία, λαμβάνεται πρώτα το μπλε ενδιάμεσο οξείδιο W 4 O 11 και μετά το τριοξείδιο του βολφραμίου W0 3 με κίτρινο λεμόνι, το οποίο εξαχνώνεται στους 923 ° C.

Το ξηρό φθόριο συνδυάζεται με λεπτώς αλεσμένο βολφράμιο ακόμη και με ελαφρά θέρμανση. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται εξαφθορίδιο WF6 - μια ουσία που λιώνει στους 2,5 ° C και βράζει στους 19,5 ° C. Μια παρόμοια ένωση - WCl 6 - λαμβάνεται με αντίδραση με χλώριο, αλλά μόνο στους 600 ° C. Χάλυβας-μπλε κρύσταλλοι Το WCl 6 λιώνει στους 275 ° C και βράζει στους 347 ° C. Με βρώμιο και ιώδιο, το βολφράμιο σχηματίζει ασταθείς ενώσεις: πεντα- και διβρωμίδιο, τετρα- και διιώδιο.
Σε υψηλές θερμοκρασίες, το βολφράμιο συνδυάζεται με θείο, σελήνιο και τελλούριο, με άζωτο και βόριο, με άνθρακα και πυρίτιο. Μερικές από αυτές τις ενώσεις είναι πολύ σκληρές και έχουν άλλες αξιοσημείωτες ιδιότητες.
Το καρβονύλιο W(CO) 6 είναι πολύ ενδιαφέρον. Εδώ, το βολφράμιο συνδυάζεται με μονοξείδιο του άνθρακα και, επομένως, έχει μηδενικό σθένος. Το καρβονύλιο βολφραμίου είναι ασταθές. λαμβάνεται υπό ειδικές συνθήκες. Στους 0°C διαχωρίζεται από το αντίστοιχο διάλυμα με τη μορφή άχρωμων κρυστάλλων, εξαχνώνεται στους 50°C και αποσυντίθεται πλήρως στους 100°C. Αλλά είναι αυτή η ένωση που καθιστά δυνατή τη λήψη λεπτών και πυκνών επικαλύψεων από καθαρό βολφράμιο.
Όχι μόνο το ίδιο το βολφράμιο, αλλά και πολλές από τις ενώσεις του είναι πολύ δραστικές. Συγκεκριμένα, το οξείδιο του βολφραμίου WO 3 είναι πολυμεριζόμενο. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται οι λεγόμενες ισοπολυενώσεις και ετεροπολυενώσεις: τα μόρια των τελευταίων μπορούν να περιέχουν περισσότερα από 50 άτομα.

Κράματα

Με όλα σχεδόν τα μέταλλα, το βολφράμιο σχηματίζει κράματα, αλλά δεν είναι τόσο εύκολο να τα αποκτήσετε. Το γεγονός είναι ότι οι γενικά αποδεκτές μέθοδοι σύντηξης σε αυτήν την περίπτωση, κατά κανόνα, δεν ισχύουν. Στο σημείο τήξης του βολφραμίου, τα περισσότερα άλλα μέταλλα μετατρέπονται ήδη σε αέρια ή σε εξαιρετικά πτητικά υγρά. Ως εκ τούτου, τα κράματα που περιέχουν βολφράμιο παράγονται συνήθως με μεθόδους μεταλλουργίας σκόνης.
Για να αποφευχθεί η οξείδωση, όλες οι εργασίες πραγματοποιούνται σε ατμόσφαιρα κενού ή αργού. Γίνεται έτσι. Αρχικά, ένα μείγμα μεταλλικών σκονών συμπιέζεται, στη συνέχεια πυροσυσσωματώνεται και υποβάλλεται σε τήξη τόξου σε ηλεκτρικούς κλιβάνους. Μερικές φορές μια σκόνη βολφραμίου συμπιέζεται και συντήκεται και το πορώδες τεμάχιο εργασίας που λαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο εμποτίζεται με ένα υγρό τήγμα άλλου μετάλλου: λαμβάνονται τα λεγόμενα ψευδοκράματα. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται όταν είναι απαραίτητο να ληφθεί ένα κράμα βολφραμίου με χαλκό και ασήμι.

