Температура плавления вольфрама: Вольфрам | Plansee

alexxlab | 21.06.1985 | 0 | Разное

Содержание

Вольфрам | Plansee

Вольфрам применяется везде, где приходится работать с высокой температурой. Ведь по жаропрочности с ним не сравнится ни один другой металл! У вольфрама из всех металлов самая высокая температура плавления и, соответственно, самая высокая рабочая температура. Он также отличается исключительно низким коэффициентом теплового расширения и высоким уровнем стабильности формы. Вольфрам практически неразрушим. Из этого материала мы изготавливаем, например, компоненты для высокотемпературных печей, ламп, медицинской техники и систем нанесения тонких покрытий.

Атомный номер74
Номер CAS7440-33-7
Атомная масса183,84 [г/моль]
Точка плавления3420 °C
Точка кипения5555 °C
Плотность при 20 °C19,25 [г/см3]
Кристаллическая структура
кубическая объемноцентрированная
Коэффициент линейного теплового расширения при 20 °C
4,4 × 10-6 [м/(мК)]
Теплопроводность при 20 °C
164 [Вт/(мК)]
Удельная теплоемкость при 20 °C0,13 [Дж/(гК)]
Электропроводность при 20 °C18,2 × 106 [См/м]
Удельное электрическое сопротивление при 20 °C0,055 [(Ом·мм2)/м]

Ассортимент материалов

Чистый вольфрам или сплав?

Качеству нашей продукции можно доверять. При производстве вольфрамовых изделий методом порошковой металлургии мы собственными силами выполняем весь технологический процесс — от подготовки металлического порошка до выпуска конечного продукта. В качестве сырья используется только чистейший оксид вольфрама. Так мы гарантируем исключительную чистоту материала. Мы гарантируем степень чистоты вольфрама 99,97 % (чистота металла без молибдена). Остаток преимущественно составляют следующие элементы: 

Элемент Типичное макс. значение
[мкг/г]
Гарантированное макс. значение
[мкг/г]
Al 1 15
Cr 3 20
Cu 1
10
Fe 8
30
K 1
10
Mo 12 100
Ni
2
20
Si 1
20
C 6
30
H 0 5
N 1
5
O 2
20
Cd 1 5
Hg 0 1
Pb 1
5

Присутствие Сr (VI) и органических примесей исключено в принципе из-за процесса производства (многократная термообработка при температуре выше 1000 °C в атмосфере Н2)

Материал Химический состав (масс. %)
W (чистый) > 99,97 % W
W-UHP (высокой чистоты) > 99,9999 % W
WK65
60–65 мкг/г K
WVM 30–70 мкг/г K
WVMW 15–40 мкг/г K
WL WL05
WL10
WL15
WL20
0,5 % La2O3
1,0 % La2O3
1,5 % La2O3
2,0 % La2O3
WC20   2,0 % CeO2
WRe
WRe05
WRe26
5,0 % Re
26,0 % Re
WCu* 10–40 % Cu
Тяжелые сплавы высокой плотности
на основе вольфрама*
Densimet®
Inermet®
Denal®
1,5–10 % Ni, Fe, Mo
5–10 % Ni, Cu
2,5–10 % Ni, Fe, Co

* Подробную информацию о наших металломатричных композитах на основе вольфрама можно найти на странице материалов W-MMC.

Мы оптимизируем свойства вольфрам в зависимости от планируемого применения. За счет различных легирующих добавок можно регулировать следующие характеристики:

  • физические свойства (температура плавления, плотность, электропроводность, теплопроводность, тепловое расширение, работа выхода электронов и др.)
  • механические свойства (прочность, ползучесть, пластичность и др.)
  • химические свойства (коррозионная стойкость, пригодность к обработке травлением)
  • обрабатываемость (механическая обработка, поведение при деформации, свариваемость)
  • рекристаллизационные свойства (температура рекристаллизации)

Но это еще не все! Используя особые технологии производства, мы можем изменять и другие свойства вольфрама в широком диапазоне. Результат: вольфрамовые сплавы с различным набором свойств, максимально адаптированные к требованиям конкретной области применения.

  • WK65 (вольфрам-калий)

    Мы добавляем в вольфрам 60–65 мкг/г калия и используем получаемый материал для производства проволоки с вытянутой многослойной микроструктурой. Такая микроструктура придает материалу превосходные высокотемпературные свойства, например хорошее сопротивление ползучести и стабильность формы. При использовании специальных технологий производства материал WK65 может выдерживать больше нагрузок, чем WVM.

  • WVM (вольфрам для вакуумной металлизации)

    Сплав WVM состоит практически из чистого вольфрама, легированного минимальным количеством калия. Мы выпускаем WVM преимущественно в форме прутков и проволоки, которые идут на изготовление спиралей испарителей, нитей накала и компонентов оборудования для эпитаксии. Также выпускается листовой WVM, из которого изготавливают лодочки испарителей. Благодаря легированию специальными присадками и продуманной термомеханической обработке материал получает многослойную «штапельную» микроструктуру, которая обеспечивает повышенную стабильность формы при высокой температуре.

  • WVMW (WVM-вольфрам)

    Материалы WVMW и S-WVMW были разработаны специально для изготовления анодов диаметром более 15 мм в короткодуговых лампах. Для обоих композитов мы применяем практически чистый вольфрам с небольшой добавкой калия. S-WVMW идеально подходит для стержней диаметром больше 30 мм. Специальные технологии производства, которые мы используем для изготовления S-WVMW, позволяют добиваться высокой плотности материала в стержневом сердечнике.

  • WL (вольфрам – оксид лантана)

    Мы добавляем в наш вольфрам 0,5, 1,0, 1,5 или 2 масс. % оксида лантана (La2O3), чтобы повысить его сопротивление ползучести и температуру рекристаллизации. Наш материал WL также легче поддается механической обработке благодаря равномерному распределению частиц оксида в его структуре. Работа выхода электронов у WL значительно ниже, чем у чистого вольфрама. По этой причине WL широко используется для изготовления источников ионов и электродов ламп.

  • WC20 (вольфрам – оксид церия)

    Композит WC20 применяется для изготовления сварочных электродов. Мы добавляем в вольфрам 2 масс. % оксида церия и получаем материал с более низкой работой выхода электронов, улучшенными характеристиками зажигания и увеличенным ресурсом по сравнению с чистым вольфрамом.

  • WRe (вольфрам-рений)

    Для обеспечения большей пластичности и более низкой температуры перехода из хрупкого в вязкое состояние мы легируем вольфрам рением. Помимо прочего, вольфрам-рений имеет более высокую температуру рекристаллизации и более высокое сопротивление ползучести. Мы используем WRe в стандартных составах — WRe05 и WRe26 — в качестве материала для термоэлементов, которые должны выдерживать температуру более 2000 °C. Этот материал также используется в аэрокосмической промышленности.

Свойства

Хорош во всех отношениях. Свойства вольфрама

Вольфрам относится к группе тугоплавких металлов, то есть металлов, температура плавления которых выше, чем у платины (1772 °C). В тугоплавких металлах энергия связи между отдельными атомами особенно высока. Такие металлы отличаются высокой температурой плавления и одновременно низким давлением пара, хорошей жаропрочностью, а в случае вольфрамо-медных композитов — еще и высоким модулем упругости. Для них также характерны низкий коэффициент теплового расширения и относительно высокая плотность.

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов, а также чрезвычайно высокий модуль упругости. В целом его свойства аналогичны молибдену. Оба металла относятся к одной группе в периодической системе химических элементов. Однако некоторые свойства вольфрама более ярко выражены по сравнению с молибденом. Благодаря превосходным термическим свойствам вольфрам легко выдерживает самые высокие температуры.

Чтобы придать выпускаемому вольфраму и его сплавам нужные свойства, мы используем разные виды и количества легирующих элементов и соответствующим образом настраиваем технологический процесс.

Мы используем преимущественно легированные вольфрамовые материалы. Например, в WVM и WК65 добавляется небольшое количество калия. Калий положительно влияет на механические свойства материала, особенно при высоких температурах. Добавлением La2O3 можно не только улучшить обрабатываемость сплава, но и, что особенно важно, снизить работу выхода электронов, что позволит использовать вольфрам для изготовления катодов.

Рений мы добавляем, чтобы повысить пластичность вольфрама. Медь же улучшает электропроводность материала. Благодаря хорошей обрабатываемости наши тяжелые сплавы подходят также для производства изделий сложной геометрии. Они могут использоваться, например, в качестве материала для экранирующих пластин или амортизирующих и абсорбирующих компонентов.

  • Какими физическими свойствами обладает вольфрам?

    Вольфрам обладает самой высокой точкой плавления среди всех тугоплавких металлов, довольно низким коэффициентом теплового расширения и относительно высокой плотностью. Нельзя также не отметить хорошую электропроводность и превосходную теплопроводность этого металла. Все эти свойства выражены в вольфраме гораздо сильнее, чем в молибдене. В периодической системе химических элементов вольфрам отнесен к той же группе, что и молибден, но располагается на период ниже.

    Физические свойства вольфрама также зависят от температуры. Ниже приведены сравнительные графики основных характеристик материала.

