Vonfram: ứng dụng, tính chất và đặc điểm hóa học

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Mẹ thiên nhiên đã ban tặng cho loài người những nguyên tố hóa học hữu ích. Một số trong số chúng được ẩn trong ruột của nó và được chứa với số lượng tương đối nhỏ, nhưng ý nghĩa của chúng lại rất đáng kể. Một trong số này là vonfram. Việc sử dụng nó là do tính chất đặc biệt của nó.

Câu chuyện nguồn gốc

Thế kỷ XVIII - thế kỷ khám phá ra bảng tuần hoàn - đã trở thành nền tảng trong lịch sử của kim loại này.

Trước đây, sự tồn tại của một chất nhất định, là một phần của đá khoáng, đã được chấp nhận, điều này đã ngăn cản quá trình nấu chảy các kim loại cần thiết từ chúng. Ví dụ, việc lấy thiếc rất khó nếu quặng chứa một nguyên tố như vậy. Sự chênh lệch nhiệt độ nóng chảy và các phản ứng hóa học dẫn đến sự hình thành bọt xỉ, làm giảm sản lượng thiếc.

Vào thế kỷ VIII, kim loại này được nhà khoa học Thụy Điển Scheele và anh em người Tây Ban Nha Eluard liên tiếp phát hiện ra. Điều này xảy ra do các thí nghiệm hóa học về quá trình oxy hóa của đá khoáng - scheelite và wolframite.

Được đăng ký trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố phù hợp với số hiệu nguyên tử 74. Một kim loại chịu lửa hiếm có nguyên tử làcó khối lượng là 183,84 là vônfram. Việc sử dụng nó là do các đặc tính bất thường đã được phát hiện trong thế kỷ 20.

Tìm ở đâu?

Xét về số lượng trong cung của trái đất, nó là "dân cư thưa thớt" và chiếm vị trí thứ 28. Nó là một thành phần của khoảng 22 khoáng chất khác nhau, nhưng chỉ có 4 trong số chúng là cần thiết để khai thác: scheelite (chứa khoảng 80% trioxide), wolframite, ferberite và hubnerite (mỗi loại chứa 75-77%). Thành phần của quặng thường chứa nhiều tạp chất, trong một số trường hợp, người ta tiến hành "khai thác" song song các kim loại như molypden, thiếc, tantali, v.v.. Các khoản tiền gửi lớn nhất là ở Trung Quốc, Kazakhstan, Canada, Hoa Kỳ, còn có ở Nga, Bồ Đào Nha, Uzbekistan.

Làm thế nào để họ có được nó?

Do tính chất đặc biệt, cũng như hàm lượng trong đá thấp nên công nghệ thu được vonfram tinh khiết khá phức tạp.

1. Tách từ, tách tĩnh điện hoặc tuyển nổi để làm giàu quặng đến nồng độ oxit vonfram 50-60%.
2. Cô lập 99% oxit bằng phản ứng hóa học với thuốc thử kiềm hoặc axit và tinh chế theo từng giai đoạn của kết tủa thu được.
3. Khử kim loại bằng cacbon hoặc hydro, tạo ra bột kim loại tương ứng.
4. Sản xuất thỏi hoặc bột thiêu kết.

Một trong những công đoạn quan trọng trong quá trình sản xuất các sản phẩm luyện kim là luyện bột. Nó dựa trên việc trộn các kim loại chịu lửa dạng bột, quá trình ép của chúng và quá trình thiêu kết sau đó. Bằng cách này, người ta thu được một số lượng lớn các hợp kim quan trọng về mặt công nghệ, bao gồm cả cacbua vonfram, ứng dụng của chúng chủ yếu được tìm thấy trong sản xuất công nghiệp các công cụ cắt có công suất và độ bền cao hơn.

Tính chất vật lý và hóa học

Vonfram là một kim loại chịu lửa và nặng có màu bạc với mạng tinh thể tập trung vào thân.

• Điểm nóng chảy - 3422 ˚С.
• Điểm sôi - 5555 ˚С.
• Mật độ - 19,25 g / cm3.

Nó là một chất dẫn điện tốt. Không từ hóa. Một số khoáng chất (chẳng hạn như scheelite) có thể phát quang.

Chịu được axit, các chất xâm thực ở nhiệt độ cao, ăn mòn và lão hóa. Vonfram cũng góp phần vô hiệu hóa ảnh hưởng của các tạp chất tiêu cực trong thép, cải thiện khả năng chịu nhiệt, chống ăn mòn và độ tin cậy của nó. Việc sử dụng các hợp kim sắt-carbon như vậy được chứng minh bởi khả năng sản xuất và khả năng chống mài mòn của chúng.