Με χρώμιο και μολυβδαίνιο, νιόβιο και ταντάλιο, το βολφράμιο δίνει συνηθισμένα (ομοιογενή) κράματα σε οποιαδήποτε αναλογία. Ήδη μικρές προσθήκες βολφραμίου αυξάνουν τη σκληρότητα αυτών των μετάλλων και την αντοχή τους στην οξείδωση.
Τα κράματα με σίδηρο, νικέλιο και κοβάλτιο είναι πιο πολύπλοκα. Εδώ, ανάλογα με την αναλογία των συστατικών, σχηματίζονται είτε στερεά διαλύματα είτε διαμεταλλικές ενώσεις (χημικές ενώσεις μετάλλων) και παρουσία άνθρακα (που υπάρχει πάντα στον χάλυβα), μικτά καρβίδια βολφραμίου και σιδήρου δίνουν στο μέταλλο ακόμη μεγαλύτερη σκληρότητα. .
Πολύ σύνθετες ενώσεις σχηματίζονται όταν το βολφράμιο συντήκεται με αλουμίνιο, βηρύλλιο και τιτάνιο: σε αυτές, υπάρχουν από 2 έως 12 άτομα ελαφρού μετάλλου ανά άτομο βολφραμίου. Αυτά τα κράματα είναι ανθεκτικά στη θερμότητα και ανθεκτικά στην οξείδωση σε υψηλές θερμοκρασίες.
Στην πράξη, τα κράματα βολφραμίου χρησιμοποιούνται συχνότερα όχι με οποιοδήποτε μέταλλο, αλλά με πολλά. Τέτοια, συγκεκριμένα, είναι τα ανθεκτικά στα οξέα κράματα βολφραμίου με χρώμιο και κοβάλτιο ή νικέλιο (αμάλα). κατασκευάζουν χειρουργικά εργαλεία. Οι καλύτερες ποιότητες μαγνητικού χάλυβα περιέχουν βολφράμιο, σίδηρο και κοβάλτιο. Και σε ειδικά ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα, εκτός από το βολφράμιο, υπάρχουν χρώμιο, νικέλιο και αλουμίνιο.
Από όλα τα κράματα βολφραμίου, οι χάλυβες που περιέχουν βολφράμιο έχουν αποκτήσει τη μεγαλύτερη σημασία. Είναι ανθεκτικά στην τριβή, δεν ραγίζουν, διατηρούν τη σκληρότητα μέχρι μια θερμοκρασία κόκκινου θερμότητας. Ένα εργαλείο κατασκευασμένο από αυτά όχι μόνο καθιστά δυνατή την απότομη εντατικοποίηση των διεργασιών μεταλλουργίας (η ταχύτητα επεξεργασίας των μεταλλικών προϊόντων αυξάνεται κατά 10-15 φορές), αλλά και διαρκεί πολύ περισσότερο από το ίδιο εργαλείο από άλλο χάλυβα.
Τα κράματα βολφραμίου δεν είναι μόνο ανθεκτικά στη θερμότητα, αλλά και ανθεκτικά στη θερμότητα. Δεν διαβρώνονται σε υψηλές θερμοκρασίες υπό την επίδραση του αέρα, της υγρασίας και διαφόρων χημικών ουσιών. Συγκεκριμένα, 10% βολφράμιο που εισάγεται στο νικέλιο είναι αρκετό για να αυξήσει την αντίσταση στη διάβρωση του τελευταίου κατά 12 φορές! Και τα καρβίδια βολφραμίου με την προσθήκη καρβιδίων τανταλίου και τιτανίου, τσιμεντοποιημένα με κοβάλτιο, είναι ανθεκτικά στη δράση πολλών οξέων - νιτρικού, θειικού και υδροχλωρικού - ακόμη και όταν βράζονται. Μόνο ένα μείγμα υδροφθορικού και νιτρικού οξέος είναι επικίνδυνο για αυτούς.

Το βολφράμιο παίζει εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στη σύγχρονη τεχνολογία. Χρησιμοποιείται στη χαλυβουργία, στην παραγωγή σκληρών κραμάτων, στην παραγωγή ανθεκτικών στα οξέα και άλλων ειδικών κραμάτων, στην ηλεκτροτεχνία, στην παραγωγή βαφών, ως χημικά αντιδραστήρια κ.λπ.