    На графике (вверху справа, в виде синей полосы разброса) показаны значения коэффициента эмиссии вольфрама в зависимости от температуры (взяты из публикаций и научных трудов). Значения коэффициента эмиссии, определенные экспериментально на образцах Plansee в стандартном состоянии поставки, находятся в верхней части полосы разброса.

  • Какими механическими свойствами обладает вольфрам?

    Мы регулируем чистоту материала, определяем вид и количество легирующих компонентов и изменяем микроструктуру вольфрама путем особой термомеханической обработки, сочетающей в себе термообработку и формование. В результате получаем оптимальные материалы с нужным набором механических свойств для конкретных задач. Вольфрам по своим механическим свойствам сходен с молибденом. Как и в случае с молибденом, эти свойства зависят от температуры испытания. Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов: 3420 °C. Высокая теплостойкость и высокий модуль упругости обуславливают хорошее сопротивление ползучести.

    Как и молибден, вольфрам имеет кубическую объемноцентрированную кристаллическую решетку и, следовательно, такой же характерный переход из хрупкого в вязкое состояние. Температуру перехода из хрупкого в вязкое состояние можно снизить путем деформации и легирования. Прочность возрастает с увеличением степени деформации. Однако, в отличие от других металлов, пластичность при этом также увеличивается. Для улучшения пластичности в вольфрам чаще всего добавляют рений.

    Легирование

    Легирование пришло к нам из латинского языка (ligare — «связывать») через немецкий (legieren — «сплавлять»). В металлургии под легированием понимается введение одного или нескольких легирующих элементов, содержание которых часто измеряется в микрограммах. Также часто используется термин «микролегирование». Содержание добавок при таком легировании достигает нескольких сотен микрограммов. Количество добавок часто измеряют в миллионных долях, обозначаемых как «ppm». Термин ppm происходит от английского parts per million, что означает «частей на миллион», т.е. 10

    -6.

    Если вы планируете использовать вольфрам при высоких температурах, следует учитывать его температуру рекристаллизации. Ведь при повышении степени рекристаллизации снижается не только его прочность, но и пластичность. Легирование мелкими частицами оксида (например, оксида лантана или оксида церия) повышает температуру рекристаллизации и сопротивление ползучести вольфрама. Чем сильнее давление деформации, тем ощутимее действие оксидов, структура которых при термомеханической обработке становится еще более мелкозернистой.

    В таблице приведена температура рекристаллизации наших вольфрамовых материалов при различной степени деформации.

    МатериалТемпература [°C] при 100 % рекристаллизации (длительность отжига — 1 час)
     Степень деформации = 90 %Степень деформации = 99,99 %
    W (чистый)1350
    WVM2000
    WL1015002500
    WL1515502600
    WRe051700
    WRe261750

    При работе с вольфрамом необходимо тонкое чутье. Формование без обработки резанием, такое как гибка или отбортовка, должно осуществляться при температуре выше точки перехода из хрупкого в вязкое состояние. У вольфрама эта температура выше, чем у молибдена. Чем толще обрабатываемый лист, тем больше должна быть температура предварительного нагрева. Для резки и штамповки температура предварительного нагрева должна быть выше, чем для отбортовки. Вольфрам с трудом поддается машинной обработке. А вот наши сплавы вольфрама с оксидом лантана обрабатывать легче. Тем не менее уровень износа инструмента при этом также очень высок, что может привести к выщерблению. Если у вас остались вопросы по механической обработке тугоплавких металлов, наши опытные специалисты всегда готовы вас проконсультировать.

  • Какими химическими свойствами обладает вольфрам?

    При относительной влажности ниже 60 % вольфрам устойчив к коррозии. В более влажном воздухе на нем образуются цветные налеты, но менее выраженные, чем у молибдена. Стеклянные расплавы, водород, азот, инертные газы, металлические расплавы и оксидные керамические расплавы воздействуют на вольфрам незначительно, даже при очень высоких температурах, если они не содержат дополнительных окислителей.

    В таблице ниже приведены антикоррозионные свойства вольфрама. Если не указано иное, эти данные относятся к чистым растворам, не содержащих воздуха или азота. Инородные химически активные вещества даже в незначительных концентрациях могут сильно влиять на стойкость к коррозии. У вас есть вопросы по такой сложной проблеме, как коррозия? К вашим услугам наш опыт и собственная лаборатория по исследованию коррозии.

    СРЕДА УСТОЙЧИВ (+), НЕУСТОЙЧИВ (-) ПРИМЕЧАНИЕ
    Вода    
    Холодная и теплая вода < 80 °C +  
    Горячая вода > 80 °C, деаэрированная +  
    Пар до 700 °C +  
    Кислоты    
    Плавиковая кислота, HF +
    < 100 °C
    Соляная кислота, HCI +  
    Фосфорная кислота, H3PO4 + < 270 °C
    Серная кислота, H2SO4 + < 70 %, < 190 °C
    Азотная кислота, HNO3 +  
    Царская водка, HNO3 + 3 HCl + < 30 °C
    Органические кислоты +  
    Щелочи    
    Раствор аммиака, NH4OH +  
    Гидроксид калия, KOH + < 50 %, < 100 °C
    Гидроксид натрия, NaOH + < 50 %, < 100 °C
    Галогены    
    Фтор, F2  
    Хлор, Cl2 + < 250 °C
    Бром, Br2 + < 450 °C
    Йод, I2 + < 450 °C
    Неметаллы    
    Бор, B + < 1200 °C
    Углерод, C + < 1200 °C
    Кремний, Si + < 900 °C
    Фосфор, P + < 800 °C
    Сера, S + < 500 °C
    Газы*    
    Аммиак, NH3 + < 1000 °C
    Монооксид углерода (окись углерода), CO + < 1400 °C
    Диоксид углерода (углекислый газ), CO2 + < 1200 °C
    Углеводороды + < 1200 °C
    Воздух и кислород, O2 + < 500 °C
    Инертные газы (He, Ar, N2) +  
    Водород, H2 +  
    Водяной пар + < 700 °C
    * Особое значение имеет точка росы газа. Влажность может привести к окислению.
    Плавление    
    Стекловарение* + < 1700 °C
    Алюминий, Al +
    < 700 °C
    Бериллий, Be  
    Висмут, Bi + < 1400 °C
    Цезий, Cs + < 1200 °C
    Церий, Ce + < 800 °C
    Медь, Cu + < 1300 °C
    Европий, Eu + < 800 °C
    Галлий, Ga + < 1000 °C
    Золото, Au + < 1100 °C
    Железо, Fe  
    Свинец, Pb + < 1100 °C
    Литий, Li + < 1600 °C
    Магний, Mg + < 1000 °C
    Ртуть, Hg + < 600 °C
    Никель, Ni  
    Плутоний, Pu + < 700 °C
    Калий, K + < 1200 °C
    Рубидий, Rb + < 1200 °C
    Самарий, Sm + < 800 °C
    Скандий, Sc + < 1400 °C
    Серебро, Ag +  
    Натрий, Na + < 600 °C
    Олово, Sn + < 980 °C
    Уран, U + < 900 °C
    Цинк, Zn + < 750 °C
    Материалы для печестроения    
    Оксид алюминия, Al2O3 + < 1900 °C
    Оксид бериллия, BeO + < 2000 °C
    Графит, C + < 1200 °C
    Магнезит, MgCO3 + < 1600 °C
    Оксид магния, MgO + < 1600 °C
    Карбид кремния, SiC + < 1300 °C
    Оксид циркония, ZrO2 + < 1900 °C

    Коррозионная стойкость вольфрама

Вольфрамовые сплавы в сравнении с чистым вольфрамом
 
  W
WK65
WVM
WL
Содержание легирующих элементов (в
массовых процентах)
99,97 % Вт 60–65 мкг/г K 30–70 мкг/г K
0,5 % La2O3
1,0 % La2O3
1,5 % La2O3
2,0 % La2O3
Теплопроводность
Стойкость к высоким температурам /
сопротивление ползучести
++ ++
+
+
Температура рекристаллизации ++ ++ +
Мелкозернистость + + +
Пластичность
+ + +
Обрабатываемость/деформируемость
+ + ++
Работа выхода электронов

∼ на уровне чистого W + выше, чем у чистого W ++ значительно выше, чем у чистого W – ниже, чем у чистого W — значительно ниже, чем у чистого W

 
  WC20 WRe WCu
Содержание легирующих элементов (в
массовых процентах)
2 % CeO2 5 % / 26 % Re 10–40 % Cu
Теплопроводность
+
Стойкость к высоким температурам /
сопротивление ползучести
+ +
Температура рекристаллизации + +  
Мелкозернистость +  
Пластичность
+ ++ ++
Обрабатываемость/деформируемость
++ + ++
Работа выхода электронов   +
 

∼ на уровне чистого W + выше, чем у чистого W ++ значительно выше, чем у чистого W – ниже, чем у чистого W — значительно ниже, чем у чистого W

Особенности и область применения

Показатели качества

Благодаря уникальным свойствам вольфрам находит особое применение в промышленности. Ниже представлены три примера его использования.

  • Отличное сопротивление ползучести и высокая чистота

    Из нашего вольфрама получаются отличные тигли для плавления и отверждения в отрасли выращивания кристаллов сапфира. Высокая чистота материала предотвращает загрязнение кристаллов, а хорошее сопротивление ползучести гарантирует постоянство формы. Даже самые высокие температуры не влияют на результат процесса.

