คำอธิบายโลหะทังสเตน ทังสเตนความหนาแน่นสูงใช้ที่ไหน?
บทความนี้ครอบคลุมกระบวนการผลิตทังสเตนตั้งแต่ขั้นตอนการเสริมแร่จนถึงขั้นตอนการได้รับช่องว่างในรูปของแท่งและแท่งโลหะ มีการระบุคุณลักษณะเฉพาะของแต่ละขั้นตอน
บทความนี้ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับผลิตภัณฑ์ (ลวด แท่ง แผ่น ฯลฯ) มีการอธิบายกระบวนการผลิตหนึ่งหรือผลิตภัณฑ์อื่นจากทังสเตน ลักษณะเฉพาะและการใช้งานของมัน
บทที่ 1. ทังสเตน. คุณสมบัติและการใช้งานของทังสเตน
ทังสเตน (แสดงโดย W) เป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม VI ของช่วงเวลาที่ 6 ของตาราง D.I. Mendeleev มีหมายเลข 74; โลหะทรานซิชันสีเทาอ่อน โลหะที่ทนไฟที่สุดมีจุดหลอมเหลว t pl \u003d 3380 ° C จากมุมมองของการใช้โลหะทังสเตน คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดคือความหนาแน่น จุดหลอมเหลว ความต้านทานไฟฟ้า ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น§หนึ่ง. คุณสมบัติของทังสเตน
| คุณสมบัติ | ความหมาย |
|---|---|
| คุณสมบัติทางกายภาพ | |
| เลขอะตอม | 74 |
| มวลอะตอม, a.m.u. (กรัม/โมล) | 183,84 |
| เส้นผ่านศูนย์กลางอะตอม นาโนเมตร | 0,274 |
| ความหนาแน่น g / cm 3 | 19,3 |
| จุดหลอมเหลว, °С | 3380 |
| จุดเดือด, °С | 5900 |
| ความจุความร้อนจำเพาะ J/(g K) | 0,147 |
| การนำความร้อน, W/(m K) | 129 |
| ความต้านทานไฟฟ้า µOhm cm | 5,5 |
| ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้น 10 -6 m/mK | 4,32 |
| คุณสมบัติทางกล | |
| โมดูลัสของ Young, GPa | 415,0 |
| โมดูลัสเฉือน GPa | 151,0 |
| อัตราส่วนของปัวซอง | 0,29 |
| ความแข็งแรงสูงสุด σ B , MPa | 800-1100 |
| การยืดตัวสัมพัทธ์ δ, % | 0 |
โลหะมีจุดเดือดสูงมาก (5900 °C) และอัตราการระเหยต่ำมากแม้ที่อุณหภูมิ 2,000 °C ค่าการนำไฟฟ้าของทังสเตนต่ำกว่าทองแดงเกือบสามเท่า คุณสมบัติที่จำกัดขอบเขตของการใช้ทังสเตน ได้แก่ ความหนาแน่นสูง แนวโน้มสูงที่จะเปราะที่อุณหภูมิต่ำ และความต้านทานต่ำต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิต่ำ
ลักษณะทังสเตนคล้ายกับเหล็ก ใช้ในการสร้างโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง การประมวลผล (การปลอม การม้วน และการวาด) ทังสเตนจะยืมตัวเองเมื่อได้รับความร้อนเท่านั้น อุณหภูมิความร้อนขึ้นอยู่กับประเภทของการประมวลผล ตัวอย่างเช่น การตีขึ้นรูปแท่งทำได้โดยการให้ความร้อนแก่ชิ้นงานที่อุณหภูมิ 1,450-1,500 °C
§2. เกรดทังสเตน
| แบรนด์ทังสเตน | ลักษณะเฉพาะของแบรนด์ | วัตถุประสงค์ของการแนะนำสารเติมแต่ง |
|---|---|---|
| ฉ | ทังสเตนบริสุทธิ์ (ไม่มีสารเติมแต่ง) | - |
| เวอร์จิเนีย | ทังสเตนพร้อมสารเติมแต่งซิลิกอน-อัลคาไลและอะลูมิเนียม | เพิ่มอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ ความแข็งแรงหลังจากการหลอม ความคงตัวของมิติที่อุณหภูมิสูง |
| วี.เอ็ม | ทังสเตนพร้อมสารเติมแต่งซิลิคอนอัลคาไลและทอเรียม | เพิ่มอุณหภูมิการตกผลึกซ้ำและเพิ่มความแข็งแรงของทังสเตนที่อุณหภูมิสูง |
| ดับเบิลยู.ที | ทังสเตนเจือด้วยทอเรียมออกไซด์ | |
| ในและ | ทังสเตนพร้อมสารเติมแต่งอิตเทรียมออกไซด์ | การเพิ่มคุณสมบัติการปลดปล่อยของทังสเตน |
| วี.แอล | ทังสเตนพร้อมสารเติมแต่งแลนทานัมออกไซด์ | การเพิ่มคุณสมบัติการปลดปล่อยของทังสเตน |
| วีอาร์ | โลหะผสมของทังสเตนและรีเนียม | การเพิ่มขึ้นของความเป็นพลาสติกของทังสเตนหลังการแปรรูปที่อุณหภูมิสูง การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของการตกผลึกใหม่ ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานไฟฟ้า ฯลฯ |
| วีอาร์เอ็น | ทังสเตนไม่มีสารเติมแต่งซึ่งอนุญาตให้มีสิ่งเจือปนสูง | - |
| เอ็มวี | โลหะผสมของโมลิบดีนัมและทังสเตน | เพิ่มความแข็งแรงของโมลิบดีนัมในขณะที่ยังคงความเหนียวหลังการหลอม |
§3. การประยุกต์ใช้ทังสเตน
ทังสเตนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ ในอุตสาหกรรม ทังสเตนถูกใช้เป็นโลหะบริสุทธิ์และโลหะผสมหลายชนิดพื้นที่หลักของการใช้ทังสเตน
1. เหล็กพิเศษ
ทังสเตนถูกใช้เป็นหนึ่งในส่วนประกอบหลักหรือองค์ประกอบผสมในการผลิตเหล็กความเร็วสูง (มีทังสเตน W 9-24%) เช่นเดียวกับเหล็กกล้าเครื่องมือ (ทังสเตน 0.8-1.2% W - เหล็กกล้าเครื่องมือทังสเตน 2- 2.7 % ทังสเตน W - เหล็กกล้าเครื่องมือโครเมียมทังสเตนซิลิกอน (มีโครเมียม Cr และซิลิกอน Si อยู่ด้วย) 2-9% ทังสเตน W - เหล็กกล้าเครื่องมือโครเมียมทังสเตน (มีโครเมียม Cr ด้วย) ทังสเตน W 0.5-1.6% - เหล็กกล้าเครื่องมือโครเมียมทังสเตนแมงกานีส (รวมถึงโครเมียม Cr และแมงกานีส Mn ด้วย) ดอกสว่าน หัวกัด เจาะ ดาย ฯลฯ ทำจากเหล็กกล้าที่ระบุไว้ ตัวอย่างของ เหล็กกล้าความเร็วสูง ได้แก่ R6M5, R6M5K5, R6M5F3 ตัวอักษร “P” หมายถึงเหล็กกล้า เป็นความเร็วสูง ตัวอักษร "M" และ "K" - เหล็กผสมด้วยโมลิบดีนัมและโคบอลต์ตามลำดับ ทังสเตนยังเป็นส่วนหนึ่งของเหล็กแม่เหล็กซึ่งแบ่งออกเป็นทังสเตนและทังสเตนโคบอลต์
2. โลหะผสมแข็งขึ้นอยู่กับทังสเตนคาร์ไบด์
ทังสเตนคาร์ไบด์ (WC, W 2 C) - สารประกอบของทังสเตนกับคาร์บอน (ดู) มีความแข็งสูง ทนทานต่อการสึกหรอและหักเหแสง โดยพื้นฐานแล้ว โลหะผสมแข็งสำหรับเครื่องมือที่มีประสิทธิผลสูงสุดจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งมี WC 85-95% และ Co 5-14% ชิ้นส่วนของเครื่องมือตัดและเจาะทำจากโลหะผสมแข็ง
3. โลหะผสมทนความร้อนและทนต่อการสึกหรอ
โลหะผสมเหล่านี้ใช้การหักเหของแสงของทังสเตน โลหะผสมทังสเตนที่พบมากที่สุดกับโคบอลต์และโครเมียม - สเตลไลต์ (3-5% W, 25-35% Cr, 45-65% Co) โดยปกติจะใช้กับพื้นผิวของชิ้นส่วนเครื่องจักรที่สึกหรออย่างหนัก
4. ติดต่อโลหะผสมและ "โลหะผสมหนัก"
โลหะผสมเหล่านี้รวมถึงโลหะผสมทังสเตน-ทองแดงและโลหะผสมทังสเตน-เงิน วัสดุเหล่านี้เป็นวัสดุสัมผัสที่มีประสิทธิภาพเพียงพอสำหรับการผลิตชิ้นส่วนการทำงานของสวิตช์มีด สวิตช์ อิเล็กโทรดสำหรับการเชื่อมแบบจุด เป็นต้น
5. เครื่องดูดฝุ่นไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้าแสงสว่าง
ทังสเตนในรูปของลวด เทป และชิ้นส่วนปลอมต่างๆ ถูกนำมาใช้ในการผลิตหลอดไฟฟ้า วิทยุอิเล็กทรอนิกส์ และเทคโนโลยีเอ็กซ์เรย์ ทังสเตนเป็นวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับเส้นใยและเส้นใย ลวดและแท่งทังสเตนทำหน้าที่เป็นเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าสำหรับเตาเผาอุณหภูมิสูง (สูงถึง ~ 3,000 ° C) เครื่องทำความร้อนทังสเตนทำงานในบรรยากาศของไฮโดรเจน ก๊าซเฉื่อย หรือสุญญากาศ
6. อิเล็กโทรดเชื่อม
การประยุกต์ใช้ทังสเตนที่สำคัญมากคือการเชื่อม ทังสเตนใช้ทำอิเล็กโทรดสำหรับการเชื่อมอาร์ค (ดู) อิเล็กโทรดทังสเตนไม่สิ้นเปลือง
บทที่ 2 การผลิตทังสเตน
§หนึ่ง. กระบวนการรับทังสเตนโลหะทนไฟ
ทังสเตนมักจะหมายถึงกลุ่มของโลหะหายาก นอกจากโลหะนี้แล้ว กลุ่มนี้ยังมีโมลิบดีนัม รูบิเดียม และอื่นๆ โลหะหายากนั้นมีลักษณะการผลิตและการบริโภคที่ค่อนข้างเล็กรวมถึงความชุกต่ำในเปลือกโลก ไม่มีโลหะหายากแม้แต่ชิ้นเดียวที่ได้มาจากการลดขนาดโดยตรงจากวัตถุดิบ ประการแรก วัตถุดิบจะถูกแปรรูปเป็นสารประกอบทางเคมี นอกจากนี้ แร่โลหะหายากทั้งหมดยังผ่านการเสริมสมรรถนะเพิ่มเติมก่อนการแปรรูปในกระบวนการรับโลหะหายากสามารถแยกแยะได้สามขั้นตอนหลัก:
- การสลายตัวของวัสดุแร่คือการแยกโลหะที่แยกออกจากวัตถุดิบที่ผ่านการประมวลผลจำนวนมากและความเข้มข้นในสารละลายหรือตะกอน
- การได้รับสารเคมีบริสุทธิ์ - การแยกและการทำให้บริสุทธิ์ของสารเคมี
- การแยกโลหะออกจากสารประกอบที่เกิดขึ้น - การได้รับโลหะหายากบริสุทธิ์
- การเสริมสมรรถนะของแร่ทังสเตน มันถูกผลิตโดยแรงโน้มถ่วง การลอยตัว การแยกด้วยแม่เหล็กหรือไฟฟ้าสถิต อันเป็นผลมาจากการเพิ่มคุณค่าทำให้ได้สารเข้มข้นของทังสเตนที่มี 55 - 65% ของทังสเตนแอนไฮไดรด์ (ไตรออกไซด์) WO 3 . เนื้อหาของสิ่งสกปรก - ฟอสฟอรัส, กำมะถัน, สารหนู, ดีบุก, ทองแดง, พลวงและบิสมัท - ถูกควบคุมในความเข้มข้นของทังสเตน
- การได้มาซึ่งทังสเตนไตรออกไซด์ (แอนไฮไดรด์) WO 3 ซึ่งทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับการผลิตโลหะทังสเตนหรือคาร์ไบด์ ในการทำเช่นนี้ จำเป็นต้องดำเนินการหลายอย่าง เช่น การสลายตัวของสารเข้มข้น การชะล้างโลหะผสมหรือซินเตอร์ การได้รับกรดทังสติกทางเทคนิค เป็นต้น ดังนั้น ผลิตภัณฑ์ที่มี WO 3 99.90 - 99.95% ควรได้รับ .