Περίπου το 70% του συνόλου του εξορυσσόμενου βολφραμίου πηγαίνει στην παραγωγή σιδηροτυγφράμιου, με τη μορφή του οποίου εισάγεται στον χάλυβα. Στους πιο πλούσιους σε βολφράμιο και στους πιο συνηθισμένους χάλυβες βολφραμίου (σε χάλυβες κοπής υψηλής ταχύτητας), το βολφράμιο σχηματίζει σύνθετα καρβίδια που περιέχουν βολφράμιο που αυξάνουν τη σκληρότητα του χάλυβα, ειδικά σε υψηλές θερμοκρασίες (κόκκινη σκληρότητα). πολλές φορές αυξάνουν την ταχύτητα κοπής . Επί του παρόντος, οι κοπτήρες χάλυβα υψηλής ταχύτητας δίνουν τη θέση τους σε κόφτες από σκληρά κράματα κεραμομετάλλου που κατασκευάζονται με βάση το καρβίδιο του βολφραμίου με την προσθήκη ενός πρόσθετου τσιμέντου.Καρβίδια τιτανίου, τανταλίου και νιοβίου εισάγονται επίσης σε ορισμένα σκληρά κράματα. Οι σύγχρονες ταχύτητες κοπής που επιτυγχάνονται από τους καινοτόμους παραγωγής επιτυγχάνονται με ακρίβεια με κόφτες σκληρού κράματος Τα κράματα βολφραμίου με άλλα μέταλλα έχουν μεγάλη ποικιλία εφαρμογών: το κράμα νικελίου-βολφραμίου-χρωμίου διακρίνεται από τις ιδιότητες αντοχής στα οξέα. Εφιστάται η προσοχή στα κράματα βολφραμίου με αυξημένη αντοχή στη θερμότητα: για παράδειγμα, η προσθήκη 1% νιοβίου, τανταλίου, μολυβδαινίου, τα οποία σχηματίζουν στερεό διάλυμα με βολφράμιο, αυξάνει το σημείο τήξης του μετάλλου πάνω από 3300 ° C., ενώ η προσθήκη 1% σίδηρος, ο οποίος είναι πολύ ελαφρώς διαλυτός στο βολφράμιο, μειώνει το σημείο τήξης στους 1640°C. Η έρευνα σε αυτόν τον τομέα αναπτύσσεται ευρέως στις ΗΠΑ.

Το μεταλλικό βολφράμιο βρίσκει διάφορες εφαρμογές στην ηλεκτρική μηχανική και την ακτινογραφία. Τα νήματα των ηλεκτρικών λαμπτήρων είναι κατασκευασμένα από βολφράμιο. Το βολφράμιο είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για αυτόν τον σκοπό λόγω της υψηλής ανθεκτικότητάς του και της πολύ χαμηλής πτητικότητάς του: σε θερμοκρασίες της τάξης των 2500 ° C, στις οποίες λειτουργούν τα νήματα, η τάση ατμών του βολφραμίου δεν φτάνει το 1 mm Hg. Το μεταλλικό βολφράμιο χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή θερμαντήρων για ηλεκτρικούς κλιβάνους που αντέχουν σε θερμοκρασίες έως 3000°C. Το μεταλλικό βολφράμιο χρησιμοποιείται για αντικάθοδοι σωλήνων ακτίνων Χ, για διάφορα μέρη εξοπλισμού ηλεκτροκενού, για συσκευές ραδιοφώνου, ανορθωτές ρεύματος κ.λπ. Στα γαλβανόμετρα χρησιμοποιούνται λεπτά νήματα βολφραμίου. Παρόμοια νήματα χρησιμοποιούνται για χειρουργικούς σκοπούς. Τέλος, το μέταλλο βολφραμίου χρησιμοποιείται για την κατασκευή διαφόρων σπειροειδών ελατηρίων, καθώς και εξαρτημάτων που απαιτούν ένα υλικό ανθεκτικό σε διάφορες χημικές επιδράσεις.