  • Исключительная чистота материала и хорошая электропроводность

    Самый низкий коэффициент теплового расширения среди всех металлов и хорошая электропроводность делают вольфрам идеальным материалом для тонких покрытий. Хорошая электропроводность и низкая степень диффузии в соседние слои делают вольфрам незаменимым в тонкопленочных транзисторах, например тех, которые используются в экранах TFT-LCD. Разумеется, материал высочайшей чистоты для покрытий в виде мишеней для напыления можно приобрести у нас. Ни у одного из других производителей вы не найдете вольфрамовые мишени в таком широком диапазоне форматов.

  • Длительный срок службы и самая высокая температура плавления

    Благодаря длительному сроку службы при самых высоких температурах наши вольфрамовые тигли и стержни оправок легко выдерживают даже воздействие расплавленного кварцевого стекла. Использование вольфрама высокой степени чистоты позволяет избежать образования пузырьков и обесцвечивания кварцевого расплава.

Добыча

Естественные месторождения и переработка руды

Вольфрам был впервые обнаружен в Средние века в Рудных горах (на границе между Саксонией и Богемией) в процессе восстановления олова. Однако в то время он считался нежелательным сопутствующим элементом. Вольфрамовая руда способствовала образованию шлака в процессе восстановления олова и тем самым снижала выход олова из руды. Название металла произошло от немецкого Wolf Rahm — волчья слюна, поскольку считалось, что его руда «пожирает олово, как волк съедает овцу». В 1752 году химик Аксель Фредрик Кронштедт открыл тяжелый металл, который назвал Tung Sten, что в переводе с шведского означает «тяжелый камень». Лишь спустя 30 лет Карлу Вильгельму Шееле удалось получить вольфрамовую кислоту из руды. И всего спустя два года ассистенты Шееле — братья Хуан Хосе и Фаусто де Элюар — восстановили триоксид вольфрама, получив чистый вольфрам. Сегодня именно эти два брата считаются настоящими открывателями вольфрама. Название wolframium и соответствующий химический знак W были предложены Йёнсом Якобом Берцелиусом.

В природе вольфрамовая руда в основном встречается в виде вольфрамита ((Fe/Mn)WO4) и шеелита (CaWO4). Крупнейшие месторождения вольфрама находятся в Китае, России и США. В Австрии также есть шеелит, он добывается в Миттерзилле в районе Фельбертауэрн.

В зависимости от месторождения вольфрамовые руды содержат от 0,3 до 2,5 массового процента WO3. Путем дробления, шлифовки, флотации и обжига можно увеличить содержание WO3 примерно до 60 %. Оставшиеся примеси устраняются путем гидролиза раствором едкого натра. Полученный вольфрамат натрия превращают в паравольфрамат аммония (APW) в процессе ионообменной экстракции.

Восстановление производится в водородной атмосфере при температуре от 500 до 1000 °C:

WO­­3+ 3H2 › W + 3H2O

 

 

Наша аффилированная компания GTP специализируется на переработке, извлечении и восстановлении паравольфрамата аммония (APW). GTP поставляет нам металлический вольфрам высокой чистоты и стабильно высокого качества.

На страницу GTP
Закупки в соответствии с RMAP

Часть поставляемого на рынки вольфрама происходит из так называемых «конфликтных источников», то есть добывается в зонах военных конфликтов: прежде всего в Демократической Республике Конго (ДРК) и соседних странах. Мы осознаем свою ответственность перед обществом и принципиально не используем сырье, которое может быть связано с такими конфликтами.

По собственной инициативе мы подтверждаем безупречное происхождение нашего вольфрама особым сертификатом. В этом документе в соответствии с инициативой RMI (Responsible Minerals Initiative), ранее известной как CFSP, подтверждается использование вольфрамового сырья из этически благонадежных источников. Аудиторский комитет RBA и GeSI подтвердил, что зарегистрированная в Тованде компания Global Tungsten & Powders (GTP) — часть Plansee Group — закупает вольфрам в соответствии с требованиями RMAP. Для клиентов Plansee этот сертификат также является независимым доказательством того, что Plansee Group получает вольфрам из бесконфликтных источников.

Подробнее о принципе устойчивости

Производственный процесс

Как все это делается? Методами порошковой металлургии!

Что такое порошковая металлургия? В настоящее время, как известно, большинство промышленных металлов и сплавов, таких как сталь, алюминий и медь, получают в виде черновых отливок с использованием литейных форм. В порошковой металлургии плавление не применяется: изделия создаются путем прессования металлических порошков и последующей термической обработки (спекания) ниже температуры плавления материала. Три важные составляющие порошковой металлургии — металлический порошок, прессование, спекание. Все эти составляющие находятся под нашим полным контролем, и мы можем оптимизировать их собственными силами.

Почему мы выбрали порошковую металлургию? Порошковая металлургия позволяет получать материалы с температурой плавления более 2000 °C. Производство будет экономически выгодным даже при выпуске небольших объемов продукции. Порошковые смеси с индивидуально подобранным составом позволяют получать исключительно однородные материалы с регулируемыми свойствами.

Вольфрамовый порошок смешивается с легирующими присадками (если таковые предусмотрены) и подвергается холодному изостатическому прессованию с давлением до 2000 бар. Полученная прессовка спекается в специальных печах при температуре выше 2000 °C. При этом формируется особая микроструктура и значительно увеличивается плотность материала. Особые свойства (высокую жаропрочность и твердость либо специальные характеристики текучести) нашим материалам придают верно подобранные методы формования, такие как ковка, прокатка, волочение. Идеальная согласованность всех этапов производства — вот секрет высочайшего качества нашей продукции, непревзойденной чистоты материалов и полного соответствия самым жестким стандартам.

    Восстановление

    Смешивание, плавление

    Прессование

    Спекание

    Формовка

    Термообработка

    Механическая обработка

    Контроль качества

    Повторное использование

ОксидMolymet (Чили) — крупнейшая в мире компания по переработке молибденовых рудных концентратов и наш основной поставщик триоксида молибдена. Plansee Group является акционером Molymet с долей участия 21,15 %. Global Tungsten & Powders (США) — подразделение Plansee Group и наш основной поставщик вольфрамового порошка.

Ассортимент продукции

Сводная информация о полуфабрикатах из вольфрама и вольфрамовых сплавов

 

МатериалЛисты
и
пластины
[толщина]
Прутки
[диаметр]
Проволока
[диаметр]  
W0,025–20 мм0,3–90 мм0,025–1,50 мм
W-UHPНа заказ  
WK65  0,010–1,50 мм
WVM
0,05–5 мм0,3–12,99 мм0,050–1,50 мм
WVMW
 13–45 мм 
WL05/WL10/WL15На заказ0,3–90 мм 
WC20 На заказ 
WRe05/WRe26 На заказ0,4–1,50 мм

Если у вас остались вопросы по перечисленным выше размерам или вы хотите приобрести полуфабрикаты из других материалов, например WCu или INERMET®, свяжитесь с нами.

Интернет-магазин

Здесь вы можете легко и быстро заказать листовой и полосовой металл, прутки, проволоку, а также другую продукцию из вольфрама и вольфрамовых сплавов, любых размеров.

Загрузки

Требуется дополнительная информация о вольфраме и его сплавах? Все необходимые сведения можно найти в технических паспортах наших продуктов.

Вопросы и ответы

Ответы на часто задаваемые вопросы о вольфраме

  • Является ли вольфрам металлом?

    Вольфрам — это тугоплавкий (жаростойкий) металл, который относится к группе переходных металлов. Его химический символ — латинская буква «W», а атомный номер — 74. Тугоплавкими называют металлы, температура плавления которых выше, чем у платины (1772 °C).

  • Какими свойствами обладает вольфрам?

    Ни один металл не сравнится с вольфрамом по жаропрочности. У вольфрама самая высокая точка плавления среди металлов, и он не разрушается даже при очень высоких температурах. Вольфрам также отличается исключительно низким коэффициентом теплового расширения, высоким уровнем стабильности формы и хорошей электропроводностью.

  • Где применяется вольфрам?

    Благодаря уникальным механическим и химическим свойствам вольфрам отлично подходит для применения в сложных средах с целым спектром жестких требований. Из этого материала мы изготавливаем, например, компоненты для высокотемпературных печей, ламп, медицинской техники и систем нанесения тонких покрытий.

  • Откуда произошло название «вольфрам»?

    Вольфрам был впервые обнаружен в Средние века в Рудных горах (на границе между Саксонией и Богемией) в процессе восстановления олова. Однако в то время он считался нежелательным сопутствующим элементом. Вольфрамовая руда способствовала образованию шлака в процессе восстановления олова и тем самым снижала выход олова из руды. Название металла произошло от немецкого Wolf Rahm — волчья слюна, поскольку считалось, что его руда «пожирает олово, как волк съедает овцу». В 1752 году химик Аксель Фредрик Кронштедт открыл тяжелый металл, который назвал Tung Sten, что в переводе с шведского означает «тяжелый камень». Лишь спустя 30 лет Карлу Вильгельму Шееле удалось получить вольфрамовую кислоту из руды. И всего спустя два года ассистенты Шееле — братья Хуан Хосе и Фаусто де Элюар — восстановили триоксид вольфрама, получив чистый вольфрам. Сегодня именно эти два брата считаются настоящими открывателями вольфрама. Название wolframium и соответствующий химический знак W были предложены Йёнсом Якобом Берцелиусом.