- การได้รับผงทังสเตน โลหะบริสุทธิ์ในรูปผงสามารถหาได้จากทังสเตนแอนไฮไดรด์ WO 3 ในการทำเช่นนี้ให้ดำเนินการลดแอนไฮไดรด์ด้วยไฮโดรเจนหรือคาร์บอน การใช้คาร์บอนรีดักชันน้อยลง เนื่องจากในกระบวนการนี้ WO 3 จะอิ่มตัวด้วยคาร์ไบด์ ซึ่งทำให้โลหะเปราะมากขึ้นและทำให้ความสามารถในการขึ้นรูปลดลง เมื่อได้รับผงทังสเตน จะใช้วิธีการพิเศษเพื่อควบคุมองค์ประกอบทางเคมี ขนาดและรูปร่างของเกรน และการกระจายขนาดอนุภาค ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและอัตราการจ่ายไฮโดรเจนต่ำส่งผลให้ขนาดอนุภาคของผงแป้งเพิ่มขึ้น
- การได้รับทังสเตนที่มีขนาดกะทัดรัด ทังสเตนขนาดกะทัดรัด มักจะอยู่ในรูปของแท่งหรือแท่ง เป็นแท่งเปล่าสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป เช่น ลวด แท่ง แถบ และอื่นๆ
§2. การได้รับทังสเตนที่มีขนาดกะทัดรัด
มีสองวิธีในการรับทังสเตนขนาดกะทัดรัด ประการแรกคือการประยุกต์ใช้วิธีโลหะผง ประการที่สองคือการหลอมในเตาอาร์คไฟฟ้าด้วยอิเล็กโทรดที่ใช้แล้วทิ้งวิธีการผสมผงโลหะ
วิธีการผลิตทังสเตนที่อ่อนตัวได้นี้เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด เนื่องจากช่วยให้สามารถกระจายสารเติมแต่งที่ให้คุณสมบัติพิเศษของทังสเตนได้ทั่วถึงยิ่งขึ้น (การทนความร้อน คุณสมบัติการปล่อยก๊าซ และอื่นๆ)
กระบวนการรับทังสเตนขนาดกะทัดรัดด้วยวิธีนี้ประกอบด้วยหลายขั้นตอน:
- แท่งกดจากผงโลหะ
- การเผาช่องว่างที่อุณหภูมิต่ำ (เบื้องต้น)
- การเผา (การเชื่อม) ของช่องว่าง
- การประมวลผลช่องว่างเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป - ลวดทังสเตน, เทป, แท่งทังสเตน; โดยปกติชิ้นงานจะถูกแปรรูปภายใต้แรงกด (การตีขึ้นรูป) หรือผ่านกระบวนการตัดเฉือน (เช่น การเจียร การขัดเงา)
เมื่อใช้วิธีการผงโลหะที่อธิบายไว้จะได้แท่งทังสเตนของส่วนสี่เหลี่ยมจัตุรัสตั้งแต่ 8x8 ถึง 40x40 มม. และความยาว 280-650 มม. ที่อุณหภูมิห้อง พวกมันมีความแข็งแรงดี แต่เปราะมาก เป็นที่น่าสังเกตว่าความแข็งแรงและความเปราะบาง (คุณสมบัติตรงข้าม - ความเหนียว) อยู่ในกลุ่มคุณสมบัติต่างๆ ความแข็งแรงเป็นคุณสมบัติทางกลของวัสดุ ความเหนียวเป็นคุณสมบัติทางเทคโนโลยี ความเป็นพลาสติกกำหนดความเหมาะสมของวัสดุสำหรับการปลอม หากวัสดุนั้นปลอมแปลงได้ยากแสดงว่าเปราะ เพื่อปรับปรุงความเหนียว แท่งทังสเตนจะถูกหลอมขึ้นในสถานะที่ร้อน
อย่างไรก็ตาม วิธีการที่อธิบายข้างต้นไม่สามารถผลิตชิ้นงานขนาดใหญ่ที่มีมวลมากได้ ซึ่งเป็นข้อจำกัดที่สำคัญ เพื่อให้ได้ช่องว่างขนาดใหญ่ซึ่งมีมวลถึงหลายร้อยกิโลกรัมจึงใช้การกดแบบไฮโดรสแตติก วิธีนี้ทำให้สามารถรับช่องว่างของหน้าตัดทรงกระบอกและสี่เหลี่ยม ท่อ และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ที่มีรูปร่างซับซ้อนได้ ในขณะเดียวกันก็มีความหนาแน่นสม่ำเสมอไม่มีรอยแตกและข้อบกพร่องอื่น ๆ
ฟิวส์
การหลอมใช้เพื่อให้ได้ทังสเตนขนาดกะทัดรัดในรูปของเหล็กแท่งขนาดใหญ่ (ตั้งแต่ 200 ถึง 3,000 กก.) ที่มีไว้สำหรับการรีด การวาดท่อ และการผลิตผลิตภัณฑ์โดยการหล่อ การหลอมจะดำเนินการในเตาอาร์คไฟฟ้าที่มีการหลอมอิเล็กโทรดและ/หรือลำแสงอิเล็กตรอน
ในการหลอมด้วยอาร์ค บรรจุภัณฑ์ของแท่งเผาผนึกหรือช่องว่างเผาผนึกแบบไฮโดรสแตติกทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรด การหลอมละลายเกิดขึ้นในสุญญากาศหรือบรรยากาศไฮโดรเจนที่หายาก ผลลัพธ์ที่ได้คือแท่งทังสเตน แท่งทังสเตนมีโครงสร้างเนื้อหยาบและเพิ่มความเปราะบางซึ่งเกิดจากสิ่งเจือปนในปริมาณสูง
เพื่อลดปริมาณสิ่งเจือปน ทังสเตนจะถูกหลอมในขั้นต้นในเตาเผาลำแสงอิเล็กตรอน แต่หลังจากการหลอมประเภทนี้ ทังสเตนยังมีโครงสร้างเนื้อหยาบอีกด้วย ดังนั้น เพื่อลดขนาดเกรน แท่งโลหะที่ได้จะถูกหลอมในเตาอาร์คไฟฟ้า เติมเซอร์โคเนียมหรือไนโอเบียมคาร์ไบด์ในปริมาณเล็กน้อย รวมทั้งองค์ประกอบการผสมเพื่อให้มีคุณสมบัติพิเศษ
เพื่อให้ได้แท่งทังสเตนที่มีเนื้อละเอียด เช่นเดียวกับการผลิตชิ้นส่วนโดยการหล่อ การหลอมแบบโค้งจะใช้กับการเทโลหะลงในแม่พิมพ์
บทที่ 3 ผลิตภัณฑ์จากทังสเตน แท่ง, ลวด, แผ่น, ผง
§หนึ่ง. แท่งทังสเตน
การผลิตแท่งทังสเตนเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์โลหะทนไฟทังสเตนที่พบมากที่สุดประเภทหนึ่ง วัสดุเริ่มต้นสำหรับการผลิตแท่งคือแท่ง
เพื่อให้ได้แท่งทังสเตน แท่งจะถูกตีด้วยเครื่องตีขึ้นรูปแบบหมุน การตีจะดำเนินการในสภาวะที่ร้อน เนื่องจากทังสเตนมีความเปราะมากที่อุณหภูมิห้อง มีหลายขั้นตอนของการปลอม ในแต่ละขั้นตอนต่อไปจะได้รับแท่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าแท่งก่อนหน้า
ในระหว่างการตีขึ้นรูปครั้งแรก สามารถรับแท่งทังสเตนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 7 มม. (โดยมีเงื่อนไขว่าแท่งมีความยาวด้าน 10-15 ซม.) การตีจะดำเนินการที่อุณหภูมิบิลเล็ต 1,450-1,500 °C โมลิบดีนัมมักใช้เป็นวัสดุทำความร้อน หลังจากการตีครั้งที่สองจะได้แท่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 4.5 มม. ผลิตที่อุณหภูมิแท่ง 1300-1250 °C ด้วยการตีขึ้นรูปเพิ่มเติม จะได้แท่งทังสเตนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 2.75 มม. ควรสังเกตว่าแท่งทังสเตนของเกรด VT, VL และ VI ถูกผลิตขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่าแท่งของเกรด VA และ VCh
หากใช้แท่งทังสเตนที่ได้จากการถลุงเป็นแท่งเหล็กแท่งแรก การตีขึ้นรูปร้อนจะไม่เกิดขึ้น นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าแท่งโลหะเหล่านี้มีโครงสร้างผลึกมาโครที่หยาบ และการตีขึ้นรูปด้วยความร้อนอาจนำไปสู่การแตกร้าวและความล้มเหลวได้
ในกรณีนี้ แท่งทังสเตนจะถูกกดร้อนสองครั้ง (ระดับการเสียรูปประมาณ 90%) การกดครั้งแรกจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 1800-1900 °C ครั้งที่สอง - 1350-1500 °C จากนั้นช่องว่างจะถูกหลอมร้อนเพื่อผลิตแท่งทังสเตน
แอปพลิเคชัน
แท่งทังสเตนใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ หนึ่งในการใช้งานทั่วไปคืออิเล็กโทรดเชื่อมที่ไม่สิ้นเปลือง สำหรับวัตถุประสงค์ดังกล่าว แท่งทังสเตนเกรด VT, VI, VL นั้นเหมาะสม นอกจากนี้ยังใช้แท่งทังสเตนเกรด VA, BP, MV เป็นตัวทำความร้อน เครื่องทำความร้อนทังสเตนทำงานในเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูงถึง 3,000 °C ในบรรยากาศที่มีไฮโดรเจน ก๊าซเฉื่อย หรือในสุญญากาศ แท่งทังสเตนสามารถทำหน้าที่เป็นแคโทดสำหรับหลอดวิทยุ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และอุปกรณ์ปล่อยก๊าซ
§2. อิเล็กโทรดทังสเตน
การเชื่อมอาร์คอิเล็กโทรดเชื่อมเป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดที่จำเป็นสำหรับการเชื่อม ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมอาร์ค เป็นของชั้นความร้อนของการเชื่อมซึ่งการหลอมละลายเกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานความร้อน การเชื่อมอาร์ค (แบบแมนนวล กึ่งอัตโนมัติ และอัตโนมัติ) เป็นกระบวนการเชื่อมที่ใช้กันมากที่สุด พลังงานความร้อนถูกสร้างขึ้นโดยส่วนโค้งของโวลตาอิกที่เผาไหม้ระหว่างอิเล็กโทรดและผลิตภัณฑ์ (ชิ้นส่วน ชิ้นงาน) อาร์ค - การปล่อยกระแสไฟฟ้าที่เสถียรและทรงพลังในบรรยากาศที่แตกตัวเป็นไอออนของก๊าซ ไอระเหยของโลหะ อิเล็กโทรดส่งกระแสไฟฟ้าไปยังจุดเชื่อมเพื่อสร้างส่วนโค้ง
อิเล็กโทรดเชื่อม
อิเล็กโทรดเชื่อม - เหล็กลวดเคลือบ (หรือไม่เคลือบผิว) มีอิเล็กโทรดสำหรับการเชื่อมที่หลากหลาย พวกเขาแตกต่างกันในองค์ประกอบทางเคมี ความยาว เส้นผ่านศูนย์กลาง อิเล็กโทรดบางประเภทเหมาะสำหรับการเชื่อมโลหะและโลหะผสมบางชนิด ฯลฯ เป็นต้น การแบ่งอิเล็กโทรดการเชื่อมเป็นวัสดุสิ้นเปลืองและไม่สิ้นเปลืองเป็นหนึ่งในประเภทที่สำคัญที่สุดในการจำแนกประเภท
อิเล็กโทรดเชื่อมที่ใช้แล้วหมดไปจะหลอมละลายในระหว่างกระบวนการเชื่อม โลหะของอิเล็กโทรดพร้อมกับโลหะหลอมเหลวของส่วนที่เชื่อมจะไปเติมเต็มบ่อเชื่อม อิเล็กโทรดดังกล่าวทำจากเหล็กและทองแดง
อิเล็กโทรดที่ไม่สิ้นเปลืองจะไม่ละลายระหว่างการเชื่อม ประเภทนี้รวมถึงอิเล็กโทรดคาร์บอนและทังสเตน เมื่อทำการเชื่อมโดยใช้อิเล็กโทรดทังสเตนที่ไม่สิ้นเปลือง จำเป็นต้องจัดหาวัสดุเติม (โดยปกติคือลวดเชื่อมหรือเหล็กเส้น) ซึ่งจะละลายและก่อตัวเป็นบ่อเชื่อมร่วมกับวัสดุหลอมเหลวของชิ้นส่วนที่เชื่อม
นอกจากนี้ อิเล็กโทรดสำหรับการเชื่อมยังมีการเคลือบและไม่เคลือบ ความคุ้มครองมีบทบาทสำคัญ ส่วนประกอบสามารถรับประกันการผลิตโลหะเชื่อมที่มีองค์ประกอบและคุณสมบัติที่กำหนด การเผาอาร์คที่เสถียร การป้องกันโลหะหลอมเหลวจากการสัมผัสกับอากาศ ดังนั้น ส่วนประกอบของสารเคลือบสามารถเป็นโลหะผสม, ทำให้เสถียร, ก๊าซขึ้นรูป, ก่อตัวเป็นตะกรัน, กำจัดออกซิไดซ์ และสารเคลือบผิวเองสามารถเป็นกรด, รูไทล์, พื้นฐานหรือเซลลูโลส
การเชื่อมอิเล็กโทรดทังสเตน
ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ อิเล็กโทรดทังสเตนไม่สิ้นเปลืองและใช้ในการเชื่อมร่วมกับลวดฟิลเลอร์ อิเล็กโทรดเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเชื่อมโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและโลหะผสม (อิเล็กโทรดทังสเตนพร้อมสารเติมแต่งเซอร์โคเนียม) เหล็กกล้าอัลลอยด์สูง (อิเล็กโทรดทังสเตนพร้อมสารเติมแต่ง EWT ทอเรียม) และอิเล็กโทรดทังสเตนเหมาะสำหรับการเชื่อมที่มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น และชิ้นส่วนที่จะเชื่อมอาจมีองค์ประกอบทางเคมีต่างกัน
โดยทั่วไปคือการเชื่อมโดยใช้อิเล็กโทรดทังสเตนในอาร์กอน สภาพแวดล้อมนี้มีผลดีต่อกระบวนการเชื่อมและคุณภาพของรอยเชื่อม อิเล็กโทรดทังสเตนสามารถทำจากทังสเตนบริสุทธิ์หรือมีสารเติมแต่งต่างๆ ที่ช่วยปรับปรุงคุณภาพของกระบวนการเชื่อมและการเชื่อม คุณลักษณะของอิเล็กโทรดเชื่อมที่ไม่สิ้นเปลืองซึ่งทำจากทังสเตนบริสุทธิ์ (เช่น อิเล็กโทรดทังสเตนของแบรนด์ EHF) นั้นไม่ใช่การจุดระเบิดด้วยอาร์คที่ดีนัก
การจุดระเบิดของส่วนโค้งเกิดขึ้นในสามขั้นตอน:
- การลัดวงจรของอิเล็กโทรดไปยังชิ้นงาน
- การถอดอิเล็กโทรดออกเป็นระยะทางเล็กน้อย
- การเกิดขึ้นของการปล่อยอาร์คที่เสถียร
การเชื่อมอาร์กอน (การเชื่อมอาร์กด้วยอิเล็กโทรดทังสเตนที่ไม่สิ้นเปลืองในสภาพแวดล้อมอาร์กอน) การเชื่อมประเภทนี้ได้พิสูจน์ตัวเองแล้วเมื่อทำการเชื่อมโลหะที่ไม่มีแร่เหล็ก เช่น โมลิบดีนัม ไททาเนียม นิเกิล รวมถึงเหล็กอัลลอยด์สูง นี่คือการเชื่อมอาร์คประเภทหนึ่งที่แหล่งความร้อนที่จำเป็นในการสร้างบ่อเชื่อมคือกระแสไฟฟ้า ในการเชื่อมอาร์กอนประเภทนี้ ส่วนประกอบหลักคืออิเล็กโทรดทังสเตนและอาร์กอนก๊าซเฉื่อย อาร์กอนจ่ายให้กับอิเล็กโทรดทังสเตนระหว่างการเชื่อมและปกป้องอาร์กอนโซนและบ่อเชื่อมจากส่วนผสมของก๊าซบรรยากาศ (ไนโตรเจน ไฮโดรเจน คาร์บอนไดออกไซด์) การป้องกันนี้ช่วยปรับปรุงลักษณะคุณภาพของการเชื่อมได้อย่างมาก และยังช่วยปกป้องอิเล็กโทรดทังสเตนในการเชื่อมจากการเผาไหม้อย่างรวดเร็วในอากาศ ก๊าซอาร์กอนสามารถใช้ในการเชื่อมโลหะและโลหะผสมจำนวนมาก เนื่องจากเป็นก๊าซเฉื่อย
มาตรฐานสำหรับอิเล็กโทรดทังสเตน
ในรัสเซีย อิเล็กโทรดทังสเตนที่ไม่สิ้นเปลืองผลิตขึ้นตามข้อกำหนดของมาตรฐานและข้อกำหนดเฉพาะ ในหมู่พวกเขา: GOST 23949-80“อิเล็กโทรดทังสเตนสำหรับการเชื่อม ไม่สิ้นเปลือง ข้อมูลจำเพาะ”; มธ.48-19-27-88“ทังสเตนแลนทาไนต์ในรูปของแท่ง ข้อมูลจำเพาะ”; มธ.48-19-221-83“แท่งทำจากทังสเตนเกรด SVI-1 ข้อมูลจำเพาะ”; มธ.48-19-527-83“อิเล็กโทรดเชื่อมทังสเตนที่ไม่สิ้นเปลือง EVCh และ EVL-2 ข้อมูลจำเพาะ”.
§3. ลวดทังสเตน
การผลิตลวดทังสเตนเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ประเภททั่วไปที่ทำจากโลหะทนไฟนี้ วัสดุเริ่มต้นสำหรับการผลิตคือแท่งทังสเตนหลอมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.75 มม.
การวาดลวดจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 1,000 °C ที่จุดเริ่มต้นของกระบวนการและ 400-600 °C ในตอนท้าย ในกรณีนี้ ไม่เพียงแต่ลวดจะถูกทำให้ร้อนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงดายด้วย ความร้อนดำเนินการโดยเปลวไฟจากเตาแก๊สหรือเครื่องทำความร้อนไฟฟ้า
การวาดลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 1.26 มม. นั้นดำเนินการบนแท่นวาดโซ่ตรงภายในเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.25-0.5 มม. - บนโรงสีบล็อกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขดลวด ~ 1,000 มม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5-0.25 - บน เครื่องวาดเดี่ยว
ผลจากการตีขึ้นรูปและการขึ้นรูป ทำให้โครงสร้างของชิ้นงานกลายเป็นเส้นใยซึ่งประกอบด้วยเศษคริสตัลที่ยาวไปตามแกนการประมวลผล โครงสร้างนี้นำไปสู่การเพิ่มความแข็งแรงของลวดทังสเตน
หลังจากการวาดลวดทังสเตนจะเคลือบด้วยจาระบีกราไฟต์ ต้องทำความสะอาดพื้นผิวของลวด การทำความสะอาดดำเนินการโดยการหลอม การกัดด้วยเคมีหรือด้วยไฟฟ้า การขัดด้วยไฟฟ้า การขัดสามารถเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลของลวดทังสเตนได้ 20-25%
แอปพลิเคชัน
ลวดทังสเตนใช้เพื่อสร้างองค์ประกอบต้านทานในเตาเผาความร้อนที่ทำงานในไฮโดรเจน ก๊าซเป็นกลาง หรือสุญญากาศที่อุณหภูมิสูงถึง 3,000 °C นอกจากนี้ยังใช้ลวดทังสเตนสำหรับการผลิตเทอร์โมคัปเปิล สำหรับสิ่งนี้จะใช้โลหะผสมทังสเตน - รีเนียมที่มีรีเนียม 5% และโลหะผสมทังสเตน - รีเนียมที่มีรีเนียม 20% ( ป.5/20).
ที่ GOST 18903-73“ลวดทังสเตน การแบ่งประเภท” ระบุพื้นที่การใช้งานของลวดเกรด VA, VM, VRN, VT-7, VT-10, VT-15 ลวดทังสเตน VA ขึ้นอยู่กับกลุ่ม สภาพพื้นผิวและโลหะ เส้นผ่านศูนย์กลาง ใช้สำหรับการผลิตเกลียวของหลอดไส้และแหล่งกำเนิดแสงอื่น ๆ แคโทดเกลียวและฮีตเตอร์สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สปริงสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ แคโทด กริด สปริงสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ลวดเกรด VRN ใช้ในการผลิตบูช ทางเดิน และส่วนอื่น ๆ ของอุปกรณ์ที่ไม่จำเป็นต้องใช้ทังสเตนที่มีสารเติมแต่งพิเศษ
§สี่ ผงทังสเตน
ผงทังสเตนบริสุทธิ์ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบในการผลิตทังสเตนขนาดกะทัดรัด (ดู) ทังสเตนคาร์ไบด์ WC ซึ่งดูเหมือนผง ใช้ทำโลหะผสมแข็งขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ ผงทังสเตนจะแตกต่างกันตามขนาดอนุภาคเฉลี่ย ชุดของธัญพืช และพารามิเตอร์อื่นๆ
สิ่งเจือปนหลักในผงทังสเตนคือออกซิเจน (0.05 - 0.3%) สิ่งสกปรกที่เป็นโลหะมีอยู่ในผงทังสเตนในปริมาณที่น้อยมาก บ่อยครั้งที่มีการใส่สารเติมแต่งจากโลหะชนิดอื่นลงในผงทังสเตน ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติบางอย่างของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย อะลูมิเนียม ทอเรียม แลนทานัม และอื่นๆ มักใช้เป็นสารเติมแต่ง
ผงทังสเตน VA ซึ่งใช้สำหรับการผลิตลวดประกอบด้วยสารเติมแต่งซิลิกอน-อัลคาไลและอะลูมิเนียมที่กระจายอย่างสม่ำเสมอ (0.32% K 2 O; 0.45% SiO 2; 0.03% Al 2 O 3), ผงโลหะทนไฟเกรด BT ทังสเตน - ทอเรียม สารเติมแต่งออกไซด์ (0.7 - 5%), VL - สารเติมแต่งแลนทานัมออกไซด์ (~ 1% La 2 O 3), VI - สารเติมแต่งอิตเทรียมออกไซด์ (~ 3% Y 2 O 3), VM - สารเติมแต่งซิลิกาและทอเรียม ( 0.32% K 2 O, 0.45% SiO 2 , 0.25% ThO 2)
§5. แถบทังสเตน (แผ่น เทป ฟอยล์ แผ่นเพลท)
การผลิตตามกฎแล้วผลิตภัณฑ์แบนจากทังสเตน - แผ่น, แถบ, แผ่น, ฟอยล์ - ได้มาโดยใช้สองขั้นตอน - การตีขึ้นรูปและการรีด แท่งทังสเตนขนาดต่าง ๆ ใช้เป็นช่องว่าง
ประการแรก แท่งทังสเตนจะถูกหลอมให้แบนด้วยค้อนลม การตีขึ้นรูปจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 1,500-1,700 °C ซึ่งจะลดลงถึง 1,200-1,300 °C เมื่อเกิดการเสียรูป การตีขึ้นรูปจะดำเนินต่อไปจนกว่าจะได้การตีขึ้นรูปที่มีความหนา 8-10 มม. (ส่วนแท่ง 25x25 มม.) หรือ 4-5 มม. (ส่วนแท่ง 12x12 มม.)
จากนั้นการตีขึ้นรูปที่เกิดขึ้นจะถูกกลิ้งบนโรงรีด ที่จุดเริ่มต้นของกระบวนการรีด ชิ้นงานจะถูกทำให้ร้อนถึง 1,300-1,400 °C จากนั้นอุณหภูมิจะลดลงเหลือ 1,000-1200 °C การรีดร้อนผลิตแผ่น แถบ และแผ่นทังสเตนที่มีความหนาสูงสุด 0.6 มม. เพื่อให้ได้แผ่นแถบและแผ่นที่มีขนาดเล็กลงจะทำการรีดเย็น เพื่อให้ได้ทังสเตนแผ่นบางที่มีความหนาสูงสุด 0.125 มม. และเทป (ฟอยล์) ที่มีความหนา 0.02-0.03 มม. จะใช้การม้วนในบรรจุภัณฑ์ บรรจุภัณฑ์ประกอบด้วยแถบทังสเตนหลายแผ่นที่มีความหนาเท่ากันและแผ่นโมลิบดีนัมหนากว่าซึ่งวางอยู่ด้านบนของแถบทังสเตน แผ่นโมลิบดีนัมมีความเหนียวและเสียรูปเร็วกว่าแผ่นทังสเตน เป็นผลให้ในระหว่างการรีดพวกเขากลายเป็นบางกว่าแถบทังสเตน หลังจากการเปลี่ยนหนึ่งครั้งหรือมากกว่า จะต้องเปลี่ยนแผ่นโมลิบดีนัมด้วยแผ่นใหม่เพื่อให้ความหนาของบรรจุภัณฑ์คงที่โดยประมาณ ควรสังเกตว่าจุดประสงค์ของกระบวนการนี้คือการผลิตเทปทังสเตนบาง (ฟอยล์) แผ่นโมลิบดีนัมที่นี่เป็นวัสดุสิ้นเปลืองที่จำเป็นสำหรับการม้วนบรรจุภัณฑ์
แท่งทังสเตนซึ่งได้มาจากการถลุงสามารถใช้เป็นช่องว่างสำหรับเทปทังสเตน แผ่นและแผ่น (ดู) ลิ่มจะถูกกดไว้ล่วงหน้า ช่องว่างสี่เหลี่ยมหนา 20-25 มม. และกว้าง 50-60 มม. ได้จากการกดจากแท่งโลหะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 70-80 มม. จากนั้นช่องว่างจะเปลี่ยนรูปเมื่อกดสองม้วน
แผ่นทังสเตน V-MP
แผ่นทังสเตน V-MP ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ทำจากผงทังสเตนเกรด PV1 และ PV2 ที่มี W 99.98% แผ่นและแผ่น V-MP ต้องมีความหนา 0.5-45 มม. ตัดขอบ สามารถกลึงแผ่นได้ตามความต้องการของลูกค้า GOST 23922-79แผ่นทังสเตน V-MP ข้อมูลจำเพาะ”.