Οι ενώσεις βολφραμίου έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως ως βαφές. Στην Κίνα, αρχαία προϊόντα πορσελάνης, βαμμένα σε ασυνήθιστο ροδακινί χρώμα, έχουν διατηρηθεί, μελέτες έχουν δείξει ότι το χρώμα περιέχει βολφράμιο.

Τα άλατα του βολφραμίου χρησιμοποιούνται για να προσδώσουν αντοχή στη φωτιά σε ορισμένα υφάσματα. Τα βαριά ακριβά μετάξια οφείλουν την ομορφιά τους στα άλατα βολφραμίου με τα οποία είναι εμποτισμένα.

Τα καθαρά παρασκευάσματα βολφραμίου χρησιμοποιούνται στη χημική ανάλυση ως αντιδραστήρια για αλκαλοειδή και άλλες ουσίες. Οι ενώσεις βολφραμίου χρησιμοποιούνται επίσης ως καταλύτες.

1. Προσφέρουμε τα ακόλουθα προϊόντα βολφραμίου: λωρίδα βολφραμίου, σύρμα βολφραμίου, ράβδος βολφραμίου, ράβδος βολφραμίου.

Η χρήση καθαρού μετάλλου και κραμάτων που περιέχουν βολφράμιο βασίζεται κυρίως στην πυρίμαχη, σκληρότητα και χημική αντοχή τους. Το καθαρό βολφράμιο χρησιμοποιείται στην κατασκευή νημάτων για ηλεκτρικούς λαμπτήρες πυρακτώσεως και σωλήνες καθόδου, στην παραγωγή χωνευτηρίων για την εξάτμιση μετάλλων, στις επαφές διανομέων ανάφλεξης αυτοκινήτων, σε στόχους σωλήνων ακτίνων Χ. ως περιελίξεις και θερμαντικά στοιχεία σε ηλεκτρικούς κλιβάνους και ως δομικό υλικό για χώρο και άλλα οχήματα που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες. Χάλυβες υψηλής ταχύτητας (17,5-18,5% βολφράμιο), stellite (με βάση το κοβάλτιο με προσθήκη Cr, W, C), χάλυβας (ανοξείδωτος χάλυβας με βάση Ni) και πολλά άλλα κράματα περιέχουν βολφράμιο. Η βάση για την παραγωγή εργαλείων και κραμάτων ανθεκτικών στη θερμότητα είναι το σιδηροτούνγκφραμιο (68-86% W, έως 7% Mo και σίδηρος), το οποίο λαμβάνεται εύκολα με άμεση αναγωγή συμπυκνωμάτων βολφραμίτη ή σχελίτη. Το "Pobedit" - ένα πολύ σκληρό κράμα που περιέχει 80-87% βολφράμιο, 6-15% κοβάλτιο, 5-7% άνθρακα, είναι απαραίτητο στην επεξεργασία μετάλλων, στις βιομηχανίες εξόρυξης και πετρελαίου.

Τα βολφραμικά άλατα ασβεστίου και μαγνησίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε συσκευές φθορισμού, άλλα άλατα βολφραμίου χρησιμοποιούνται στη χημική βιομηχανία και στη βυρσοδεψία. Το δισουλφίδιο βολφραμίου είναι ένα ξηρό λιπαντικό υψηλής θερμοκρασίας, σταθερό έως τους 500° C. Στην κατασκευή χρωμάτων χρησιμοποιούνται μπρούτζοι βολφραμίου και άλλες ενώσεις στοιχείων. Πολλές ενώσεις βολφραμίου είναι εξαιρετικοί καταλύτες.

Για πολλά χρόνια από την ανακάλυψή του, το βολφράμιο παρέμεινε μια εργαστηριακή σπανιότητα, μόνο το 1847 η Oxland έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την παραγωγή βολφραμικού νατρίου, βολφραμίου και βολφραμίου από κασσιτρίτη (πέτρα κασσίτερου). Το δεύτερο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, που αποκτήθηκε από την Oxland το 1857, περιέγραφε την παραγωγή κραμάτων σιδήρου-βολφραμίου, τα οποία αποτελούν τη βάση των σύγχρονων χάλυβων υψηλής ταχύτητας.