  • Где добывают вольфрам?

    В природе вольфрамовая руда в основном встречается в виде вольфрамита ((Fe/Mn)WO4) и шеелита (CaWO4). Крупнейшие месторождения вольфрама находятся в Китае, России и США. В Австрии также есть шеелит, он добывается в Миттерзилле в районе Фельбертауэрн.

Другие материалы

4295.94

Mo

Molybdän

73180.95

Ta

Тантал

W-MMC

Metal Matrix Composites

температура плавления, свойства, добыча, месторождения, характеристики, цвет

Содержание

  1. Краткое описание
  2. Структура и характеристики
  3. История открытия и изучения
  4. Получение из руды и месторождения
  5. Промышленное получение
  6. Марки
  7. Свойства
  8. Химические
  9. Физические
  10. Сферы применения
  11. Преимущества и недостатки
  12. Сплавы

Вольфрам — самый тугоплавкий металл. Известны разные марки этого материала, которые обладают своим особенностями, свойствами. Температура плавления вольфрама — одна из главных характеристик этого металла. По ней специалисты определяют в каких отраслях промышленности его лучше использовать.

Вольфрам

Краткое описание

Вольфрам — тугоплавкий металл. В таблице Менделеева его можно найти под номером 74. Характерные качества — серый цвет, естественный металлический блеск.

Во Франции, Великобритании и США этот материал называется tungsten, что переводится как «тяжелый камень».

Структура и характеристики

Кристаллы вольфрама имеют объемноцентрированную кубическую решетку. Основная форма, размеры кристаллов не изменяются, если порошок прессуется при низких температурах.

Атомы в кубической ячейке металла расположены по всем вершинам и внутри самой ячейки. Коэффициент компактности вольфрама — 0,68.

История открытия и изучения

Свое название металл получил от минерала вольфрамит. Его начали добывать в XVI веке. Тогда его называли «волчьей пеной». Вольфрам часто встречался в оловянных рудах, мешал выплавлять этот металл. Он переводил его в пену шлаков.

Первое научное упоминание о нахождении нового химического элемента появилось в 1781 году. Тогда знаменитый химик из Швеции Карл Шееле работал с минералом шеелит. Он обрабатывал его азотной кислотой, в ходе чего получил новый химический элемент с желтым оттенком. Он назвал его «тяжелым камнем». Через два года, братья Элюар получили из саксонского минерала новый металл.

Если сравнивать защиту от ионизирующего излучения из свинца или вольфрама, второй вид металла выигрывает. Готовый защитный слой будет задерживать больше частиц при меньшем весе.

Вольфрамит

Получение из руды и месторождения

В природе вольфрам можно встретить окисленными отложениями.  Они образуются из трехокиси этого металла, которая соединяется с кальцием, марганцем, железом. Иногда в составе можно встретить медь, свинец, торий, некоторые редкоземельные элементы.

Минералы, насыщенные вольфрамом, чаще встречаются в грунтовых породах небольшими вкраплениями. В таком случае средняя концентрация тяжелого металла — до 2%.

Самые крупные месторождения вольфрама находятся в США, Китае, Канаде. Среднее мировое производство за год — 50 тысяч тонн.

Критическая отметка температуры для этого металла — 13610°C. При нагревании до таких показателей он превращается в газ.

Промышленное получение

Получение вольфрама промышленными предприятиями начинается с добычи руды, ее доставки на производство. Следующий этап — выделение триоксида из расходного материала. После этого он проходит процесс восстановления для получения очищенного металлического порошка. Процедуру восстановления проводят под воздействием водорода. При этом сырье нагревается до 700°C. Готовый порошок прессуется, спекается при температуре 1300°C в защитной атмосфере из водорода.

Марки

Марки вольфрама:

  1. ВР — соединение вольфрама с рением.
  2. ВТ, ВИ, ВЛ — к основе добавляется присадка окиси лантана, тория, иттрия.
  3. ВРН — металл без присадок. Допускается наличие небольшого количества разных примесей.
  4. ВМ — к основе добавляются разные присадки. Основные — кремнещелочные, алюминиевые.
  5. МВ — соединение молибдена с вольфрамом. Сохраняется пластичность одновременно с повышением прочности.
  6. ВЧ — чистый металл без примесей, присадок.
  7. ВА — соединение основы с алюминием, кремнещелочными присадками.

Лампы накаливания не просто так имеют стеклянную герметичную капсулу. Поскольку вольфрам быстро окисляется на открытом воздухе, капсула заполняется инертным газом.

Лампа накаливания

Свойства

Чтобы понять, где лучше применять вольфрам, нужно знать свойства этого металла. Сейчас про этот материал известно достаточно информации, чтобы определить сферы его применения.

Химические

Свойства:

  1. Валентность чистого металла — 6. У соединений на его основе она может изменяться от 2 до 5.
  2. Молярная масса химического элемента —183,84.
  3. Элемент имеет орбиту, состоящую из двух ярусов.

Вольфрам — химически активный металл. Он вступает в реакции с разными веществами с образованием сложных, простых соединений. При нагревании реакции протекают быстрее. Для дополнительного ускорения реакции можно добавить водяные пары.

Физические

Свойства:

  1. Цвет — серый.
  2. Прозрачность — отсутствует.
  3. Металлический блеск — есть.
  4. Твердость — 7,5 (показатель указан согласно шкале Мооса).
  5. Плотность — 19,3 г/см3.
  6. Радиоактивность — 0.
  7. Теплопроводность — 173 Вт/(м·К).
  8. Электропроводность — 55·10−9 Ом·м.
  9. Показатель твердости по Бринеллю — 488 кгс/мм².
  10. Теплоемкость — 134,4 Дж/(кг·град).
  11. Температура плавления — 3380 °C (показатель зависит от количества примесей).
  12. Сопротивление электричеству — 55·10−9 Ом·м (при условии соблюдения температурного режима в 20°C).
  13. Температура кипения — около 5555 °C.

Лучше всего металл куется при нагревании до 1600°C.

На основе вольфрама изготавливают тяжелые сплавы. Общее содержание основы может достигать 97%. Готовые сплавы применяются для изготовления контейнеров, в которых будут храниться, переноситься радиоактивные вещества. Главная особенность емкости — возможность поглощения части гамма-излучения.

Сферы применения

Вольфрам применяется при изготовлении:

  • нити накаливания;
  • электродов для аргонодуговой сварки;
  • хирургических инструментов;
  • танковой брони, оболочек для снарядов, торпед;
  • защитных костюмов, емкостей, листов от проникающего ионизирующего излучения;
  • ювелирных украшений.

Положительные стороны:

  • тугоплавкость;
  • высокая прочность;
  • применение в разных сферах промышленности;
  • стойкость к большим нагрузкам после сильного нагревания;
  • экологичность.

Из главных недостатков можно выделить низкую пластичность, окисляемость при нагревании свыше 700°, высокую цену.

Сплавы

Известно множество соединений на основе этого металла. Они применяются в разных сферах промышленности. Виды и сферы их применения:

  1. Карбиды — добыча горных пород, бурение скважин.
  2. Сульфиды — изготовление высокотемпературной смазки.
  3. Дителлурид — производство преобразователей тепла в электричество.

Монокристаллы применяются в ядерной физике.

Остальные соединения используются в качестве пигментов, катализаторов. Они используются при изготовлении высоколегированных сталей, которые нужны для производства рабочих частей разных инструментов.

Чистый вольфрам по плотности можно сравнить с золотом 999 пробы. Раньше мошенники вкладывали стержни этого металла в золотые слитки. Определить подлинность золота без распиливания было невозможно.

Продукция из вольфрама выделяется высоким качеством, уникальными свойствами. Она применяется в разных сферах деятельности, не имеет аналогов среди похожих материалов.

Какая температура плавления вольфрама

Таблица Удельная теплота. Удельная теплоа плавления. Удельная теплота испарения. удельная теплота сгорания.

Разбор химического элемента

Вольфрам расположен на 74 позиции таблицы Менделеева, а обозначение – латинская «W». В классическом представлении мы видим серебристое твердое вещество с беловатым оттенком. Элемент относится к побочным.

Впервые о вольфраме начали говорить в конце XVI столетия. Невероятно твердый материал называли вольфрамит, что с латыни звучит как «волчья пена». Первая добыча вольфрама в лаборатории произошло в 1781 году под руководством шведа Шееле.

Физика вольфрамаХимия вольфрама
У металла плотность составляет 19. (-9) Ом*метр.В ряде напряжений у вольфрама место за водородом.
Звуковая скорость внутри вольфрама отожженного типа составляет 4 300 метров в секунду.Не растворяется в кислотных средах серного и соляного типов, но растворим в пероксидах на основе водорода.
При превышении температурной отметки в 1 600 градусов Цельсия, увеличивает пластичность и становится ковким.Если имеется окисляющее вещество, выступает как реагент. Когда значение в градусах Цельсия повышается до 550, процессы протекают в разы быстрее.