แอปพลิเคชัน
เนื่องจากทนความร้อนได้สูง จึงมีการใช้แผ่นทังสเตนเช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ทำจากโลหะทนไฟนี้ในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงมาก อุปกรณ์เสริมต่าง ๆ สำหรับเตาเผาอุณหภูมิสูงทำจากแผ่นทังสเตน - แผงกันความร้อน ขาตั้ง และส่วนประกอบยึดอื่น ๆ เป้าหมายสปัตเตอร์ที่ทำจากทังสเตนซึ่งทำในรูปของเพลท ใช้สำหรับฟิล์มกั้นบางๆ ในการทำให้เป็นโลหะของส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ของวงจรรวม ในอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์ แผ่นทังสเตนถูกใช้เป็นเกราะกำบังเพื่อลดการไหลของรังสีกัมมันตภาพรังสี
§6. โลหะผสมของทังสเตนกับรีเนียม
ย่อหน้าที่แยกต่างหากควรรวมถึงโลหะผสมทังสเตน-รีเนียมและผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโลหะผสมเหล่านี้ โลหะผสมของเกรด BP5 และ BP20 จะพิจารณาโดยละเอียดที่นี่โลหะผสมของโลหะทั้งสองนี้ทนความร้อนได้ การเติมทังสเตนด้วยโลหะอื่น ๆ จะทำให้จุดหลอมเหลวลดลง แต่เมื่อผสมกับโลหะทนไฟ จุดหลอมเหลวของโลหะผสมจะไม่ลดลงมากนัก ทังสเตน (W) และรีเนียม (Re) เป็นโลหะทนไฟ
เมื่อใช้รีเนียมเป็นสารเติมแต่ง จะสังเกตพบ "ผลรีเนียม" รีเนียม 5% เพิ่มความต้านทานความร้อนและความเหนียวของทังสเตน ที่ปริมาณรีเนียม 20-30% จะพบการผสมผสานที่เหมาะสมระหว่างความแข็งแรงและความเหนียวกับความสามารถในการผลิตสูง นอกจากนี้ ข้อดีของโลหะผสมทังสเตน-รีเนียม ได้แก่ อัตราการระเหยต่ำที่อุณหภูมิใช้งานและความต้านทานไฟฟ้าสูง
โลหะผสมของทังสเตนกับรีเนียม เช่น ทังสเตนขนาดกะทัดรัด ได้มาจากผงโลหะและการถลุง
แอปพลิเคชั่นที่น่าสนใจสำหรับโลหะผสมเหล่านี้คือการวัดอุณหภูมิ ลวดทังสเตนรีเนียม VR5 (5% Re, ส่วนที่เหลือ - W) และ VR20 (20% Re, ส่วนที่เหลือ - W) ใช้สำหรับการผลิตเทอร์โมคัปเปิลอุณหภูมิสูง
ข้อได้เปรียบหลักของเทอร์โมคัปเปิลดังกล่าวคือช่วงอุณหภูมิที่วัดได้ เพราะว่า อัลลอยด์ VR 5/20ทนความร้อนได้ด้วยความช่วยเหลือของเทอร์โมคัปเปิลที่ทำจากลวดที่เหมาะสม จึงเป็นไปได้ที่จะวัดอุณหภูมิที่สูงกว่า 2,000 °C อย่างไรก็ตามเทอร์โมคัปเปิลประเภทนี้ต้องอยู่ในสภาพแวดล้อมเฉื่อย
บ่อยที่สุดสำหรับการผลิตเทอร์โมคัปเปิลจะใช้ลวดเทอร์โมอิเล็กโทรดทังสเตน - รีเนียม VR5, VR20 Ø 0.2 0.35; 0.5 มม.
§7. ทังสเตนคาร์ไบด์
สิ่งที่สำคัญมากจากมุมมองของการปฏิบัติคือสารประกอบของทังสเตนกับคาร์บอน - ทังสเตนคาร์ไบด์ ทังสเตนสร้างคาร์ไบด์สองชนิด - W 2 C และ WC คาร์ไบด์เหล่านี้มีความสามารถในการละลายได้แตกต่างกันในคาร์ไบด์ของโลหะทนไฟอื่นๆ และพฤติกรรมทางเคมีในกรดต่างๆ ทังสเตนคาร์ไบด์ เช่นเดียวกับคาร์ไบด์ของโลหะทนไฟอื่นๆ มีค่าการนำไฟฟ้าของโลหะและมีค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานไฟฟ้าเป็นบวก ความหักเหของแสงและความแข็งสูงของคาร์ไบด์เกิดจากพันธะระหว่างอะตอมที่แข็งแกร่งในผลึกของพวกมัน ยิ่งกว่านั้น ความแข็งสูงของคาร์ไบด์ WC จะยังคงอยู่ที่อุณหภูมิสูงวิธีการทั่วไปในการรับทังสเตนคาร์ไบด์ WC และ W 2 C คือการเผาส่วนผสมของผงทังสเตนกับเขม่าในช่วงอุณหภูมิ 1,000-1500 °C
ทังสเตนคาร์ไบด์ WC และ W 2 C ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการผลิตโลหะผสมแข็ง
คาร์ไบด์
โลหะผสมแข็งมี 2 กลุ่มตามทังสเตนคาร์ไบด์:
- หล่อโลหะผสมแข็ง (มักเรียกว่าหล่อทังสเตนคาร์ไบด์);
- โลหะผสมแข็งเผา
คาร์ไบด์เผารวมทังสเตนโมโนคาร์ไบด์ WC และโลหะประสานซึ่งโดยปกติจะเป็นโคบอลต์และนิกเกิลน้อยกว่า โลหะผสมดังกล่าวสามารถหาได้จากผงโลหะเท่านั้น ผงทังสเตนคาร์ไบด์และผงโคบอลต์หรือนิกเกิลผสมกัน กดลงในผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างตามต้องการ จากนั้นเผาที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับจุดหลอมเหลวของโลหะประสาน นอกจากความแข็งสูงและความทนทานต่อการสึกหรอแล้ว โลหะผสมเหล่านี้ยังมีความแข็งแรงที่ดีอีกด้วย โลหะผสมแข็งเผาเป็นวัสดุเครื่องมือสมัยใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการตัดโลหะ นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการผลิตแม่พิมพ์ แม่พิมพ์ เครื่องมือเจาะ ในบรรดาโลหะผสมแข็งสำหรับการผลิตที่ใช้ทังสเตนคาร์ไบด์นั้นควรเน้นที่โลหะผสมของกลุ่ม VK ซึ่งเป็นโลหะผสมแข็งทังสเตนโคบอลต์ แพร่หลายในอุตสาหกรรม โลหะผสม VK8และ VK6 ใช้ทำมีด ดอกสว่าน ดอกกัด รวมถึงเครื่องมือตัดและเจาะอื่นๆ
บทสรุป
บทความนี้กล่าวถึงแง่มุมต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับโลหะทนไฟทังสเตน - คุณสมบัติ การใช้งาน การผลิต ผลิตภัณฑ์ตามที่อธิบายไว้ในบทความ กระบวนการในการได้มาซึ่งโลหะนี้ประกอบด้วยหลายขั้นตอนและค่อนข้างลำบาก ผู้เขียนพยายามที่จะเน้นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดของการผลิตทังสเตนและให้ความสนใจกับคุณลักษณะที่สำคัญ
การทบทวนคุณสมบัติและการใช้งานของทังสเตนแสดงให้เห็นว่าเป็นวัสดุที่สำคัญมาก โดยปราศจากซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะทำโดยปราศจากในบางอุตสาหกรรม มีคุณสมบัติเฉพาะที่ในบางสถานการณ์ไม่สามารถหาได้โดยใช้วัสดุอื่น
ภาพรวมของผลิตภัณฑ์ทังสเตนที่ผลิตโดยอุตสาหกรรม - ลวด, แท่ง, แผ่น, ผง - ช่วยให้เข้าใจคุณสมบัติ คุณสมบัติที่สำคัญ และการใช้งานเฉพาะได้ดีขึ้น
คุณสมบัติของทังสเตน
ทังสเตน- มันเป็นโลหะ มันไม่ได้อยู่ในน้ำในทะเล มันไม่ได้อยู่ในอากาศ และในเปลือกโลกนั้นมีอยู่เพียง 0.0055% เช่น ทังสเตน, ธาตุโดยอยู่ในอันดับที่ 74 ใน. สำหรับอุตสาหกรรม "เปิด" โดยนิทรรศการโลกในเมืองหลวงของฝรั่งเศส มันเกิดขึ้นในปี 1900 นิทรรศการเด่น เหล็กทังสเตน.
การจัดองค์ประกอบนั้นยากจนสามารถตัดผ่านวัสดุใดๆ ก็ได้ ยังคง "อยู่ยงคงกระพัน" แม้ในอุณหภูมิหลายพันองศาดังนั้นจึงเรียกว่าทนสีแดง ผู้ผลิตจากประเทศต่าง ๆ ที่เข้าชมงานได้นำไปพัฒนาสู่การบริการ การผลิตโลหะผสมเหล็กได้รับระดับโลก
ที่น่าสนใจคือองค์ประกอบดังกล่าวถูกค้นพบในศตวรรษที่ 18 ในปี ค.ศ. 1781 ชาวสวีเดน Scheeler ได้ทดลองแร่ทังสเตน นักเคมีตัดสินใจใส่กรดไนตริก ในผลิตภัณฑ์จากการสลายตัว นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบโลหะสีเทาที่ไม่รู้จักและมีเงาสีเงิน แร่ที่ทำการทดลองได้เปลี่ยนชื่อเป็น scheelite และองค์ประกอบใหม่ เรียกว่าทังสเตน.