Στα μέσα του 19ου αι έγιναν οι πρώτες προσπάθειες να χρησιμοποιηθεί βολφράμιο στην παραγωγή χάλυβα, αλλά για μεγάλο χρονικό διάστημα δεν ήταν δυνατό να εισαχθούν αυτές οι εξελίξεις στη βιομηχανία λόγω της υψηλής τιμής του μετάλλου. Η αυξημένη ζήτηση για κραματοποιημένους και υψηλής αντοχής χάλυβες οδήγησε στην κυκλοφορία χάλυβων υψηλής ταχύτητας στη Bethlehem Steel. Δείγματα αυτών των κραμάτων παρουσιάστηκαν για πρώτη φορά το 1900 στην Παγκόσμια Έκθεση στο Παρίσι.

Τεχνολογία κατασκευής νημάτων βολφραμίου και η ιστορία της.

Οι όγκοι παραγωγής σύρματος βολφραμίου έχουν μικρό μερίδιο μεταξύ όλων των βιομηχανιών που χρησιμοποιούν βολφράμιο, αλλά η ανάπτυξη της τεχνολογίας για την παραγωγή του έχει παίξει βασικό ρόλο στην ανάπτυξη της μεταλλουργίας σκόνης πυρίμαχων ενώσεων.

Από το 1878, όταν ο Swan παρουσίασε στο Newcastle τους λαμπτήρες άνθρακα με οκτώ και δεκαέξι κεριά που είχε εφεύρει, υπήρχε αναζήτηση για ένα πιο κατάλληλο υλικό για την κατασκευή νημάτων. Η πρώτη λάμπα άνθρακα είχε απόδοση μόνο 1 lumen/watt, η οποία αυξήθηκε τα επόμενα 20 χρόνια με τροποποιήσεις στις μεθόδους επεξεργασίας του άνθρακα κατά δυόμισι. Μέχρι το 1898, η απόδοση φωτός τέτοιων λαμπτήρων ήταν 3 lumens/watt. Εκείνες τις μέρες, τα νημάτια άνθρακα θερμάνονταν περνώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα σε μια ατμόσφαιρα βαρέων ατμών υδρογονανθράκων. Κατά την πυρόλυση του τελευταίου, ο άνθρακας που προέκυψε γέμισε τους πόρους και τις ανωμαλίες του νήματος, δίνοντάς του μια λαμπερή μεταλλική λάμψη.

Στα τέλη του 19ου αιώνα Ο von Welsbach έφτιαξε το πρώτο μεταλλικό νήμα για λαμπτήρες πυρακτώσεως. Το έφτιαξε από όσμιο (T pl = 2700 ° C). Τα νήματα οσμίου είχαν απόδοση 6 lumens / watt, ωστόσο, το όσμιο είναι ένα σπάνιο και εξαιρετικά ακριβό στοιχείο της ομάδας πλατίνας, επομένως δεν έχει βρει ευρεία εφαρμογή στην κατασκευή οικιακών συσκευών. Το ταντάλιο, με σημείο τήξης 2996°C, χρησιμοποιήθηκε ευρέως με τη μορφή τραβηγμένου σύρματος από το 1903 έως το 1911 χάρη στην εργασία του von Bolton της Siemens και του Halske. Η απόδοση των λαμπτήρων τανταλίου ήταν 7 lumens/watt.

Το βολφράμιο άρχισε να χρησιμοποιείται σε λαμπτήρες πυρακτώσεως το 1904 και αντικατέστησε όλα τα άλλα μέταλλα σε αυτή την χωρητικότητα μέχρι το 1911. Ένας συμβατικός λαμπτήρας πυρακτώσεως με νήμα βολφραμίου έχει λάμψη 12 lumens / watt και οι λαμπτήρες που λειτουργούν υπό υψηλή τάση - 22 lumens / watt. Οι σύγχρονοι λαμπτήρες φθορισμού με κάθοδο βολφραμίου έχουν απόδοση περίπου 50 lumens/watt.