Чистый вольфрам не встречается. Его кларки имеются в поверхности земной коры в концентрации 0.00014%. Средние значения по содержанию среди различных пород скачут в промежутке 0.1-2.0 граммов на тонну. Классификация элемента по маркировке представлена в таблице ниже.

Нюансы работы с вольфрамовыми электродами ЭВТ-15

МаркировкаПримесьРоль примеси
«ВЧ»Чистый металлПримеси нет
«ВА»Внедрение алюминия и кремнещелочиУвеличение устойчивости формы при высоких температурах. Повышение послеотжигной прочности и увеличение температурного режима первичной рекристаллизации
«ВМ»Кремнещелоч + торийПовышение рекристализационной структуры и прочности при влиянии высоких температур.
«ВТ»Окись торияУвеличение эмиссионных качеств
«ВИ»Окись иттрияУвеличение эмиссионных качеств
«ВЛ»Окись лантанаУвеличение эмиссионных качеств
«ВР»РенийПовышение уровня пластичности, прочности при влиянии высоких температур, удельного сопротивления и т.э.д.с.
«ВРН»Примеси без присадок
«МВ»МолибденУвеличение параметра стойкости + параллельное увеличение пластичности материала после отжига.

Наибольшими месторождениями руд вольфрама обладают Канада с Китаем. Небольшие залежи имеются также в России и Корее. В год добывают порядка 60 тысяч тонн тугоплавкого металла. Доля Китая в этом составляет 40%+. Лидерами импорта выступает США, Япония и Германия, а экспортеры – Китай, Южная Корея и Австралия.

О направлениях использования вольфрама расскажет таблица ниже.

Область примененияОсобенности
СпецстальВ данном случае вольфрам является либо ключевым компонентом, либо выступает легирующей добавкой. К специальным сталям с вольфрамными вкраплениями относят быстрорежущие (до 23% W), инструментальные (до 2%), и хромвольфраммарганцевые (до 1.5%). Из спецсталей
Сплавы твердого типаОснова из карбида в связке с вольфрамом – добавка с большими показателями тугоплавкости, прочности + стойкости к износу. Долевое вхождение чистого вольфрама составляет от 85% до 95%. Сплавы твердого типа используются с целью элементов буров компонентов для резки.
Сплавы на износЗдесь на всю используется свойство тугоплавкости вольфрама. Популярными сплавками с устойчивостью к жару являются вариации с вкраплениями хрома или кобальта. Сплав используют как наплавки для поверхностей, что сильно изнашиваются. В частности, автомобильные запчасти.
Сплавы «тяжелого» и контактного типаВ категорию относят сплавы, содержащие купрум или аргентум. Материал эффективно себя проявляет в процессе производства компонентов для будильников, электродов на сварку и тому подобного.
ОсвещениеВольфрамовая проволока – это основа для нитей накаливания, что повсеместно применяются нами в быту. Помимо этого, тонкие прутики из сплава металла применяются как электронагревающий компонент для печей с высоким температурным режимом. Работа оговоренных деталей протекает в вакуумной сфере или других газообразных инертных средах на основе водорода.
Электродные составляющие в сварках«W» – основа для дуговой сварки. Материал выдерживает колоссальные температуры, что позволяет обрабатывать сваркой любой существующий металл.

В отношении распространенности, вольфрамовые прутки удерживают лидирующие позиции по количеству заготовок. Сырьевой основой для производства прутиков служит штабик. Оговоренные детали служат основой для сварочных работ в быту и промышленности. Недалеко ушла по популярности и вольфрамовая проволока. Далее будут описаны особенности изготовления непосредственно вольфрама + его заготовок.

Источник: http://wikimetall.ru/spravochnik/temperatura-plavlenija-volframa.html

История и происхождение названия

Название Wolframium перешло на элемент с минерала вольфрамит, известного ещё в XVI в. под названием «волчья пена» – лат. spuma lupi или нем. Wolf Rahm[6][8]. Название было связано с тем, что вольфрам, сопровождая оловянные руды, мешал выплавке олова, переводя его в пену шлаков («пожирал олово как волк овцу»).

В английском и французском языках вольфрам называется tungsten (от швед. tung sten — «тяжёлый камень»). В 1781 году знаменитый шведский химик Карл Шееле, обрабатывая азотной кислотой минерал шеелит, получил жёлтый «тяжёлый камень» (триоксид вольфрама)[источник не указан 3090 дней]. В 1783 году испанские химики братья Элюар сообщили о получении из саксонского минерала вольфрамита как растворимой в аммиаке жёлтой окиси нового металла, так и самого металла[источник не указан 3090 дней]. При этом один из братьев, Фаусто, был в Швеции в 1781 году и общался с Шееле. Шееле не претендовал на открытие вольфрама, а братья Элюар не настаивали на своём приоритете.

Источник: http://wiki2.org/ru/Вольфрам

Плотность вольфрама, его теплопроводность, теплоемкость и другие свойства

Теплопроводность и другие теплофизические свойства вольфрама W чистотой 99,9% представлены в таблице в интервале температуры от 100 до 2700 К. Даны следующие свойства чистого металлического вольфрама: плотность, удельная массовая теплоемкость, теплопроводность, коэффициент теплового расширения (КТР), удельное электрическое сопротивление.

По данным таблицы видно, что плотность вольфрама при нагревании уменьшается из-за его теплового расширения. Кроме того, при нагревании чистого вольфрама его теплопроводность уменьшается, а массовая теплоемкость увеличивается. Например, удельная теплоемкость вольфрама составляет 134,4 Дж/(кг·К) при комнатной температуре, а при его нагревании до 2100°C, его теплоемкость возрастает до величины 175 Дж/(кг·К).

Источники:

  1. В. Е. Зиновьев. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.
  2. Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1967. — 474 с.

Источник: http://thermalinfo.ru/svojstva-materialov/metally-i-splavy/teploprovodnost-i-svojstva-volframa

Нахождение в природе

Кларк вольфрама земной коры составляет (по Виноградову) 1,3 г/т (0,00013 % по содержанию в земной коре). Его среднее содержание в горных породах, г/т: ультраосновных — 0,1, основных — 0,7, средних — 1,2, кислых — 1,9.

Вольфрам встречается в природе главным образом в виде окисленных сложных соединений, образованных трёхокисью вольфрама WO3 с оксидами железа и марганца или кальция, а иногда свинца, меди, тория и редкоземельных элементов. Промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрамат железа и марганца nFeWO4 · mMnWO4 — соответственно, ферберит и гюбнерит) и шеелит (вольфрамат кальция CaWO4). Вольфрамовые минералы обычно вкраплены в гранитные породы, так что средняя концентрация вольфрама составляет 1—2 %.

Месторождения

Наиболее крупными запасами обладают Казахстан, Китай, Канада и США; известны также месторождения в Боливии, Португалии, России, Узбекистане и Южной Корее. Мировое производство вольфрама составляет 49—50 тысяч тонн в год, в том числе в Китае 41, России 3,5; Казахстане 0,7, Австрии 0,5. Основные экспортёры вольфрама: Китай, Южная Корея, Австрия. Главные импортёры: США, Япония, Германия, Великобритания.
Также есть месторождения вольфрама в Армении и других странах.

Источник: http://wiki2.org/ru/Вольфрам

Структура и характеристики

Кристаллы вольфрама имеют объемноцентрированную кубическую решетку. Основная форма, размеры кристаллов не изменяются, если порошок прессуется при низких температурах.

Атомы в кубической ячейке металла расположены по всем вершинам и внутри самой ячейки. Коэффициент компактности вольфрама — 0,68.

Источник: http://metalloy.ru/metally/volfram

Получение

Вольфрамовый порошок

Процесс получения вольфрама проходит через подстадию выделения триоксида WO3 из рудных концентратов и последующем восстановлении до металлического порошка водородом при температуре ок. 700 °C. Из-за высокой температуры плавления вольфрама для получения компактной формы используются методы порошковой металлургии: полученный порошок прессуют, спекают в атмосфере водорода при температуре 1200—1300 °C, затем пропускают через него электрический ток. Металл нагревается до 3000 °C, при этом происходит спекание в монолитный материал. Для последующей очистки и получения монокристаллической формы используется зонная плавка.

Источник: http://wiki2.org/ru/Вольфрам

Почему вольфрам такой тяжелый

Плотность различных элементов отражает размер составляющих их атомов. Чем ниже элемент в периодической таблице, тем крупнее и тяжелее атомы.

Более тяжелые элементы, такие как вольфрам, имеют больше протонов и нейтронов в ядре и больше электронов на орбите вокруг ядра. Это означает, что вес одного атома значительно увеличивается при переходе по таблице Менделеева.

На практике, если вы держите кусок вольфрама в одной руке и такой же объем серебра или железа в другой, вольфрам будет намного тяжелее. В частности, плотность вольфрама составляет 19,3 грамма на кубический сантиметр. Для сравнения, серебро примерно вдвое меньше вольфрама (10,5 г/см3), а железо почти на треть меньше (7,9 г/см3).