อย่างไรก็ตาม การศึกษาคุณสมบัติของมันต้องใช้เวลามาก ดังนั้นจึงพบการใช้งานที่คุ้มค่าสำหรับโลหะในภายหลัง ชื่อถูกเลือกทันที คำทังสเตนมีมาก่อน ชาวสเปนเรียกสิ่งนี้ว่าแร่ธาตุชนิดหนึ่งที่พบในแหล่งแร่ของประเทศ
ส่วนประกอบของหินนั้นรวมถึงธาตุหมายเลข 74 ด้วย ภายนอกโลหะมีรูพรุนราวกับโฟม ดังนั้นการเปรียบเทียบอื่นจึงมีประโยชน์ ในภาษาเยอรมัน ทังสเตนมีความหมายตามตัวอักษรว่า "โฟมหมาป่า"
จุดหลอมเหลวของโลหะแข่งขันกับไฮโดรเจน และเป็นธาตุที่ทนต่ออุณหภูมิได้ดีที่สุด ดังนั้นและติดตั้ง ดัชนีการอ่อนตัวของทังสเตนไม่สามารถเป็นเวลาร้อยปี ไม่มีเตาเผาที่สามารถให้ความร้อนได้สูงถึงหลายพันองศา
เมื่อ "ประโยชน์" ขององค์ประกอบสีเทาเงินถูก "มองทะลุ" มันจึงเริ่มถูกขุดในระดับอุตสาหกรรม สำหรับนิทรรศการปี 1900 โลหะถูกสกัดด้วยวิธีแบบเก่าด้วยกรดไนตริก อย่างไรก็ตาม ทังสเตนยังคงถูกขุดด้วยวิธีนี้
การขุดทังสเตน
ส่วนใหญ่ไตรออกไซด์จะได้รับจากกากแร่ก่อน มันถูกแปรรูปที่อุณหภูมิ 700 องศา เพื่อให้ได้โลหะบริสุทธิ์ในรูปของฝุ่น ในการทำให้อนุภาคอ่อนลง เราต้องใช้ไฮโดรเจนเพียงอย่างเดียว ในนั้น ทังสเตนละลายที่อุณหภูมิสามพันองศาเซลเซียส
โลหะผสมไปที่คัตเตอร์, คัตเตอร์คัตเตอร์, คัตเตอร์ สำหรับการแปรรูปโลหะด้วย การประยุกต์ใช้ทังสเตนปรับปรุงความแม่นยำของการผลิตชิ้นส่วน เมื่อสัมผัสกับพื้นผิวโลหะ แรงเสียดทานจะสูง ซึ่งหมายความว่าพื้นผิวการทำงานจะร้อนมาก เครื่องตัดและขัดที่ไม่มีองค์ประกอบหมายเลข 74 สามารถหลอมตัวเองได้ ทำให้การตัดไม่แม่นยำ ไม่สมบูรณ์
ทังสเตนไม่เพียงละลายได้ยาก แต่ยังต้องแปรรูปอีกด้วย ในระดับความแข็ง โลหะอยู่ในตำแหน่งที่เก้า คอรันดัมมีจำนวนคะแนนเท่ากันจากเศษที่ทำมีด เพชรเท่านั้นที่ยากกว่า ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือจึงมีการประมวลผลทังสเตน
การประยุกต์ใช้ทังสเตน
"ความแน่วแน่" ขององค์ประกอบที่ 74 ดึงดูด ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโลหะผสมกับโลหะสีเทาเงินไม่สามารถขีดข่วน งอ หักได้ เว้นแต่จะถูกขูดบนพื้นผิวหรือด้วยเพชรชนิดเดียวกัน
เครื่องประดับทังสเตนมีข้อดีอีกอย่างที่เถียงไม่ได้ ไม่ก่อให้เกิดอาการแพ้ ซึ่งแตกต่างจากทองคำ เงิน แพลทินัม และยิ่งกว่านั้น โลหะผสมที่มีหรือ สำหรับเครื่องประดับนั้นใช้ทังสเตนคาร์ไบด์นั่นคือการผสมผสานกับคาร์บอน
ได้รับการยอมรับว่าเป็นโลหะผสมที่แข็งที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ พื้นผิวมันเงาสะท้อนแสงได้อย่างสมบูรณ์แบบ อัญมณีเรียกมันว่า "กระจกสีเทา"
โดยวิธีการที่เครื่องประดับ ช่างฝีมือหันมาสนใจทังสเตนหลังจากที่แกนกระสุน ปลอกกระสุน และแผ่นสำหรับเสื้อเกราะกันกระสุนเริ่มทำจากสารนี้ในกลางศตวรรษที่ 20
ข้อร้องเรียนของลูกค้าเกี่ยวกับความเปราะบางของมาตรฐานสูงสุดและเครื่องประดับเงินทำให้ร้านขายเครื่องประดับคิดเกี่ยวกับองค์ประกอบใหม่และพยายามนำไปใช้ในอุตสาหกรรมของตน นอกจากนี้ราคาเริ่มผันผวน ทังสเตนได้กลายเป็นทางเลือกแทนโลหะสีเหลืองซึ่งไม่ถือเป็นการลงทุนอีกต่อไป
เป็นโลหะมีค่า มูลค่าทังสเตนเงินเยอะมาก. สำหรับกิโลกรัมพวกเขาขออย่างน้อย 50 ดอลลาร์ในตลาดค้าส่ง อุตสาหกรรมโลกบริโภคธาตุหมายเลข 74 จำนวน 30,000 ตันต่อปี มากกว่า 90% ถูกดูดซับโดยอุตสาหกรรมโลหะวิทยา
เท่านั้น ทำจากทังสเตนภาชนะสำหรับเก็บกากนิวเคลียร์ โลหะไม่ส่งรังสีทำลายล้าง ธาตุหายากถูกเพิ่มเข้าไปในโลหะผสมสำหรับการผลิตเครื่องมือผ่าตัด
สิ่งที่ไม่ได้ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางโลหะวิทยาจะถูกนำไปใช้โดยอุตสาหกรรมเคมี ตัวอย่างเช่นสารประกอบทังสเตนที่มีฟอสฟอรัสเป็นพื้นฐานของสารเคลือบเงาและสี พวกเขาไม่ยุบไม่จางหายไปจากแสงแดด
แต่ สารละลายโซเดียมทังสเตตทนต่อความชื้นและไฟ เป็นที่ชัดเจนว่าผ้ากันน้ำและผ้ากันไฟชุบสำหรับชุดนักประดาน้ำและนักผจญเพลิงเป็นอย่างไร
เงินฝากทังสเตน
มีเงินฝากทังสเตนหลายแห่งในรัสเซีย ตั้งอยู่ในอัลไต, ตะวันออกไกล, คอเคซัสเหนือ, ชูโคตกาและบูเรียเทีย นอกประเทศ โลหะดังกล่าวถูกขุดในออสเตรเลีย สหรัฐอเมริกา โบลิเวีย โปรตุเกส เกาหลีใต้ และจีน
มีแม้แต่ตำนานในอาณาจักรซีเลสเชียลเกี่ยวกับนักสำรวจหนุ่มที่มาที่ประเทศจีนเพื่อค้นหาหินดีบุก นักเรียนตั้งรกรากอยู่ในบ้านหลังหนึ่งในปักกิ่ง
หลังจากการค้นหาที่ไร้ผล ผู้ชายคนนี้ชอบฟังเรื่องราวของลูกสาวเจ้าของ เย็นวันหนึ่งเธอเล่าเรื่องหินสีดำที่ใช้สร้างเตาในบ้าน ปรากฎว่าบล็อกตกลงมาจากหน้าผาลงสู่สนามหลังบ้านของอาคาร ดังนั้นไม่พบนักเรียน แต่พบทังสเตน
เคมี
ธาตุทังสเตนหมายเลข 74 มักถูกจัดประเภทเป็นโลหะหายาก: ปริมาณในเปลือกโลกประมาณ 0.0055%; ไม่พบในน้ำทะเล ไม่สามารถตรวจพบได้ในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม ในแง่ของความนิยม มันสามารถแข่งขันกับโลหะหายากหลายๆ ชนิดได้เลย และแร่ธาตุของมันเป็นที่รู้จักกันมานานก่อนที่จะมีการค้นพบธาตุเสียอีก ดังนั้นย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 17 ในหลายประเทศในยุโรป พวกเขารู้จัก "ทังสเตน" และ "ทังสเตน" ซึ่งเป็นชื่อของแร่ทังสเตนที่พบมากที่สุดในเวลานั้น - วุลแฟรมไมต์และสชีไลต์ และระดับประถมศึกษา ทังสเตนถูกค้นพบในช่วงไตรมาสสุดท้ายของศตวรรษที่ 18.
แร่ทังสเตน
ในไม่ช้า โลหะนี้ก็ได้รับความสำคัญในทางปฏิบัติ - เป็นสารเติมแต่งผสม และหลังจากงานแสดงสินค้าโลกในปี 1900 ที่ปารีส ซึ่งมีการสาธิตตัวอย่างของเหล็กทังสเตนความเร็วสูง ธาตุหมายเลข 74 ก็เริ่มถูกนำมาใช้โดยนักโลหะวิทยาในประเทศอุตสาหกรรมไม่มากก็น้อย คุณสมบัติหลักของทังสเตนในฐานะสารเติมแต่งอัลลอยด์คือทำให้เหล็กมีความแข็งสีแดง - ช่วยให้คุณรักษาความแข็งและความแข็งแรงได้ที่อุณหภูมิสูง ยิ่งกว่านั้น เหล็กกล้าส่วนใหญ่จะสูญเสียความแข็งเมื่อถูกทำให้เย็นลงในอากาศ (หลังจากจับที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิความร้อนแดง) แต่ทังสเตน - ไม่
เครื่องมือนี้ทำจากเหล็กทังสเตน ทนทานต่อความเร็วมหาศาลของกระบวนการทำงานโลหะที่เข้มข้นที่สุด ความเร็วในการตัดของเครื่องมือดังกล่าววัดเป็นสิบเมตรต่อวินาที
เหล็กกล้าความเร็วสูงสมัยใหม่ประกอบด้วยทังสเตนมากถึง 18% (หรือทังสเตนผสมโมลิบดีนัม) โครเมียม 2-7% และโคบอลต์เล็กน้อย พวกเขารักษาความแข็งไว้ที่ 700-800 ° C ในขณะที่เหล็กธรรมดาเริ่มอ่อนตัวเมื่อได้รับความร้อนเพียง 200 ° C "Stellites" - โลหะผสมมีความแข็งมากขึ้น
ทังสเตนและด้วยโครเมียมและโคบอลต์ (ไม่มีเหล็ก) และโดยเฉพาะอย่างยิ่งทังสเตนคาร์ไบด์ - สารประกอบที่มีคาร์บอน โลหะผสมที่ “มองเห็นได้” (ทังสเตนคาร์ไบด์, โคบอลต์ 5-15% และไททาเนียมคาร์ไบด์ผสมเล็กน้อย) แข็งกว่าเหล็กทังสเตนธรรมดา 1.3 เท่า และคงความแข็งไว้ได้สูงถึง 1,000-1100 °C หัวกัดจากโลหะผสมนี้สามารถถอดออกได้ใน นาทีสูงถึง 1,500-2,000 ม. ของขี้เหล็ก พวกเขาสามารถประมวลผลวัสดุที่ "ตามอำเภอใจ" ได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ: บรอนซ์และพอร์ซเลน แก้วและมะเกลือ ในเวลาเดียวกันเครื่องมือเองก็สึกหรอน้อยมาก
ในตอนต้นของศตวรรษที่ XX ไส้หลอดทังสเตนเริ่มใช้ในหลอดไฟฟ้า: ช่วยให้คุณนำความร้อนได้สูงถึง 2200 ° C และให้แสงสว่างสูง และในฐานะนี้ ทังสเตนเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้อย่างยิ่งจนถึงทุกวันนี้ เห็นได้ชัดว่านี่คือเหตุผลว่าทำไมจึงเรียกหลอดไฟในเพลงยอดนิยมเพลงหนึ่งว่า "tungsten eye"
แร่และแร่ทังสเตน
ทังสเตนเกิดขึ้นในธรรมชาติโดยส่วนใหญ่อยู่ในรูปของสารประกอบเชิงซ้อนออกซิไดซ์ซึ่งเกิดจากทังสเตนไตรออกไซด์ WO 3 และออกไซด์ของเหล็กและแมงกานีสหรือแคลเซียม และบางครั้งก็เป็นธาตุตะกั่ว ทองแดง ทอเรียม และแรร์เอิร์ธ แร่ที่พบมากที่สุดคือ วุลแฟรมไมต์ เป็นสารละลายที่เป็นของแข็งของทังสเตต (เกลือของกรดทังสติก) ของเหล็กและแมงกานีส (mFeW0 4 *nMnW0 4) วิธีการแก้ปัญหานี้เป็นผลึกสีน้ำตาลหรือสีดำที่หนักและแข็ง ขึ้นอยู่กับว่าสารประกอบใดมีอิทธิพลเหนือองค์ประกอบ หากมีพอบเนอไรต์ (สารประกอบแมงกานีส) มากขึ้น ผลึกจะเป็นสีดำ แต่ถ้ามีเฟอร์เบอไรต์ที่มีธาตุเหล็กอยู่มาก ผลึกเหล่านั้นจะเป็นสีน้ำตาล Wolframite เป็นพาราแมกเนติกและเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี
แร่ทังสเตนอื่น ๆ , scheelite, แคลเซียม tungstate CaW04 มีความสำคัญทางอุตสาหกรรม ก่อตัวเป็นผลึกแวววาวเหมือนแก้ว สีเหลืองอ่อน บางครั้งเกือบเป็นสีขาว Scheelite ไม่ใช่แม่เหล็ก แต่มีคุณสมบัติพิเศษอื่น - ความสามารถในการเรืองแสง เมื่อส่องด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต แสงจะเรืองแสงเป็นสีน้ำเงินสดใสในความมืด ส่วนผสมของโมลิบดีนัมเปลี่ยนสีของการเรืองแสงของ scheelite: มันกลายเป็นสีฟ้าอ่อนและบางครั้งก็เป็นครีม คุณสมบัตินี้ของสชีไลต์ที่ใช้ในการสำรวจทางธรณีวิทยา ทำหน้าที่เป็นคุณสมบัติการค้นหาที่ช่วยให้คุณตรวจจับแหล่งแร่
เงินฝากของแร่ทังสเตนมีการเชื่อมต่อทางเทววิทยากับพื้นที่จำหน่ายหินแกรนิต แหล่งแร่วุลฟรามไมต์และสชีไลต์จากต่างประเทศที่ใหญ่ที่สุดอยู่ในจีน พม่า สหรัฐอเมริกา โบลิเวีย และโปรตุเกส ประเทศของเรายังมีแร่ทังสเตนสำรองจำนวนมาก แหล่งแร่หลักอยู่ในเทือกเขาอูราล คอเคซัส และทรานไบคาเลีย
ผลึกขนาดใหญ่ของวุลแฟรมไมต์หรือสชีไลต์นั้นหายากมาก โดยปกติแล้วแร่ทังสเตนจะกระจายอยู่ในหินแกรนิตโบราณเท่านั้น - ความเข้มข้นเฉลี่ยของทังสเตนในตอนท้ายจะอยู่ที่ 1-2% ที่ดีที่สุด ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะสกัดทังสเตนออกจากแร่
ทังสเตนได้รับอย่างไร
