Volfram: lastnosti in aplikacije

Poreklo imena

Wolframium ime izvira iz znane iz XVI stoletja, mineralna wolframite, ki je prevedena iz nemščine je zvenel kot "volk smetane". Ko kositer taljenje od njenih rude, ki vsebujejo volfram, reakcijsko pojavila med njimi s servo nastajanje pene poetično opisana kot sledi: "Tin požirala kot volk ovce poje". V XVIII stoletja švedščina kemik Sheeler je pri obdelavi mineralnih tungstena dušikove kisline najdemo v izdelkih iz reakcijske neznanega sive snovi s srebrno sijaj. Prvotni mineral je bil kasneje preimenovan v Scheelite, novi element pa je bil imenovan volfram. Do sedaj imajo Američani, Angleži in Francozi svojo staro švedsko oznako "težki kamen".

Vloge in metode pridobivanja

Ta element spada v skupino zelo redkih kovin in se v naravi pojavlja v obliki kompleksnih kisikovih spojin z železa, mangana, kalcija, svinca, bakra in redkih zemeljskih elementov. Ti minerali so del granitnih kamnin in koncentracija čiste snovi ne presega 2%. Največje vloge so našli v Kazahstanu, na Kitajskem, v Kanadi in v ZDA. Bolivija, Portugalska, Rusija, Uzbekistan in Južna Koreja sodelujejo tudi pri pridobivanju.

Pri pridobivanju volframa najprej obogatite svojo rudo in ločite dragocene komponente iz odpadne kamnine. Metoda obogatitve - mletje in flotacija, ki ji sledita magnetna ločitev in oksidativno žganje. Pripravljen sintran koncentrat s sodo, kar da topni natrijev volframit ali raztopino sode se izluži v avtoklavu pri visokih temperaturah pod tlakom, nevtraliziramo in oborjeni kot kalcijev volframata.

Od teh je že bil predelan volframov oksid, ki je bil očiščen iz večine nečistoč, kar se nato reducira z vodikom pri temperaturah okoli 700 ° C Rezultat tega je najbolj čist volumen v prahu. Da dobimo prašek trdno vlaknato strukturo, ga stisnemo v toku vodika, postopoma povečujemo temperaturo do skoraj tališča, tako da kovinska snov postane duktilna in voljna.

Fizikalne in kemijske lastnosti

Kovina ima volumen kocke kristalno mrežo, ima paramagnetne lastnosti in odpornost proti vakuumu. Tališče volframa je 3422 ° C, vrelo 5555 ° C, njegova gostota je 19,25 g / cm3, trdota 488 kg / mm² po Brinellu. V najčistejši obliki je podobna platini, pri temperaturi okoli 1600 ° C pa se razteza v tanko nit. Prikazuje visoko odpornost proti koroziji, v normalnih pogojih se ne spreminja v vodi in zraku, pri segrevanju na rdečo toploto (okoli 500 ° C) pa tvori šestvalentni oksid.

Volfram ne deluje s koncentrirano klorovodikovo kislino in razredčeno žveplovo kislino. Njegova površina je rahlo oksidirana z aqua regia in dušikovo kislino.

Raztopi se v vodikovem peroksidu, v mešanici fluorovodikove in dušikove kisline, v prisotnosti oksidantov reagira z alkalijami, sprošča veliko količino toplote. Preprosto združuje z ogljikom, ki tvori visoko trdnost karbida, vendar pri nizkih temperaturah kovina hitro oksidira in postane krhka. Najpogosteje se uporabljajo:

• trioksidi, imenovani volframovi anhidridi;
• soli, ki tvorijo polimerne anione;
• peroksidne spojine;
• spojine z žveplom, halogeni in ogljikom.

Aplikacije

Za metalurgijo je volfram osnova ognjevzdržnih materialov. Na pariški svetovni razstavi leta 1900 je bila javnosti prvič prikazana jekla z dodatki. točka kovine Visoka taljenja in duktilnost je nujna pri izdelavi filamentov za žarnice in drugih vakuumskih cevi coating tranzistorjev, ki se uporabljajo v zaslonih s tekočimi kristali, kakor tudi argon varilnih elektrod. Večina Gostota volframa mu dovoli, da postane osnova za podrobnosti balističnimi izstrelki,-prebojnimi naboji in školjk v topništva.

Volframove zlitine, ki jih proizvaja metalurgija prahu, odlikujejo trdota in toplotna odpornost, odpornost na kisline in odpornost proti obrabi. So obvezni sestavni deli najboljših vrst visoko legiranih jekel, kjer črke v imenu označujejo sestavo:

• WA - priključitev volframa z aluminijem in silicijom. Značilen z visoko začetno rekristalizacijsko temperaturo, močjo po žarjenju.
• WCu - Sestava z bakrom se uporablja za izdelavo visokonapetostnih stikal in tranzistorjev, v radarskih instalacijah in bipolarni elektroniki.
• WL - dodajanje lantanovega oksida poveča emisijske lastnosti.
• WLZ - volfram z lantanovim oksidom in cirkonijevim oksidom je idealen material za elektrode, ki delujejo pod visoko napetostjo.
• WZ - Volfram s cerijevim oksidom se uporablja kot material za varilne elektrode. Povečajo se karakteristike vžiga in življenjska doba.
• WM - zlitine volframa in molibdena. Ima visoko trdnost in pomaga vzdrževati plastičnost po žarjenju.
• WK - volfram z dodatkom kalija dobi dobro dimenzijsko stabilnost in odpornost proti lezenju.
• WRe - legiranje z renijem omogoča, da termočlenji iz tega jekla delujejo pri temperaturah nad 2000 ° C.

Edinstvene lastnosti omogočajo, da najboljša orodja za kirurgijo, tank oklep lupini in lupine, plošče za jopiče, kritičnih delov letal in vesoljski industriji, posode za shranjevanje radioaktivnih zabojnikov za odpadke za gojenje kristalov safirja. Volframovega karbida - temelj kompozitnih materialov s ponosnim imenom "zmago", njeno uporabo za stroje za obdelavo kovin, rudarstvu za vrtanje vrtine. V vakuumskih pečeh so grelni elementi termoelementa izdelani iz volframovih zlitin.

Njene spojine so postale razširjene kot katalizatorji in pigmenti v različnih kemičnih in barvnih industrijah. Uporaba volframovih soli disulfidov kot visokotemperaturnega maziva je povezana s tvorbo amorfnega žveplovega filma, ki pokriva brez kovinske površine. Za potrebe jedrske fizike se uporabljajo enojni kristali drugih volframov, ki so detektorji radioaktivnih emisij. Med tradicionalnimi nakitnimi nakitami se razširijo nišni izdelki iz volframovega karbida. Njihova polirana površina popolnoma odraža svetlobo in se imenuje "sivo ogledalo", ki je ni mogoče opraskati, upogniti in zlomiti.

Biološka vloga

Volfram nima veliko biološkega pomena. Nekatere bakterije imajo encime, ki jih vsebujejo. Zato so obstajale hipoteze, da je volfram sodeloval pri nastanku življenja v zgodnjih fazah. Nakit iz nje ne povzroča alergičnih reakcij, kovinski prah volframa pa pri vdihavanju draži sluznice organov nazofarinksa in človeškega grla.