Плотность вольфрама может быть преимуществом в определенных областях применения. Его часто используют в бронебойных пулях, например, из-за его плотности и твердости. Военные также используют вольфрам для изготовления так называемого «кинетического бомбардировочного» оружия, которое стреляет из вольфрамового стержня, как воздушный таран, чтобы пробивать стены и броню танка.

Во время холодной войны ВВС США якобы экспериментировали с идеей под названием «Проект Тор», которая должна была сбрасывать связку 6-метровых вольфрамовых стержней с орбиты на вражеские цели. Эти так называемые «стержни от Бога» имели бы разрушительную силу ядерного оружия, но без ядерных осадков. Оказалось, что запуск тяжелых стержней в космос обходился слишком дорого.

Источник: http://novstudent.ru/volfram-i-temperatura-ego-plavleniya-interesnyie-faktyi-o-volframe/

Химические свойства

Проявляет валентность от 2 до 6. Наиболее устойчив 6-валентный вольфрам. 3- и 2-валентные соединения вольфрама неустойчивы и практического значения не имеют.

Вольфрам имеет высокую коррозионную стойкость: при комнатной температуре не изменяется на воздухе; при температуре красного каления медленно окисляется в оксид вольфрама (VI). Вольфрам в ряду напряжений стоит сразу после водорода, и в соляной, разбавленной серной и плавиковой кислотах почти нерастворим. В азотной кислоте и царской водке окисляется с поверхности. Растворяется в перекиси водорода.

Легко растворяется в смеси азотной и плавиковой кислот[10]:

2W+4HNO3+10HF⟶WF6+WOF4+4NO↑+7h3O{displaystyle {mathsf {2W+4HNO_{3}+10HFlongrightarrow WF_{6}+WOF_{4}+4NOuparrow +7H_{2}O}}}

Реагирует с расплавленными щелочами в присутствии окислителей[11]:

2W+4NaOH+3O2⟶2Na2WO4+2h3O{displaystyle {mathsf {2W+4NaOH+3O_{2}longrightarrow 2Na_{2}WO_{4}+2H_{2}O}}}W+2NaOH+3NaNO3⟶Na2WO4+3NaNO2+h3O{displaystyle {mathsf {W+2NaOH+3NaNO_{3}longrightarrow Na_{2}WO_{4}+3NaNO_{2}+H_{2}O}}}

Поначалу данные реакции идут медленно, однако при достижении 400 °C (500 °C для реакции с участием кислорода) вольфрам начинает саморазогреваться, и реакция протекает достаточно бурно, с образованием большого количества тепла.

Растворяется в смеси азотной и плавиковой кислоты, образуя гексафторвольфрамовую кислоту h3[WF6]. Из соединений вольфрама наибольшее значение имеют: триоксид вольфрама или вольфрамовый ангидрид, вольфраматы, перекисные соединения с общей формулой Me2WOX, а также соединения с галогенами, серой и углеродом. Вольфраматы склонны к образованию полимерных анионов, в том числе гетерополисоединений с включением других переходных металлов.

Источник: http://wiki2.org/ru/Вольфрам

Применение

Главное применение вольфрама — как основа тугоплавких материалов в металлургии.

Металлический вольфрам

Нить накаливания

  • Тугоплавкость вольфрама делают его незаменимым для нитей накаливания в осветительных приборах, а также в кинескопах и других вакуумных трубках.
  • Благодаря высокой плотности вольфрам является основой тяжёлых сплавов, которые используются для противовесов, бронебойных сердечников подкалиберных и стреловидных оперенных снарядов артиллерийских орудий, сердечников бронебойных пуль и сверхскоростных роторов гироскопов для стабилизации полёта баллистических ракет (до 180 тыс. об/мин).
  • Вольфрам используют в качестве электродов для аргонно-дуговой сварки.
  • Сплавы вольфрама, ввиду его высокой температуры плавления, получают методом порошковой металлургии. Сплавы, содержащие вольфрам, отличаются жаропрочностью, кислотостойкостью, твердостью и устойчивостью к истиранию. Из них изготовляют хирургические инструменты (сплав «амалой»), танковую броню, оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетов и двигателей, контейнеры для хранения радиоактивных веществ. Вольфрам — важный компонент лучших марок инструментальных сталей.
  • Вольфрам применяется в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления в качестве нагревательных элементов. Сплав вольфрама и рения применяется в таких печах в качестве термопары.
  • Высокая плотность вольфрама делает его удобным для защиты от ионизирующего излучения. Несмотря на бо́льшую плотность по сравнению с традиционным и более дешёвым свинцом, защита из вольфрама оказывается менее тяжёлой при равных защитных свойствах[12] или более эффективной при равном весе[13]. Из-за тугоплавкости и твёрдости вольфрама, затрудняющих его обработку, в таких случаях используются более пластичные сплавы вольфрама с добавлением никеля, железа, меди и др. [14] либо взвесь порошкообразного вольфрама (или его соединений) в полимерной основе[15].

Соединения вольфрама

  • Для механической обработки металлов и неметаллических конструкционных материалов в машиностроении (точение, фрезерование, строгание, долбление), бурения скважин, в горнодобывающей промышленности широко используются твёрдые сплавы и композитные материалы на основе карбида вольфрама (например, победит, состоящий из кристаллов WC в кобальтовой матрице; широко применяемые в России марки — ВК2, ВК4, ВК6, ВК8, ВК15, ВК25, Т5К10, Т15К6, Т30К4), а также смесей карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала (марки ТТ для особо тяжёлых условий обработки, например, долбление и строгание поковок из жаропрочных сталей и перфораторное ударно-поворотное бурение крепкого материала). Широко используется в качестве легирующего элемента (часто совместно с молибденом) в сталях и сплавах на основе железа. Высоколегированная сталь, относящаяся к классу «быстрорежущая», с маркировкой, начинающейся на букву Р, практически всегда содержит вольфрам.
  • Сульфид вольфрама WS2 применяется как высокотемпературная (до 500 °C) смазка.
  • Некоторые соединения вольфрама применяются как катализаторы и пигменты.
  • Монокристаллы вольфраматов (вольфраматы свинца, кадмия, кальция) используются как сцинтилляционные детекторы рентгеновского излучения и других ионизирующих излучений в ядерной физике и ядерной медицине.
  • Дителлурид вольфрама WTe2 применяется для преобразования тепловой энергии в электрическую (термо-ЭДС около 57 мкВ/К).

Другие сферы применения

Искусственный радионуклид 185W используется в качестве радиоактивной метки при исследованиях вещества.Стабильный 184W используется как компонент сплавов с ураном-235, применяемых в твердофазных ядерных ракетных двигателях, поскольку это единственный из распространённых изотопов вольфрама, имеющий низкое сечение захвата тепловых нейтронов (около 2 барн).

Рынок вольфрама[16]

Цены на металлический вольфрам (содержание элемента порядка 99 %) на конец 2010 года составляли около 40—42 долларов США за килограмм, в мае 2011 года составляли около 53—55 долларов США за килограмм. Полуфабрикаты от 58 USD (прутки) до 168 (тонкая полоса). В 2014 году цены на вольфрам колебались в диапазоне от 55 до 57 USD.

Источник: http://wiki2.org/ru/Вольфрам

Марки

Марки вольфрама:

  1. ВР — соединение вольфрама с рением.
  2. ВТ, ВИ, ВЛ — к основе добавляется присадка окиси лантана, тория, иттрия.
  3. ВРН — металл без присадок. Допускается наличие небольшого количества разных примесей.
  4. ВМ — к основе добавляются разные присадки. Основные — кремнещелочные, алюминиевые.
  5. МВ — соединение молибдена с вольфрамом. Сохраняется пластичность одновременно с повышением прочности.
  6. ВЧ — чистый металл без примесей, присадок.
  7. ВА — соединение основы с алюминием, кремнещелочными присадками.

Лампы накаливания не просто так имеют стеклянную герметичную капсулу. Поскольку вольфрам быстро окисляется на открытом воздухе, капсула заполняется инертным газом.

Лампа накаливания (Фото: Instagram / climberam)

Источник: http://metalloy. ru/metally/volfram

КЛАССИФИКАЦИЯ

Nickel-Strunz (10-ое издание)1.AE.05
Dana (7-ое издание)1.1.38.1

Источник: http://mineralpro.ru/minerals/tungsten/

Биологическая роль

Вольфрам не играет значительной биологической роли. У некоторых архебактерий и бактерий имеются ферменты, включающие вольфрам в своем активном центре. Существуют облигатно-зависимые от вольфрама формы архебактерий-гипертермофилов, обитающие вокруг глубоководных гидротермальных источников. Присутствие вольфрама в составе ферментов может рассматриваться как физиологический реликт раннего архея — существуют предположения, что вольфрам играл роль в ранних этапах возникновения жизни[17].

Пыль вольфрама, как и большинство других видов металлической пыли, раздражает органы дыхания.

Источник: http://wiki2.org/ru/Вольфрам

Интересные факты

Вольфрам — самый тяжёлый материал в инженерии, у него самая высокая точка плавления, самый высокий модуль упругости и самое низкое давление пара. Кроме того, он не окисляется на воздухе и сохраняет прочность при высоких температурах и растяжении. Это один из самых популярных цветных металлов, который не оказывается сильного воздействия на растения, людей или животных. В умеренных количествах он не опасен для здоровья.