ขั้นตอนแรกคือการเพิ่มคุณค่าแร่การแยกส่วนประกอบที่มีค่าออกจากมวลหลัก - หินเสีย วิธีการทำให้เข้มข้นเป็นวิธีการทั่วไปสำหรับแร่หนักและโลหะ: การบดและการทำให้ลอยตามด้วยการแยกด้วยแม่เหล็ก (สำหรับแร่วุลแฟรมไมต์) และการคั่วแบบออกซิเดชัน
ความเข้มข้นที่เกิดขึ้นมักจะถูกเผาด้วยโซดาส่วนเกินเพื่อเปลี่ยนทังสเตนให้เป็นสารประกอบที่ละลายน้ำได้ ซึ่งก็คือโซเดียมทังสเตต อีกวิธีหนึ่งในการรับสารนี้คือการชะล้าง ทังสเตนถูกสกัดด้วยสารละลายโซดาภายใต้ความดันและที่อุณหภูมิสูง (กระบวนการเกิดขึ้นในหม้อนึ่งความดัน) ตามด้วยการทำให้เป็นกลางและการตกตะกอนในรูปของ scheelite เทียม เช่น แคลเซียมทังสเตต ความปรารถนาที่จะได้รับ tungstate นั้นอธิบายได้จากความจริงที่ว่ามันค่อนข้างง่ายในสองขั้นตอน:
CaW0 4 → H 2 W0 4 หรือ (NH 4) 2 W0 4 → WO 3 ทังสเตนออกไซด์ที่บริสุทธิ์จากสิ่งสกปรกส่วนใหญ่สามารถแยกได้
มีอีกวิธีในการรับทังสเตนออกไซด์ - ผ่านคลอไรด์ ทังสเตนเข้มข้นได้รับการบำบัดด้วยก๊าซคลอรีนที่อุณหภูมิสูง ทังสเตนคลอไรด์ที่เกิดขึ้นนั้นค่อนข้างง่ายที่จะแยกออกจากคลอไรด์ของโลหะอื่นโดยการระเหิด โดยใช้ความแตกต่างของอุณหภูมิที่สารเหล่านี้ผ่านเข้าสู่สถานะไอ ทังสเตนคลอไรด์ที่เป็นผลลัพธ์สามารถเปลี่ยนเป็นออกไซด์ หรือสามารถใช้โดยตรงสำหรับการแปรรูปเป็นธาตุโลหะ
การเปลี่ยนออกไซด์หรือคลอไรด์เป็นโลหะเป็นขั้นตอนต่อไปในการผลิตทังสเตน ตัวรีดิวซ์ที่ดีที่สุดสำหรับทังสเตนออกไซด์คือไฮโดรเจน เมื่อลดไฮโดรเจนลง จะได้โลหะทังสเตนที่บริสุทธิ์ที่สุด กระบวนการลดลงเกิดขึ้นในเตาเผาแบบท่อที่ให้ความร้อนในลักษณะที่ "เรือ" ที่มี W0 3 เคลื่อนที่ไปตามท่อผ่านโซนอุณหภูมิหลายแห่ง กระแสไฮโดรเจนแห้งไหลเข้าหามัน การฟื้นตัวเกิดขึ้นทั้งในโซน "เย็น" (450-600 ° C) และในโซน "ร้อน" (750-1100 ° C) ใน "เย็น" - ถึงออกไซด์ต่ำสุด W0 2 จากนั้น - ไปยังธาตุโลหะ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและระยะเวลาของปฏิกิริยาในโซน "ร้อน" ความบริสุทธิ์และขนาดของเม็ดทังสเตนผงที่ปล่อยออกมาบนผนังของ "เรือ" จะเปลี่ยนไป
การกู้คืนสามารถเกิดขึ้นได้ไม่เพียง แต่ภายใต้การกระทำของไฮโดรเจนเท่านั้น ในทางปฏิบัติมักใช้ถ่านหิน การใช้สารรีดิวซ์ที่เป็นของแข็งทำให้การผลิตง่ายขึ้น แต่ในกรณีนี้จำเป็นต้องใช้อุณหภูมิที่สูงขึ้น - สูงถึง 1,300-1,400 ° C นอกจากนี้ ถ่านหินและสิ่งเจือปนที่ทำปฏิกิริยากับทังสเตนเสมอ ก่อตัวเป็นคาร์ไบด์และสารประกอบอื่น ๆ สิ่งนี้นำไปสู่การปนเปื้อนของโลหะ ในขณะเดียวกัน วิศวกรรมไฟฟ้าก็ต้องการทังสเตนที่บริสุทธิ์มาก เหล็กเพียง 0.1% ทำให้ทังสเตนเปราะและไม่เหมาะสำหรับทำลวดที่บางที่สุด
การผลิตทังสเตนจากคลอไรด์ขึ้นอยู่กับกระบวนการไพโรไลซิส ทังสเตนสร้างสารประกอบหลายชนิดด้วยคลอรีน ด้วยความช่วยเหลือของคลอรีนส่วนเกินพวกมันทั้งหมดสามารถเปลี่ยนเป็นคลอไรด์สูงสุด - WCl 6 ซึ่งสลายตัวเป็นทังสเตนและคลอรีนที่อุณหภูมิ 1,600 ° C เมื่อมีไฮโดรเจนกระบวนการนี้ดำเนินต่อไปที่ 1,000 ° C
นี่คือวิธีที่ได้โลหะทังสเตน แต่ไม่อัดแน่น แต่อยู่ในรูปของผงซึ่งถูกกดลงในกระแสไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูง ในขั้นตอนแรกของการกด (เมื่อให้ความร้อนถึง 1100–1300°C) ก้อนโลหะที่มีรูพรุนจะก่อตัวขึ้น การกดยังคงดำเนินต่อไปที่อุณหภูมิสูงขึ้นจนเกือบถึงจุดหลอมเหลวของทังสเตนในตอนท้าย ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ โลหะจะค่อยๆ แข็งตัว ได้รับโครงสร้างที่เป็นเส้นใย และด้วยความที่มันเป็นพลาสติกและอ่อนตัวได้
คุณสมบัติหลัก
ทังสเตนแตกต่างจากโลหะอื่นๆ ตรงที่ความรุนแรง ความแข็ง และการหักเหของแสง คำว่า "หนักเหมือนตะกั่ว" เป็นที่ทราบกันมานานแล้ว มันจะถูกต้องกว่าที่จะพูดว่า: "หนักเหมือนทังสเตน" ความหนาแน่นของทังสเตนเกือบสองเท่าของตะกั่ว หรือแม่นยำกว่าคือ 1.7 เท่า ในขณะเดียวกัน มวลอะตอมก็ลดลงเล็กน้อย: 184 เทียบกับ 207
ในแง่ของการหักเหของแสงและความแข็ง ทังสเตนและโลหะผสมของมันครองตำแหน่งที่สูงที่สุดในบรรดาโลหะ ทังสเตนบริสุทธิ์ในทางเทคนิคจะละลายที่อุณหภูมิ 3410° C และเดือดที่อุณหภูมิ 6690° C เท่านั้น อุณหภูมิดังกล่าวอยู่ที่พื้นผิวของดวงอาทิตย์!
และ "ราชาแห่งการหักเหของแสง" ก็ดูค่อนข้างธรรมดา สีของทังสเตนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับวิธีการได้มา ทังสเตนหลอมเป็นโลหะสีเทาแวววาวที่ใกล้เคียงกับแพลทินัมมากที่สุด ผงทังสเตน - เทา เทาเข้ม และดำ (ยิ่งเม็ดละเอียด ยิ่งเข้ม)
กิจกรรมทางเคมี
ทังสเตนธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทปที่เสถียรห้าไอโซโทปที่มีเลขมวลตั้งแต่ 180 ถึง 186 นอกจากนี้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่างๆ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของทังสเตนอีก 8 ตัวก็ก่อตัวขึ้นโดยมีเลขมวลตั้งแต่ 176 ถึง 188 พวกมันทั้งหมดมีอายุค่อนข้างสั้น โดยมีครึ่งชีวิตตั้งแต่ไม่กี่ชั่วโมงไปจนถึงหลายเดือน
อิเล็กตรอนเจ็ดสิบสี่ตัวของอะตอมทังสเตนถูกจัดเรียงรอบนิวเคลียสในลักษณะที่หกในวงโคจรรอบนอกและสามารถแยกออกจากกันได้ค่อนข้างง่าย ดังนั้นความจุสูงสุดของทังสเตนคือหก อย่างไรก็ตามโครงสร้างของวงโคจรรอบนอกเหล่านี้มีความพิเศษ - ประกอบด้วย "ชั้น" สองแบบ: อิเล็กตรอนสี่ตัวอยู่ในระดับสุดท้าย -d ซึ่งเต็มไปด้วยน้อยกว่าครึ่ง (เป็นที่ทราบกันดีว่าจำนวนอิเล็กตรอนในระดับ d ที่เติมเต็มคือ 10) อิเล็กตรอนทั้งสี่นี้ (เห็นได้ชัดว่าไม่มีการจับคู่) สามารถสร้างพันธะเคมีได้ง่าย สำหรับอิเล็กตรอน "นอกสุด" สองตัว มันค่อนข้างง่ายที่จะฉีกมันออก
เป็นลักษณะโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนที่อธิบายกิจกรรมทางเคมีสูงของทังสเตน ในสารประกอบ ไม่เพียงแต่เป็นเฮกซะวาเลนต์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงห้า-, สี่-, สาม-, สอง- และศูนย์-วาเลนต์ด้วย (ไม่ทราบเฉพาะสารประกอบของทังสเตนโมโนวาเลนต์)
กิจกรรมของทังสเตนเป็นที่ประจักษ์ในความจริงที่ว่ามันทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบส่วนใหญ่ ก่อตัวเป็นสารประกอบที่ง่ายและซับซ้อนมากมาย แม้ในโลหะผสม ทังสเตนมักจะถูกผูกมัดทางเคมี และด้วยออกซิเจนและสารออกซิไดซ์อื่นๆ จะทำปฏิกิริยาได้ง่ายกว่าโลหะหนักส่วนใหญ่
ปฏิกิริยาของทังสเตนกับออกซิเจนเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีไอน้ำ หากทังสเตนถูกทำให้ร้อนในอากาศที่อุณหภูมิ 400-500 ° C จะเกิดออกไซด์ล่างที่เสถียร W0 2 บนพื้นผิวโลหะ พื้นผิวทั้งหมดถูกปกคลุมด้วยฟิล์มสีน้ำตาล ที่อุณหภูมิสูงขึ้น จะได้ออกไซด์ขั้นกลางสีน้ำเงิน W 4 O 11 ก่อน จากนั้นจึงได้รับทังสเตนไตรออกไซด์สีเหลืองมะนาว W0 3 ซึ่งระเหิดที่อุณหภูมิ 923 องศาเซลเซียส
ฟลูออรีนแห้งผสมผสานกับทังสเตนบดละเอียดแม้จะมีความร้อนเล็กน้อย ในกรณีนี้จะเกิด WF6 hexafluoride ซึ่งเป็นสารที่ละลายที่ 2.5 ° C และเดือดที่ 19.5 ° C สารประกอบที่คล้ายกัน - WCl 6 - ได้มาจากปฏิกิริยากับคลอรีน แต่ที่อุณหภูมิ 600 ° C เท่านั้น ผลึกเหล็กสีน้ำเงินของ WCl 6 หลอมละลายที่อุณหภูมิ 275 °C และเดือดที่อุณหภูมิ 347 °C ด้วยโบรมีนและไอโอดีน
ที่อุณหภูมิสูง ทังสเตนจะรวมตัวกับซัลเฟอร์ ซีลีเนียม และเทลลูเรียม กับไนโตรเจนและโบรอน กับคาร์บอนและซิลิกอน สารประกอบเหล่านี้บางชนิดมีความแข็งมากและมีคุณสมบัติที่โดดเด่นอื่นๆ
คาร์บอนิล W(CO) 6 นั้นน่าสนใจมาก ที่นี่ ทังสเตนรวมกับคาร์บอนมอนอกไซด์ ดังนั้นจึงมีวาเลนซีเป็นศูนย์ ทังสเตนคาร์บอนิลไม่เสถียร ได้รับภายใต้เงื่อนไขพิเศษ ที่ 0°C จะแยกตัวออกจากสารละลายที่สอดคล้องกันในรูปของผลึกไม่มีสี ระเหิดที่อุณหภูมิ 50°C และสลายตัวอย่างสมบูรณ์ที่ 100°C แต่มันเป็นสารประกอบที่ทำให้ได้รับการเคลือบที่บางและหนาแน่นจากทังสเตนบริสุทธิ์
ไม่เพียงแต่ตัวทังสเตนเท่านั้น แต่ยังมีสารประกอบอีกหลายชนิดที่มีการใช้งานสูงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทังสเตนออกไซด์ WO 3 สามารถโพลีเมอร์ได้ เป็นผลให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า isopolycompounds และ heteropolycompounds: โมเลกุลของหลังสามารถมีมากกว่า 50 อะตอม
โลหะผสม
ด้วยโลหะเกือบทุกชนิด ทังสเตนจึงมีรูปแบบเป็นโลหะผสม แต่หาได้ไม่ง่ายนัก ความจริงก็คือวิธีการหลอมรวมที่ยอมรับกันโดยทั่วไปในกรณีนี้ไม่สามารถใช้ได้ ที่จุดหลอมเหลวของทังสเตน โลหะอื่นๆ ส่วนใหญ่จะถูกเปลี่ยนเป็นก๊าซหรือของเหลวที่ระเหยง่ายอยู่แล้ว ดังนั้นโลหะผสมที่มีทังสเตนจึงมักผลิตด้วยวิธีผงโลหะ
เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชัน การดำเนินการทั้งหมดจะดำเนินการในบรรยากาศสุญญากาศหรืออาร์กอน มันทำแบบนี้ ขั้นแรก ส่วนผสมของผงโลหะจะถูกกด จากนั้นเผาผนึกและนำไปหลอมด้วยอาร์คในเตาเผาไฟฟ้า บางครั้งผงทังสเตนหนึ่งก้อนถูกกดและเผา และชิ้นงานที่มีรูพรุนที่ได้รับด้วยวิธีนี้จะถูกทำให้ชุ่มด้วยของเหลวที่หลอมละลายของโลหะชนิดอื่น: ได้สิ่งที่เรียกว่าโลหะผสมปลอม วิธีนี้ใช้เมื่อจำเป็นต้องได้รับโลหะผสมของทังสเตนกับทองแดงและเงิน
ด้วยโครเมียมและโมลิบดีนัม ไนโอเบียมและแทนทาลัม ทังสเตนจึงให้โลหะผสมธรรมดา (ที่เป็นเนื้อเดียวกัน) ในอัตราส่วนใดก็ได้ การเติมทังสเตนเพียงเล็กน้อยจะเพิ่มความแข็งของโลหะเหล่านี้และความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน
โลหะผสมกับเหล็ก นิกเกิล และโคบอลต์นั้นซับซ้อนกว่า ที่นี่ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของส่วนประกอบ ทั้งสารละลายที่เป็นของแข็งหรือสารประกอบระหว่างโลหะ (สารประกอบทางเคมีของโลหะ) จะเกิดขึ้น และเมื่อมีคาร์บอน (ซึ่งมีอยู่ในเหล็กเสมอ) ผสมทังสเตนและเหล็กคาร์ไบด์ทำให้โลหะมีความแข็งมากขึ้น .
