Volfram: omadused, tootmine, rakendused ja sulamid

Volfram on tuhm hõbedane metall, millel on mis tahes puhta metalli kõrgeim sulamistemperatuur. Tuntud ka kui Wolfram, millest element võtab oma sümboli, W, volfram on purunemiskindlam kui teemant ja on palju kõvem kui teras.

Selle tulekindla metalli ainulaadsed omadused - tugevus ja vastupidavus kõrgetele temperatuuridele - muudavad selle ideaalseks kasutamiseks paljudes kaubandus- ja tööstusrakendustes.

• Aatomisümbol: W
• Aatomarv: 74
• Elementide kategooria: siirdemetall
• Tihedus: 19,24 grammi / sentimeeter³
• Sulamistemperatuur: 3422 ° C (6192 ° F).
• Keemispunkt: 5555 ° C (10031 ° F)
• Mohi kõvadus: 7.5

Volfram ekstraheeritakse peamiselt kahte tüüpi mineraalidest, wolframiidist ja scheeliidist. Kuid ka volframi ringlussevõtt moodustab umbes 30% kogu tarnest. Hiina on maailma suurim metalli tootja, pakkudes üle 80% kogu maailma tarnest.

Kui volframimaak on töödeldud ja eraldatud, saadakse keemiline vorm ammooniumparatungstate (APT). APT-d saab kuumutada vesinikuga, moodustades volframoksiidi, või reageerib see süsinikuga temperatuuril üle 1925 ° F (1050 ° C), saades metalli volframiks.

Volframi peamine kasutusala on enam kui 100 aasta jooksul olnud hõõglampides hõõgniit. Väikese koguse kaalium-alumiiniumsilikaadiga segatud volframipulber paagutatakse kõrgel temperatuuril toota traatfilament, mis asub lambipirnide keskel ja mis valgustavad miljoneid kodusid ümber maailm.

Tänu volframi võimele säilitada oma kuju kõrgetel temperatuuridel, kasutatakse volframfilamente nüüd ka erinevates kodumajapidamises kasutatavad seadmed, sealhulgas lambid, prožektorid, elektriahju kütteelemendid, mikrolaineahjud ja röntgenikiirgus torud.

Metalli vastupidavus intensiivsele kuumusele muudab selle ideaalseks ka termopaaride ja elektriliste kontaktide jaoks kaarehjudes ja keevitusseadmetes. Rakendused, mis nõuavad kontsentreeritud massi või raskust, näiteks vastukaalud, kalastamise vaadid ja noolemängud, kasutavad sageli volframi selle tiheduse tõttu.

Volframkarbiidi toodetakse kas ühe volframi aatomi sidumisel ühe süsiniku aatomiga (tähistatud keemilise sümboliga WC) või kahe volframi aatomiga ühe süsiniku aatomiga (W2C). Selleks kuumutatakse süsinikuga volframpulbrit temperatuuril 2550 ° F kuni 2900 ° F (1400 ° C kuni 1600 ° C) vesiniku gaasivoolus.

Mohi kõvadusskaala järgi (ühe materjali võime mõõta teist kraapida) on volframkarbiidi kõvadus 9,5, mis on vaid pisut väiksem kui teemandil. Sel põhjusel paagutatakse volfram (töötlemiseks ja lõikamiseks kasutatavate toodete valmistamiseks protsess, mis nõuab pulbri vormi pressimist ja kuumutamist kõrgel temperatuuril).

Tulemuseks on materjalid, mis võivad töötada kõrge temperatuuri ja stressi tingimustes, näiteks puurid, treipingi tööriistad, freesid ja soomust läbistav laskemoon.

Tsementeeritud karbiidi valmistamiseks kasutatakse volframkarbiidi ja koobalt pulber. Seda kasutatakse ka kulumiskindlate tööriistade, näiteks mäetööstuses kasutatavate tööriistade tootmiseks. Tunnelipuurmasin, mida kasutati Suurbritannia ja Euroopa vahelise kanalitunneli kaevamiseks, oli tegelikult varustatud peaaegu 100 tsementeeritud karbiidotsikuga.

Volframmetalli saab nende tugevuse ja kulumiskindluse suurendamiseks kombineerida teiste metallidega korrosioon. Terassulamid sisaldavad nende kasulike omaduste jaoks sageli volframi. Kiiretes rakendustes kasutatav teras - need, mida kasutatakse lõike- ja töötlemisseadmetes nagu saelehed - sisaldab umbes 18% volframi.

Rakettmootoripihustite tootmisel kasutatakse ka volfram-terasest sulameid, millel peavad olema kõrged kuumuskindlad omadused. Muud volframisulamid hõlmavad stelliiti (koobalt, kroom ja volfram), mida kasutatakse laagrites ja kolbides vastupidavuse ja kulumiskindlus ja Hevimet, mis saadakse volframisulamist pulbri paagutamisel ja mida kasutatakse laskemoona, viskamise tünnide ja golfi jaoks klubid.

Koobaltist valmistatud supersulamid, rauda või nikkelkoos volframiga saab kasutada lennukite turbiinilabade tootmiseks.