Источник: http://obrabotkametalla.info/splavy/xarakteristiki-volframa-gde-ispolzuetsya

Изотопы

Известны изотопы вольфрама с массовыми числами от 158 до 192 (количество протонов 74, нейтронов от 84 до 118), и более 10 ядерных изомеров.[18]

Природный вольфрам состоит из смеси пяти изотопов (180W — 0,12(1)%, 182W — 26,50(16) %, 183W — 14,31(4) %, 184W — 30,64(2) % и 186W — 28,43(19) %)[18]. В 2003 открыта[19] чрезвычайно слабая радиоактивность природного вольфрама (примерно два распада на грамм элемента в год), обусловленная α-активностью 180W, имеющего период полураспада 1,8⋅1018 лет[20].

Источник: http://wiki2. org/ru/Вольфрам

Примечания

  1. 1 2 3 4 Ракова Н. Н. ВОЛЬФРАМ (рус.). bigenc.ru. Большая российская энциклопедия – электронная версия (2016). Дата обращения: 8 августа 2020.
  2. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047—1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  3. 1 2 3 4 5 Tungsten: physical properties (англ.). WebElements. Дата обращения: 17 августа 2013.
  4. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009.  — P. 6-134. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
  5. ↑ См. обзор измерений в: Tolias P. (2017), Analytical expressions for thermophysical properties of solid and liquid tungsten relevant for fusion applications, arΧiv:1703.06302 
  6. 1 2 3 4 Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 418. — 623 с. — 100 000 экз.
  7. ↑ Теплофизические свойства вольфрама
  8. ↑ Большая советская энциклопедия Гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Сов. энцикл., 1969 – 1978
  9. ↑ Титан - металл будущего (рус.).
  10. Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — С. 347.
  11. Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — С. 348.
  12. Brian Wheeler. Tungsten Shielding Helps at Fukushima Daiichi (неопр.). Power Engineering Magazine (1 июля 2011).
  13. Murata Taisuke, Miwa Kenta, Matsubayashi Fumiyasu, Wagatsuma Kei, Akimoto Kenta, Fujibuchi Toshioh, Miyaji Noriaki, Takiguchi Tomohiro, Sasaki Masayuki, Koizumi Mitsuru. Optimal radiation shielding for beta and bremsstrahlung radiation emitted by 89Sr and 90Y: validation by empirical approach and Monte Carlo simulations // Annals of Nuclear Medicine. — 2014. — 10 мая (т. 28, № 7). — С. 617—622. — ISSN 0914-7187. — doi:10.1007/s12149-014-0853-6. [исправить]
  14. Kobayashi S., Hosoda N., Takashima R. Tungsten alloys as radiation protection materials // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. — 1997. — Май (т. 390, № 3). — С. 426—430. — ISSN 0168-9002. — doi:10.1016/S0168-9002(97)00392-6. [исправить]
  15. Soylu H. M., Yurt Lambrecht F., Ersöz O. A. Gamma radiation shielding efficiency of a new lead-free composite material // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry.  — 2015. — 17 марта (т. 305, № 2). — С. 529—534. — ISSN 0236-5731. — doi:10.1007/s10967-015-4051-3. [исправить]
  16. ↑ по данным “Цены на вольфрам”
  17. Федонкин М. А. Сужение геохимического базиса жизни и эвкариотизация биосферы: причинная связь // Палеонтологический журнал. — 2003. — № 6. — С. 33—40
  18. 1 2 Audi G., Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S. The Nubase2016 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2017. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030001-1—030001-138. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001. — Bibcode: 2017ChPhC..41c0001A.
  19. F. A. Danevich et al. α activity of natural tungsten isotopes (англ.) // Phys. Rev. C : journal. — 2003. — Vol. 67. — P. 014310. — doi:10.1103/PhysRevC.67.014310.
  20. C. Cozzini et al. Detection of the natural α decay of tungsten (англ.) // Phys. Rev. C : journal. — 2004. — Vol. 70. — P. 064606. — doi:10.1103/PhysRevC.70.064606.

Источник: http://wiki2. org/ru/Вольфрам

температура плавления, свойства, добыча, месторождения, характеристики, цвет

История открытия и изучения

Свое название металл получил от минерала вольфрамит. Его начали добывать в XVI веке. Тогда его называли «волчьей пеной». Вольфрам часто встречался в оловянных рудах, мешал выплавлять этот металл. Он переводил его в пену шлаков.

Первое научное упоминание о нахождении нового химического элемента появилось в 1781 году. Тогда знаменитый химик из Швеции Карл Шееле работал с минералом шеелит. Он обрабатывал его азотной кислотой, в ходе чего получил новый химический элемент с желтым оттенком. Он назвал его «тяжелым камнем». Через два года, братья Элюар получили из саксонского минерала новый металл.

Если сравнивать защиту от ионизирующего излучения из свинца или вольфрама, второй вид металла выигрывает. Готовый защитный слой будет задерживать больше частиц при меньшем весе.


Вольфрамит (Фото: Instagram / lopatkin_oleg)

Вольфрам металл.

Свойства вольфрама. Применение вольфрама

Свойства вольфрама

Вольфрам – это металл. Его нет в воде морей, нет в воздухе, да и в земной коре всего 0,0055%. Таков вольфрам, элемент, стоящий на 74-ой позиции в таблице Менделеева. Для промышленности его «открыла» Всемирная выставка во французской столице. Она состоялась в 1900-ом году. В экспозиции была представлена сталь с добавлением вольфрама.

Состав был настолько тверд, что мог разрезать любой материал. Сплав оставался «непобедимым» даже при температурах в тысячи градусов, поэтому был назван красностойким. Производители разных государств, посетившие выставку, взяли разработку на вооружение. Производство лигированной стали приобрело мировой масштаб.

Интересно, что сам элемент обнаружили еще в 18-ом веке. В 1781-ом Швед Шеелер проводил опыты с минералом тунгстен. Химик решил поместить его в азотную кислоту. В продуктах разложения ученый и обнаружил неизвестный металл серого цвета с серебристым отливом. Минерал, над которым проводились опыты, позже переименовали в шеелит, а новый элемент назвали вольфрам.

Однако, на изучение его свойств ушло немало времени, поэтому и достойное применение металлу нашли гораздо позже. Название же выбрали сразу. Слово вольфрам существовало и раньше. Испанцы называли так один из минералов, встречавшихся на месторождениях страны.

В состав камня, действительно входил элемент №74. Внешне металл порист, как будто вспенен. Поэтому пришлась кстати еще одна аналогия. В немецком языке вольфрам буквально означает «волчья пена».

Температура плавления металла соперничает с водородом, а он – самый стойкий к температурам элемент. Поэтому, и установить показатель размягчения вольфрама не могли целых сто лет. Не было печей, способных накаляться до нескольких тысяч градусов.

Когда же «выгоду» серебристо-серого элемента «раскусили», его начали добывать в промышленных масштабах. Для выставки 1900-го года, металл извлекли по старинке с помощью азотной кислоты. Впрочем, фольфрам и сейчас так добывают.

Добыча вольфрама

Чаще всего, сначала получают из отходов руд триоксид вещества. Его, при 700 градусах обрабатывают, получая чистый металл в виде пыли. Чтобы размягчить частицы приходится прибегать как раз к водороду. В нем-то вольфрам переплавляют при трех тысячах градусов Цельсия.

Сплав идет на резцы, труборезы, фрезы. Инструменты для обработки металлов с применением вольфрама повышают точность изготовления деталей. При воздействии на металлические поверхности высоко трение, а это значит, что рабочие плоскости сильно нагреваются. Режущие и полирующие станки без элемента №74 могут и сами оплавится. Это делает срез неточным, несовершенным.

Вольфрам не только сложно расплавить, но и обработать. В шкале твердости Мооса металл занимает девятую позицию. Столько же баллов у корунда, из крошек которого делают, к примеру, нождачку. Тверже только алмаз. Поэтому, с его помощью вольфрам и обрабатывают.

Применение вольфрама

«Непоколебимость» 74-го элемента привлекает ювелиров. Изделия из сплавов с серо-серебристым металлом невозможно поцарапать, согнуть, поломать, если, конечно, не скрести по поверхности кольца или браслета теми же бриллиантами.

У ювелирных украшений из фольфрама есть и еще один бесспорный плюс. Они не вызывают аллергических реакций, в отличие от золота, серебра, платины и, уж тем более, их сплавов с цинком или палладием. Для украшений используют карбид вольфрама, то есть его соединение с углеродом.

Оно признано самым твердым сплавом в истории человечества. Его отполированная поверхность прекрасно отражает свет. Ювелиры называют ее «серым зеркалом».

Кстати, ювелирных дел мастера обратили внимание на вольфрам после того, как из этого вещества в середине 20-го столетия стали изготавливать сердцевины пуль, снарядов и пластины для бронежилетов.

Жалобы клиентов на ломкость высших проб золота и серебряных украшений, заставили ювелиров вспомнить о новом элементе и попытаться его применить в своей отрасли. К тому же, цены на золото стали колебаться. Вольфрам стал альтернативой желтому металлу, который перестали воспринимать, как предмет капиталовложения.