Tính chất cơ học và công nghệ

Vonfram là một kim loại cứng, bền. Độ cứng của nó là 488 HB, độ bền kéo là 1130-1375 MPa. Khi nguội không dẻo. Ở nhiệt độ 1600 ˚С, độ dẻo tăng lên đến trạng thái tuyệt đối dễ bị áp lực xử lý: rèn, cán, kéo. Được biết, 1 kg kim loại này có thể tạo ra một sợi chỉ với tổng chiều dài lên tới 3 km.

Gia công khó khăn do độ cứng quá cao vàsự mong manh. Để khoan, tiện, phay, vật liệu cacbua vonfram-coban được sử dụng, được chế tạo bằng luyện kim bột. Ít thường xuyên hơn, ở tốc độ thấp và các điều kiện đặc biệt, các dụng cụ làm bằng thép vonfram hợp kim tốc độ cao được sử dụng. Các nguyên tắc cắt tiêu chuẩn không được áp dụng, vì thiết bị hao mòn rất nhanh và các vết nứt vonfram đã qua xử lý. Các công nghệ sau được áp dụng:

1. Xử lý hóa chất và ngâm tẩm lớp bề mặt, bao gồm cả việc sử dụng bạc cho mục đích này.
2. Làm nóng bề mặt với sự trợ giúp của lò nung, ngọn lửa khí, dòng điện 0,2 A..
3. Cắt vonfram bằng vật liệu dễ nung chảy.

Mài và mài nên được thực hiện bằng công cụ kim cương và elbor, ít thường xuyên hơn.

Hàn kim loại chịu lửa này được thực hiện chủ yếu dưới tác dụng của hồ quang điện, điện cực vonfram hoặc cacbon trong lớp khí trơ hoặc chất lỏng che chắn. Hàn tiếp xúc cũng có thể.

Nguyên tố hóa học đặc biệt này có những đặc điểm khiến nó nổi bật giữa đám đông. Vì vậy, chẳng hạn, được đặc trưng bởi khả năng chịu nhiệt và chống mài mòn cao, nó cải thiện chất lượng và tính chất cắt của thép hợp kim chứa vonfram và điểm nóng chảy cao của nó giúp sản xuất dây tóc cho bóng đèn và điện cực để hàn.

Đơn

Độ hiếm, tính bất thường và tầm quan trọng quyết định việc sử dụng rộng rãi trong công nghệ hiện đại của một kim loại có tên là Vonfram - vonfram. Thuộc tính và ứng dụng phù hợp với chi phí và nhu cầu cao. Điểm nóng chảy cao, độ cứng, độ bền, khả năng chịu nhiệt và khả năng chống lại sự tấn công và ăn mòn của hóa chất, chống mài mòn và các tính năng cắt là những con át chủ bài chính của nó. Các trường hợp sử dụng:

1. Filaments.
2. Hợp kim thép để tạo ra hợp kim sắt-cacbon tốc độ cao, chịu mài mòn, chịu nhiệt và chịu nhiệt, được sử dụng để sản xuất máy khoan và các công cụ khác, đột lỗ, lò xo và lò xo, đường ray.
3. Sản xuất hợp kim cứng "dạng bột", chủ yếu được sử dụng làm công cụ cắt, khoan hoặc ép chịu mài mòn cao.
4. Điện cực dùng cho hàn TIG và điện trở.
5. Sản xuất các bộ phận cho kỹ thuật tia X và vô tuyến, các loại đèn kỹ thuật khác nhau.
6. Sơn dạ quang đặc biệt.
7. Dây và các bộ phận cho ngành công nghiệp hóa chất.
8. Nhiều thứ nhỏ thực tế khác nhau, ví dụ như đồ gá để câu cá.

Các hợp kim khác nhau có chứa vonfram đang trở nên phổ biến. Phạm vi của những vật liệu như vậy đôi khi rất đáng ngạc nhiên - từ kỹ thuật nặng đến công nghiệp nhẹ, nơi sản xuất các loại vải có đặc tính đặc biệt (ví dụ: chống cháy).

Không có vật liệu phổ thông. Mỗi nguyên tố đã biết và hợp kim được tạo ra đều được phân biệt bởi tính độc nhất và sự cần thiết của chúng đối với một số lĩnh vực đời sống và công nghiệp. Tuy nhiên, một số trong số chúng có các tính chất đặc biệt khiến các quá trình trước đây không khả thi có thể thực hiện được. Một trong những kim loại như vậy là vonfram. Ứng dụng của nó không đủ rộng, như thép, nhưng mỗi tùy chọn đều cực kỳ hữu ích và cần thiết cho nhân loại.