Το 1904, η Siemens-Halske προσπάθησε να εφαρμόσει τη διαδικασία σύρματος που αναπτύχθηκε για το ταντάλιο σε πιο πυρίμαχα μέταλλα όπως το βολφράμιο και το θόριο. Η ακαμψία και η έλλειψη ελατότητας του βολφραμίου εμπόδισαν τη διαδικασία να λειτουργήσει ομαλά. Ωστόσο, αργότερα, το 1913-1914, αποδείχθηκε ότι το λιωμένο βολφράμιο μπορούσε να κυλινδριστεί και να τραβήξει χρησιμοποιώντας μια διαδικασία μερικής αναγωγής. Ένα ηλεκτρικό τόξο πέρασε ανάμεσα σε μια ράβδο βολφραμίου και μια μερικώς τηγμένη σταγόνα βολφραμίου που τοποθετήθηκε σε ένα χωνευτήριο γραφίτη επικαλυμμένο στο εσωτερικό με σκόνη βολφραμίου και βρίσκεται σε ατμόσφαιρα υδρογόνου. Έτσι, λήφθηκαν μικρές σταγόνες λιωμένου βολφραμίου, περίπου 10 mm σε διάμετρο και 20-30 mm σε μήκος. Αν και με δυσκολία, ήταν ήδη δυνατή η συνεργασία μαζί τους.

Τα ίδια χρόνια, ο Just και ο Hannaman κατοχύρωσαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μια διαδικασία για την κατασκευή νημάτων βολφραμίου. Λεπτή σκόνη μετάλλου αναμίχθηκε με ένα οργανικό συνδετικό, η προκύπτουσα πάστα πέρασε μέσα από κλωστές και θερμάνθηκε σε ειδική ατμόσφαιρα για να αφαιρεθεί το συνδετικό, και ελήφθη ένα λεπτό νήμα από καθαρό βολφράμιο.

Η γνωστή διαδικασία εξώθησης αναπτύχθηκε το 1906-1907 και χρησιμοποιήθηκε μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1910. Πολύ λεπτά αλεσμένη μαύρη σκόνη βολφραμίου αναμίχθηκε με δεξτρίνη ή άμυλο μέχρις ότου σχηματίστηκε μια πλαστική μάζα. Η υδραυλική πίεση ανάγκασε αυτή τη μάζα να περάσει από λεπτά κόσκινα με διαμάντια. Το νήμα που αποκτήθηκε έτσι ήταν αρκετά ισχυρό για να τυλιχτεί σε καρούλια και να στεγνώσει. Στη συνέχεια, οι κλωστές κόπηκαν σε «φουρκέτες», οι οποίες θερμάνθηκαν σε ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου σε θερμή θερμοκρασία για να αφαιρέσουν την υπολειμματική υγρασία και τους ελαφρούς υδρογονάνθρακες. Κάθε «φουρκέτα» στερεωνόταν σε σφιγκτήρα και θερμαινόταν σε ατμόσφαιρα υδρογόνου σε μια φωτεινή λάμψη περνώντας ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό οδήγησε στην τελική απομάκρυνση των ανεπιθύμητων ακαθαρσιών. Σε υψηλές θερμοκρασίες, μεμονωμένα μικρά σωματίδια βολφραμίου συγχωνεύονται και σχηματίζουν ένα ομοιόμορφο στερεό μεταλλικό νήμα. Αυτά τα νήματα είναι ελαστικά, αν και εύθραυστα.

Στις αρχές του 20ου αιώνα Ο Yust και ο Hannaman ανέπτυξαν μια διαφορετική διαδικασία που ξεχωρίζει για την πρωτοτυπία της. Ένα νήμα άνθρακα διαμέτρου 0,02 mm επικαλύφθηκε με βολφράμιο με θέρμανση σε ατμόσφαιρα υδρογόνου και ατμού εξαχλωριούχου βολφραμίου. Το νήμα που επιστρώθηκε με αυτόν τον τρόπο θερμάνθηκε σε μια φωτεινή λάμψη σε υδρογόνο υπό μειωμένη πίεση. Σε αυτή την περίπτωση, το κέλυφος του βολφραμίου και ο πυρήνας του άνθρακα συντήχθηκαν πλήρως μεταξύ τους, σχηματίζοντας καρβίδιο βολφραμίου. Το νήμα που προέκυψε ήταν λευκό και εύθραυστο. Στη συνέχεια, το νήμα θερμάνθηκε σε ένα ρεύμα υδρογόνου, το οποίο αλληλεπιδρούσε με τον άνθρακα, αφήνοντας ένα συμπαγές νήμα από καθαρό βολφράμιο. Τα νήματα είχαν τα ίδια χαρακτηριστικά με αυτά που ελήφθησαν στη διαδικασία εξώθησης.