สารประกอบที่ซับซ้อนมากเกิดขึ้นเมื่อทังสเตนหลอมรวมเข้ากับอะลูมิเนียม เบริลเลียม และไททาเนียม: ในนั้นมีอะตอมของโลหะเบาตั้งแต่ 2 ถึง 12 อะตอมต่อหนึ่งอะตอมของทังสเตน โลหะผสมเหล่านี้ทนความร้อนและทนต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง
ในทางปฏิบัติ โลหะผสมทังสเตนส่วนใหญ่มักไม่ใช้กับโลหะชนิดใดชนิดหนึ่ง แต่มีหลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เช่น โลหะผสมทนกรดของทังสเตนที่มีโครเมียมและโคบอลต์หรือนิกเกิล (อะมาลา) พวกเขาทำเครื่องมือผ่าตัด เหล็กแม่เหล็กเกรดที่ดีที่สุดประกอบด้วยทังสเตน เหล็กและโคบอลต์ และในโลหะผสมทนความร้อนพิเศษ นอกจากทังสเตนแล้ว ยังมีโครเมียม นิกเกิล และอะลูมิเนียมอีกด้วย
ในบรรดาโลหะผสมทังสเตน เหล็กกล้าที่มีส่วนประกอบของทังสเตนมีความสำคัญมากที่สุด ทนทานต่อการขีดข่วน ไม่แตกร้าว รักษาความแข็งได้ถึงอุณหภูมิความร้อนแดง เครื่องมือที่ทำจากสิ่งเหล่านี้ไม่เพียง แต่ทำให้กระบวนการทำงานโลหะเข้มข้นขึ้นอย่างรวดเร็ว (ความเร็วในการประมวลผลของผลิตภัณฑ์โลหะเพิ่มขึ้น 10-15 เท่า) แต่ยังมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเครื่องมือชนิดเดียวกันที่ทำจากเหล็กชนิดอื่น
โลหะผสมทังสเตนไม่เพียง แต่ทนความร้อน แต่ยังทนความร้อนอีกด้วย ไม่กัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงภายใต้อิทธิพลของอากาศ ความชื้น และสารเคมีต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งทังสเตน 10% ที่ใส่ลงในนิกเกิลก็เพียงพอที่จะเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของหลังได้ถึง 12 เท่า! และทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีการเติมแทนทาลัมและไททาเนียมคาร์ไบด์ที่ประสานด้วยโคบอลต์ สามารถทนต่อการกระทำของกรดหลายชนิด เช่น ไนตริก ซัลฟิวริก และไฮโดรคลอริก แม้ว่าจะผ่านการต้มก็ตาม ส่วนผสมของกรดไฮโดรฟลูออริกและกรดไนตริกเท่านั้นที่เป็นอันตรายต่อพวกเขา
ทังสเตนมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในเทคโนโลยีสมัยใหม่ มีการใช้ในอุตสาหกรรมเหล็กกล้า ในการผลิตโลหะผสมแข็ง ในการผลิตโลหะผสมที่ทนกรดและโลหะผสมพิเศษอื่นๆ ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า ในการผลิตสีย้อม เป็นสารเคมี ฯลฯ
ประมาณ 70% ของทังสเตนที่ขุดได้ทั้งหมดถูกนำไปผลิตเฟอร์โรทังสเตน ในรูปแบบของการนำเข้าสู่เหล็กกล้า ในทังสเตนที่ร่ำรวยที่สุดและเหล็กกล้าทังสเตนที่พบมากที่สุด (ในความเร็วสูง) ทังสเตนก่อให้เกิดคาร์ไบด์ที่ประกอบด้วยทังสเตนที่ซับซ้อนซึ่งเพิ่มความแข็งของเหล็กโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูง (ความแข็งสีแดง) เพิ่มความเร็วในการตัดหลายเท่า ในปัจจุบัน หัวกัดเหล็กความเร็วสูงกำลังหลีกทางให้กับหัวกัดที่ทำจากเซอร์เมตฮาร์ดอัลลอยด์ที่ทำจากทังสเตนคาร์ไบด์ด้วยการเติมสารเติมแต่งซีเมนต์ นอกจากนี้ ไททาเนียม แทนทาลัม และไนโอเบียมคาร์ไบด์ยังถูกนำมาใช้ในโลหะผสมแข็งบางชนิดอีกด้วย ความเร็วในการตัดสมัยใหม่ที่ผู้ริเริ่มการผลิตทำได้นั้นได้รับอย่างแม่นยำด้วยหัวกัดโลหะผสมแข็ง โลหะผสมทังสเตนกับโลหะอื่นมีการใช้งานที่หลากหลาย: โลหะผสมนิกเกิล - ทังสเตน - โครเมียมมีความโดดเด่นด้วยคุณสมบัติทนกรด ความสนใจถูกดึงไปที่โลหะผสมทังสเตนที่มีความต้านทานความร้อนเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น การเติมไนโอเบียม 1% แทนทาลัม โมลิบดีนัม ซึ่งเป็นสารละลายของแข็งด้วยทังสเตน เพิ่มจุดหลอมเหลวของโลหะที่สูงกว่า 3300 ° C ในขณะที่การเติม เหล็ก 1% ซึ่งละลายได้เล็กน้อยในทังสเตน ลดจุดหลอมเหลวลงเหลือ 1640°C การวิจัยในพื้นที่นี้ได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางในสหรัฐอเมริกา
ทังสเตนโลหะพบการใช้งานที่หลากหลายในด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและเอ็กซ์เรย์ ไส้หลอดไฟฟ้าทำจากทังสเตน ทังสเตนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับจุดประสงค์นี้เนื่องจากมีความหักเหสูงและความผันผวนต่ำมาก: ที่อุณหภูมิ 2,500 ° C ที่เส้นใยทำงาน ความดันไอของทังสเตนไม่ถึง 1 มม. ปรอท ทังสเตนเมทัลลิกยังใช้ทำฮีตเตอร์สำหรับเตาไฟฟ้าที่ทนอุณหภูมิได้สูงถึง 3,000°C ทังสเตนเมทัลลิกใช้สำหรับแอนติแคโทดของหลอดเอ็กซ์เรย์ สำหรับชิ้นส่วนต่างๆ ของอุปกรณ์สุญญากาศไฟฟ้า สำหรับอุปกรณ์วิทยุ วงจรเรียงกระแส ฯลฯ เส้นใยทังสเตนบางใช้ในกัลวาโนมิเตอร์ หัวข้อที่คล้ายกันนี้ใช้สำหรับการผ่าตัด ในที่สุด โลหะทังสเตนถูกนำมาใช้เพื่อผลิตคอยล์สปริงต่างๆ เช่นเดียวกับชิ้นส่วนที่ต้องการวัสดุที่ทนทานต่ออิทธิพลของสารเคมีต่างๆ
สารประกอบทังสเตนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะสีย้อม ในประเทศจีนผลิตภัณฑ์เครื่องลายครามโบราณซึ่งทาสีด้วยสีพีชที่ผิดปกติได้รับการเก็บรักษาไว้ การศึกษาพบว่าสีมีทังสเตน
เกลือของทังสเตนถูกนำมาใช้เพื่อให้ผ้าบางชนิดมีคุณสมบัติทนไฟ ผ้าไหมที่มีน้ำหนักมากมีราคาแพงเป็นผลมาจากความสวยงามของเกลือทังสเตนที่เคลือบไว้
การเตรียมทังสเตนบริสุทธิ์ใช้ในการวิเคราะห์ทางเคมีในฐานะรีเอเจนต์สำหรับอัลคาลอยด์และสารอื่นๆ สารประกอบทังสเตนยังใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
- เรานำเสนอผลิตภัณฑ์ทังสเตนต่อไปนี้: แถบทังสเตน, ลวดทังสเตน, แท่งทังสเตน, แท่งทังสเตน
การใช้โลหะบริสุทธิ์และโลหะผสมที่มีทังสเตนขึ้นอยู่กับการหักเหของแสง ความแข็ง และความทนทานต่อสารเคมีเป็นหลัก ทังสเตนบริสุทธิ์ใช้ในการผลิตเส้นใยสำหรับหลอดไส้ไฟฟ้าและหลอดรังสีแคโทด ในการผลิตถ้วยใส่ตัวอย่างสำหรับการระเหยของโลหะ ในการสัมผัสของผู้จัดจำหน่ายจุดระเบิดรถยนต์ ในเป้าหมายของหลอดเอ็กซ์เรย์ เป็นขดลวดและองค์ประกอบความร้อนในเตาเผาไฟฟ้าและเป็นวัสดุโครงสร้างสำหรับอวกาศและยานพาหนะอื่น ๆ ที่ทำงานที่อุณหภูมิสูง เหล็กกล้าความเร็วสูง (ทังสเตน 17.5-18.5%) สเตลไลท์ (ขึ้นอยู่กับโคบอลต์ที่เติม Cr, W, C) แฮสทัลลอย (เหล็กกล้าไร้สนิมที่มี Ni) และโลหะผสมอื่น ๆ อีกมากมายที่มีทังสเตน พื้นฐานสำหรับการผลิตเครื่องมือและโลหะผสมทนความร้อนคือเฟอร์โรทังสเตน (68-86% W, สูงถึง 7% โมและเหล็ก) ซึ่งหาได้ง่ายโดยการลดความเข้มข้นของวุลแฟรมไมต์หรือชีไลต์โดยตรง "Pobedit" - โลหะผสมที่แข็งมากซึ่งมีทังสเตน 80-87%, โคบอลต์ 6-15%, คาร์บอน 5-7% เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการแปรรูปโลหะในอุตสาหกรรมเหมืองแร่และน้ำมัน
ทังสเตตแคลเซียมและแมกนีเซียมถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์เรืองแสง เกลือทังสเตนอื่นๆ ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีและฟอกหนัง ทังสเตนไดซัลไฟด์เป็นสารหล่อลื่นอุณหภูมิสูงแบบแห้งที่มีความเสถียรสูงถึง 500°C ทังสเตนบรอนซ์และสารประกอบองค์ประกอบอื่น ๆ ถูกนำมาใช้ในการผลิตสี สารประกอบทังสเตนหลายชนิดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีเยี่ยม
เป็นเวลาหลายปีนับตั้งแต่มีการค้นพบ ทังสเตนยังคงเป็นของหายากในห้องปฏิบัติการ เฉพาะในปี พ.ศ. 2390 Oxland ได้รับสิทธิบัตรสำหรับการผลิตโซเดียมทังสเตต กรดทังสเตน และทังสเตนจากแร่ดีบุก (หินดีบุก) สิทธิบัตรที่สองซึ่งออกซ์แลนด์ได้รับในปี พ.ศ. 2400 กล่าวถึงการผลิตโลหะผสมเหล็ก-ทังสเตน ซึ่งเป็นพื้นฐานของเหล็กกล้าความเร็วสูงสมัยใหม่
ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 ความพยายามครั้งแรกเกิดขึ้นเพื่อใช้ทังสเตนในการผลิตเหล็ก แต่เป็นเวลานานแล้วที่ไม่สามารถแนะนำการพัฒนาเหล่านี้ในอุตสาหกรรมได้เนื่องจากราคาโลหะที่สูง ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับโลหะผสมและเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงนำไปสู่การเปิดตัวเหล็กกล้าความเร็วสูงที่ Bethlehem Steel ตัวอย่างของโลหะผสมเหล่านี้ถูกนำเสนอครั้งแรกในปี 1900 ที่งานนิทรรศการโลกในปารีส
เทคโนโลยีการผลิตไส้หลอดทังสเตนและประวัติของมัน
ปริมาณการผลิตลวดทังสเตนมีส่วนแบ่งเล็กน้อยในทุกสาขาของการประยุกต์ใช้ทังสเตน แต่การพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการผลิตมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาโลหะผงของสารประกอบทนไฟ
ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2421 เมื่อสวอนได้สาธิตตะเกียงถ่านแปดและสิบหกเทียนในนิวคาสเซิล ได้มีการค้นหาวัสดุที่เหมาะสมกว่าสำหรับการทำไส้หลอด ตะเกียงถ่านอันแรกมีประสิทธิภาพเพียง 1 ลูเมน/วัตต์ ซึ่งเพิ่มขึ้นในอีก 20 ปีข้างหน้าโดยการปรับเปลี่ยนวิธีแปรรูปถ่านถึงสองเท่าครึ่ง ในปี พ.ศ. 2441 กำลังส่องสว่างของหลอดไฟดังกล่าวคือ 3 ลูเมน/วัตต์ ในสมัยนั้น เส้นใยคาร์บอนได้รับความร้อนโดยการผ่านกระแสไฟฟ้าในบรรยากาศที่มีไอไฮโดรคาร์บอนจำนวนมาก ในระหว่างการไพโรไลซิสของกระบวนการหลัง คาร์บอนที่ได้จะเข้าไปเติมเต็มรูพรุนและความผิดปกติของด้าย ทำให้ได้เงาโลหะที่สดใส
ในปลายศตวรรษที่ 19 ฟอน เวลส์บาค ประดิษฐ์เส้นใยโลหะสำหรับหลอดไส้หลอดแรก เขาทำจากออสเมียม (T pl = 2,700 ° C) เส้นใยออสเมียมมีประสิทธิภาพ 6 ลูเมน / วัตต์ อย่างไรก็ตาม ออสเมียมเป็นองค์ประกอบที่หายากและมีราคาแพงมากในกลุ่มแพลทินัม ดังนั้นจึงไม่พบการใช้งานอย่างกว้างขวางในการผลิตอุปกรณ์ในครัวเรือน แทนทาลัมซึ่งมีจุดหลอมเหลวที่ 2996°C ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในรูปของลวดดึงตั้งแต่ปี 1903 ถึง 1911 ต้องขอบคุณผลงานของ von Bolton แห่ง Siemens และ Halske ประสิทธิภาพของหลอดแทนทาลัมคือ 7 ลูเมน/วัตต์
ทังสเตนเริ่มใช้ในหลอดไส้ในปี พ.ศ. 2447 และแทนที่โลหะอื่นทั้งหมดด้วยความสามารถนี้ภายในปี พ.ศ. 2454 หลอดไส้ธรรมดาที่มีไส้หลอดทังสเตนมีการเรืองแสง 12 ลูเมน / วัตต์ และหลอดทำงานภายใต้ไฟฟ้าแรงสูง - 22 ลูเมน / วัตต์ หลอดฟลูออเรสเซนต์สมัยใหม่ที่มีแคโทดทังสเตนมีประสิทธิภาพประมาณ 50 ลูเมน/วัตต์
ในปี พ.ศ. 2447 บริษัท Siemens-Halske พยายามใช้กระบวนการวาดลวดที่พัฒนาขึ้นสำหรับแทนทาลัมกับโลหะทนไฟ เช่น ทังสเตนและทอเรียม ความแข็งแกร่งและการขาดความอ่อนตัวของทังสเตนทำให้กระบวนการทำงานไม่ราบรื่น อย่างไรก็ตาม ต่อมาในปี พ.ศ. 2456-2457 ปรากฏว่าสามารถรีดและดึงทังสเตนหลอมเหลวโดยใช้กระบวนการลดขนาดบางส่วนได้ อาร์คไฟฟ้าถูกส่งผ่านระหว่างแท่งทังสเตนและหยดทังสเตนที่หลอมละลายบางส่วนซึ่งวางอยู่ในเบ้าหลอมกราไฟต์ที่เคลือบด้านในด้วยผงทังสเตนและอยู่ในบรรยากาศไฮโดรเจน ดังนั้นจึงได้ทังสเตนหลอมเหลวหยดเล็ก ๆ เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10 มม. และยาว 20-30 มม. แม้ว่าจะมีปัญหา แต่ก็เป็นไปได้ที่จะทำงานร่วมกับพวกเขา
ในปีเดียวกัน Just และ Hannaman ได้จดสิทธิบัตรกระบวนการผลิตเส้นใยทังสเตน ผงโลหะละเอียดถูกผสมกับสารยึดเกาะอินทรีย์ ผลที่ได้คือการวางผ่านสปินเนอร์และให้ความร้อนในบรรยากาศพิเศษเพื่อขจัดสารยึดเกาะ และทำให้ได้เส้นใยละเอียดของทังสเตนบริสุทธิ์
กระบวนการอัดขึ้นรูปที่รู้จักกันดีได้รับการพัฒนาในปี 1906-1907 และใช้จนถึงต้นทศวรรษ 1910 ผงทังสเตนสีดำที่บดละเอียดมากผสมกับเด็กซ์ทรินหรือแป้งจนเป็นก้อนพลาสติก แรงดันไฮดรอลิกบังคับให้มวลนี้ผ่านตะแกรงเพชรบาง ๆ ด้ายที่ได้จึงมีความแข็งแรงพอที่จะพันบนแกนม้วนและทำให้แห้งได้ ต่อจากนั้น ด้ายถูกตัดเป็น "กิ๊บติดผม" ซึ่งได้รับความร้อนในบรรยากาศของก๊าซเฉื่อยจนถึงอุณหภูมิร้อนจัดเพื่อขจัดความชื้นที่ตกค้างและไฮโดรคาร์บอนที่เบาบาง "กิ๊บติดผม" แต่ละอันถูกยึดด้วยแคลมป์และให้ความร้อนในบรรยากาศไฮโดรเจนจนเรืองแสงสว่างโดยผ่านกระแสไฟฟ้า สิ่งนี้นำไปสู่การกำจัดสิ่งเจือปนที่ไม่ต้องการในขั้นสุดท้าย ที่อุณหภูมิสูง อนุภาคขนาดเล็กของทังสเตนจะหลอมรวมกันและสร้างเส้นใยโลหะแข็งที่สม่ำเสมอ ด้ายเหล่านี้มีความยืดหยุ่นแม้ว่าจะเปราะบาง
ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 Yust และ Hannaman พัฒนากระบวนการที่แตกต่างกันซึ่งมีความโดดเด่นในด้านความคิดริเริ่ม เส้นใยคาร์บอนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.02 มม. ถูกเคลือบด้วยทังสเตนโดยให้ความร้อนในบรรยากาศของไอไฮโดรเจนและไอเฮกซะคลอไรด์ของทังสเตน ด้ายที่เคลือบด้วยวิธีนี้ถูกทำให้ร้อนจนเรืองแสงสว่างในไฮโดรเจนภายใต้แรงดันที่ลดลง ในกรณีนี้ เปลือกทังสเตนและแกนคาร์บอนหลอมรวมกันอย่างสมบูรณ์ ก่อตัวเป็นทังสเตนคาร์ไบด์ ด้ายที่ได้จะมีสีขาวและเปราะ ต่อจากนั้น ไส้หลอดได้รับความร้อนในกระแสของไฮโดรเจน ซึ่งทำปฏิกิริยากับคาร์บอน เหลือเส้นใยขนาดเล็กที่เป็นทังสเตนบริสุทธิ์ เกลียวมีลักษณะเช่นเดียวกับที่ได้จากกระบวนการอัดขึ้นรูป
ในปี 1909 ชาวอเมริกันคนหนึ่ง คูลิดจ์เป็นไปได้ที่จะได้รับทังสเตนที่อ่อนตัวได้โดยไม่ต้องใช้สารตัวเติม แต่ด้วยความช่วยเหลือของอุณหภูมิที่เหมาะสมและการประมวลผลเชิงกล ปัญหาหลักในการได้รับลวดทังสเตนคือการเกิดออกซิเดชันอย่างรวดเร็วของทังสเตนที่อุณหภูมิสูงและการปรากฏตัวของโครงสร้างเม็ดในผลลัพธ์ของทังสเตน ซึ่งนำไปสู่ความเปราะบาง
การผลิตลวดทังสเตนสมัยใหม่เป็นกระบวนการทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อนและแม่นยำ วัตถุดิบคือทังสเตนผงที่ได้จากการลดแอมโมเนียมพาราทังสเตต
ผงทังสเตนที่ใช้ในการผลิตลวดจะต้องมีความบริสุทธิ์สูง โดยปกติแล้วจะมีการผสมผงทังสเตนจากแหล่งกำเนิดต่างๆ เพื่อเฉลี่ยคุณภาพของโลหะ พวกเขาผสมกันในโรงสี และเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชันของโลหะที่ได้รับความร้อนจากการเสียดสี กระแสของไนโตรเจนจะถูกส่งผ่านเข้าไปในห้อง จากนั้นแป้งจะถูกอัดในแม่พิมพ์เหล็กด้วยเครื่องอัดไฮดรอลิกหรือนิวแมติก (5-25 กก./ตร.มม.) หากใช้ผงปนเปื้อน แป้งจะเปราะและสารยึดเกาะอินทรีย์ที่ออกซิไดซ์ได้อย่างเต็มที่จะถูกเพิ่มเข้าไปเพื่อกำจัดผลกระทบนี้ ในขั้นตอนต่อไปจะทำการเผาแท่งเบื้องต้น เมื่อเครื่องอัดได้รับความร้อนและเย็นในการไหลของไฮโดรเจน สมบัติเชิงกลของวัสดุจะดีขึ้น คอมแพ็คยังคงค่อนข้างเปราะ และความหนาแน่นของมันคือ 60-70% ของความหนาแน่นของทังสเตน ดังนั้นแท่งจะถูกเผาด้วยอุณหภูมิสูง แท่งถูกยึดระหว่างหน้าสัมผัสที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ และในบรรยากาศของไฮโดรเจนแห้ง กระแสจะถูกส่งผ่านไปเพื่อทำให้ร้อนจนเกือบถึงจุดหลอมเหลว เนื่องจากการให้ความร้อน ทังสเตนจึงถูกเผาและความหนาแน่นเพิ่มขึ้นเป็น 85-95% ของผลึกหนึ่ง ในเวลาเดียวกัน ขนาดเกรนจะเพิ่มขึ้น ผลึกทังสเตนจะโตขึ้น ตามด้วยการตีขึ้นรูปที่อุณหภูมิสูง (1200-1500 ° C) ในเครื่องมือพิเศษ แท่งจะถูกส่งผ่านห้องซึ่งถูกบีบอัดด้วยค้อน เส้นผ่านศูนย์กลางของแท่งจะลดลง 12% สำหรับการผ่านหนึ่งครั้ง เมื่อหลอมโลหะ ผลึกทังสเตนจะยืดออก สร้างโครงสร้างไฟบริลลา หลังจากการตีขึ้นรูป การวาดลวดจะตามมา แท่งถูกหล่อลื่นและผ่านตะแกรงเพชรหรือทังสเตนคาร์ไบด์ ระดับของการสกัดขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของผลิตภัณฑ์ที่ได้ เส้นผ่านศูนย์กลางลวดที่ได้คือประมาณ 13 µm
คำปราศรัยเป็นต้นแบบของสื่อสารมวลชน
คำคมเกี่ยวกับนโปเลียน - dslinkov — LiveJournal
ฉันล้างแค้น คนที่อยู่บนรถปราบดินทำลายเมือง