Το 1909 ένας Αμερικανός Coolidgeήταν δυνατό να ληφθεί ελατό βολφράμιο χωρίς τη χρήση πληρωτικών, αλλά μόνο με τη βοήθεια λογικής θερμοκρασίας και μηχανικής επεξεργασίας. Το κύριο πρόβλημα στην απόκτηση σύρματος βολφραμίου ήταν η ταχεία οξείδωση του βολφραμίου σε υψηλές θερμοκρασίες και η παρουσία μιας δομής κόκκων στο προκύπτον βολφράμιο, που οδήγησε στην ευθραυστότητά του.

Η σύγχρονη παραγωγή σύρματος βολφραμίου είναι μια σύνθετη και ακριβής τεχνολογική διαδικασία. Η πρώτη ύλη είναι κονιοποιημένο βολφράμιο που λαμβάνεται με την αναγωγή του παραβολφραμικού αμμωνίου.

Η σκόνη βολφραμίου που χρησιμοποιείται για την παραγωγή σύρματος πρέπει να είναι υψηλής καθαρότητας. Συνήθως, σκόνες βολφραμίου διαφόρων προελεύσεων αναμειγνύονται για να μετρηθεί η ποιότητα του μετάλλου. Αναμιγνύονται σε μύλους και, για να αποφευχθεί η οξείδωση του μετάλλου που θερμαίνεται από την τριβή, διοχετεύεται ρεύμα αζώτου στον θάλαμο. Στη συνέχεια η σκόνη συμπιέζεται σε καλούπια από χάλυβα σε υδραυλικές ή πνευματικές πρέσες (5-25 kg/mm2). Εάν χρησιμοποιούνται μολυσμένες σκόνες, η συμπαγής είναι εύθραυστη και προστίθεται ένα πλήρως οξειδώσιμο οργανικό συνδετικό υλικό για την εξάλειψη αυτού του αποτελέσματος. Στο επόμενο στάδιο, πραγματοποιείται προκαταρκτική πυροσυσσωμάτωση των ράβδων. Όταν τα συμπαγή θερμαίνονται και ψύχονται σε ροή υδρογόνου, βελτιώνονται οι μηχανικές τους ιδιότητες. Τα συμπαγή είναι ακόμα αρκετά εύθραυστα και η πυκνότητά τους είναι 60-70% της πυκνότητας του βολφραμίου, έτσι οι ράβδοι υποβάλλονται σε πυροσυσσωμάτωση σε υψηλή θερμοκρασία. Η ράβδος συσφίγγεται μεταξύ υδρόψυκτων επαφών και σε ατμόσφαιρα ξηρού υδρογόνου διέρχεται ρεύμα για να τη θερμάνει σχεδόν μέχρι το σημείο τήξης της. Λόγω της θέρμανσης, το βολφράμιο συντήκεται και η πυκνότητά του αυξάνεται στο 85-95% του κρυσταλλικού, ταυτόχρονα αυξάνονται τα μεγέθη κόκκων και αναπτύσσονται οι κρύσταλλοι βολφραμίου. Ακολουθεί σφυρηλάτηση σε υψηλή θερμοκρασία (1200-1500 ° C). Σε μια ειδική συσκευή, οι ράβδοι περνούν μέσα από έναν θάλαμο, ο οποίος συμπιέζεται από ένα σφυρί. Για ένα πέρασμα, η διάμετρος της ράβδου μειώνεται κατά 12%. Όταν σφυρηλατούνται, οι κρύσταλλοι βολφραμίου επιμηκύνονται, δημιουργώντας μια ινώδη δομή. Μετά τη σφυρηλάτηση ακολουθεί το σχέδιο του σύρματος. Οι ράβδοι λιπαίνονται και περνούν από κόσκινο διαμαντιού ή καρβιδίου βολφραμίου. Ο βαθμός εκχύλισης εξαρτάται από τον σκοπό των προϊόντων που προκύπτουν. Η προκύπτουσα διάμετρος σύρματος είναι περίπου 13 μm.