Будучи драгоценным металлом, вольфрам стоит немалых денег. За килограмм просят не меньше 50-ти долларов на оптовом рынке. В год мировая промышленность затрачивает 30 тысяч тонн элемента №74. Более 90% поглощает металлургическая отрасль.

Только из вольфрама изготавливают контейнеры для хранения отходов ядерного производства. Металл не пропускает губительные лучи. Редкий элемент добавляют в сплавы для изготовления хирургических инструментов.

То, что не идет на металлургические цели, забирает химическая промышленность. Соединения вольфрама с фосфором, к примеру, — основа лаков и красок. Они не разрушаются, не тускнеют от солнечных лучей.

А раствор вольфромата натрия не поддается влаге и огню. Становится ясно, чем пропитывают водонепроницаемые и огнеупорные ткани для костюмов водолазов и пожарных.

Месторождения вольфрама

В России несколько месторождений вольфрама. Они расположены на Алтае, Дальнем Востоке, Северном Кавказе, Чукотки и в Бурятии. За пределами страны металл добывают в Австралии, США, Боливии, Португалии, Южной Кореи и КНР.

В Поднебесной даже есть легенда о молодом исследователе, который приехал в Китай искать оловянный камень. Студент поселился в одном из домов Пекина.

После бесплодных поисков, парень любил послушать рассказы дочери хозяина жилища. В один из вечеров она поведала историю темных камней, из которых была сложена домашняя печь. Оказалось, что глыбы падают со скалы на задний двор строения. Так, студент не нашел олово, зато, отыскал вольфрам.

Получение из руды и месторождения

В природе вольфрам можно встретить окисленными отложениями. Они образуются из трехокиси этого металла, которая соединяется с кальцием, марганцем, железом. Иногда в составе можно встретить медь, свинец, торий, некоторые редкоземельные элементы.

Минералы, насыщенные вольфрамом, чаще встречаются в грунтовых породах небольшими вкраплениями. В таком случае средняя концентрация тяжелого металла — до 2%.

Самые крупные месторождения вольфрама находятся в США, Китае, Канаде. Среднее мировое производство за год — 50 тысяч тонн.

Критическая отметка температуры для этого металла — 13610°C. При нагревании до таких показателей он превращается в газ.

Добыча вольфрамовых руд

Содержание вольфрама в земной коре составляет чуть более одной десятитысячной доли процента, что делает его достаточно редким природным ископаемым. В чистом виде он не встречается, поэтому для его добычи используют такие минералы, как вольфрамиты и шеелит. Это вольфрамовые руды, имеющие в своём составе кроме основного металла целый ряд примесей.

В шахтах

Подземный способ добычи руд, содержащих вольфрам, заключается в последовательном обрушении горизонтальных слоёв шахты с дальнейшим накоплением материала в отработанных блоках (так называемое «магазинирование»). Затем собранная выработка грузится на транспорт и извлекается на поверхность.

В карьерах

В них добыча вольфрамовых руд выполняется открытым способом. Путём обваливания внешнего грунта с погружением его на транспортные системы и отправкой на переработку.

Промышленное получение

Получение вольфрама промышленными предприятиями начинается с добычи руды, ее доставки на производство. Следующий этап — выделение триоксида из расходного материала. После этого он проходит процесс восстановления для получения очищенного металлического порошка. Процедуру восстановления проводят под воздействием водорода. При этом сырье нагревается до 700°C. Готовый порошок прессуется, спекается при температуре 1300°C в защитной атмосфере из водорода.

Технология изготовления вольфрамовых нитей и ее история.

Объемы производства вольфрамовой проволоки имеют небольшую долю среди всех отраслей применения вольфрама, но развитие технологии ее получения сыграло ключевую роль в развитии порошковой металлургии тугоплавких соединений.

С 1878, когда Свон продемонстрировал в Ньюкастле изобретенные им восьми- и шестнадцатисвечевые угольные лампы, шел поиск более подходящего материала для изготовления нитей накаливания. Первая угольная лампа обладала эффективностью всего 1 люмен/ватт, которая была увеличена в следующие 20 лет модификацией методов обработки угля в два с половиной раза. К 1898 светоотдача таких лампочек составляла 3 люмен/ватт. Угольные нити в те времена нагревались пропусканием электрического тока в атмосфере паров тяжелых углеводородов. При пиролизе последних образующийся углерод заполнял поры и неровности нити, придавая ей яркий металлический блеск.

В конце 19 в. фон Вельсбах впервые изготовил металлическую нить для ламп накаливания. Он сделал ее из осмия (Тпл = 2700° С). Осмиевые нити обладали эффективностью 6 люмен/ватт, однако, осмий – редкий и чрезвычайно дорогой элемент платиновой группы, поэтому широкого применения в изготовлении бытовых устройств не нашел. Тантал с температурой плавления 2996° С широко использовался в виде вытянутой проволоки с 1903 по 1911 благодаря работам фон Болтона из фирмы Сименс и Хальске. Эффективность танталовых ламп составляла 7 люмен/ватт.

Вольфрам начал применяться в лампах накаливания в 1904 и вытеснил в этом качестве все остальные металлы к 1911. Обычная лампа накаливания с вольфрамовой нитью обладает свечением 12 люмен/ватт, а лампы, работающие под высоким напряжением – 22 люмен/ватт. Современные флуоресцентные лампы с вольфрамовым катодом имеют эффективность порядка 50 люмен/ватт.

В 1904 на попытались применить разработанный для тантала процесс волочения проволоки для более тугоплавких металлов, таких как вольфрам и торий. Жесткость и недостаток ковкости вольфрама не позволили гладко провести процесс. Тем не менее, позже, в 1913–1914, было показано, что расплавленный вольфрам может быть раскатан и вытянут с использованием процедуры частичного восстановления. Электрическую дугу пропускали между вольфрамовым стержнем и частично расплавленной вольфрамовой капелькой, помещенной в графитовый тигель, покрытый изнутри вольфрамовым порошком и находящийся в атмосфере водорода. Тем самым были получены небольшие капли расплавленного вольфрама, около 10 мм в диаметре и 20–30 мм в длину. Хотя и с трудом, но с ними уже можно было работать.

В те же годы Юст и Ханнаман запатентовали процесс изготовления вольфрамовых нитей. Тонкий металлический порошок смешивался с органическим связующим, полученная паста пропускалась через фильеры и нагревалась в специальной атмосфере для удаления связующего, при этом получалась тонкая нить чистого вольфрама.

В 1906–1907 был разработан хорошо известный процесс экструзии, применявшийся до начала 1910-х. Черный вольфрамовый порошок очень тонкого помола смешивался с декстрином или крахмалом до образования пластичной массы. Гидравлическим давлением эта масса продавливалась через тонкие алмазные сита. Получающаяся таким образом нить оказывалась достаточно прочной для того, чтобы быть намотанной на катушки и высушенной. Далее нити разрезались на «шпильки», которые нагревались в атмосфере инертного газа до температуры красного каления для удаления остатков влаги и легких углеводородов. Каждая «шпилька» закреплялась в зажиме и нагревалась в атмосфере водорода до яркого свечения пропусканием электрического тока. Это приводило к окончательному удалению нежелательных примесей. При высоких температурах отдельные маленькие частицы вольфрама сплавляются и образуют однородную твердую металлическую нить. Эти нити эластичны, хотя и хрупки.

В начале 20 в. Юст и Ханнаман разработали другой процесс, отличающийся своей оригинальностью. Угольная нить диаметром 0,02 мм покрывалась вольфрамом путем накаливания в атмосфере водорода и паров гексахлорида вольфрама. Покрытая таким образом нить нагревалась до яркого свечения в водороде при пониженном давлении. При этом вольфрамовая оболочка и углеродное ядро полностью сплавлялись друг с другом, образуя карбид вольфрама. Получающаяся нить имела белый цвет и была хрупкой. Далее нить нагревалась в токе водорода, который взаимодействовал с углеродом, оставляя компактную нить из чистого вольфрама. Нити обладали теми же характеристиками, что и полученные в процессе экструзии.

В 1909 американцу Кулиджу удалось получить ковкий вольфрам без применения наполнителей, а лишь с помощью разумной температурной и механической обработки. Основная проблема в получении вольфрамовой проволоки заключалась в быстром окислении вольфрама при высоких температурах и наличии зернистой структуры в получающемся вольфраме, которая приводила к его хрупкости.

Современное производство вольфрамовой проволоки является сложным и точным технологическим процессом. Исходным сырьем служит порошковый вольфрам, получаемый восстановлением паравольфрамата аммония.

Вольфрамовый порошок, применяемый для производства проволоки, должен иметь высокую чистоту. Обычно смешивают порошки вольфрама различного происхождения, чтобы усреднить качество металла. Смешиваются они в мельницах и во избежание окисления нагретого трением металла в камеру пропускают поток азота. Затем порошок прессуется в стальных пресс-формах на гидравлических или пневматических прессах (5–25 кг/мм2). В случае использования загрязненных порошков, прессовка получается хрупкой, и для устранения этого эффекта добавляется полностью окисляемое органическое связующее. На следующей стадии производится предварительное спекание штабиков. При нагревании и охлаждении прессовок в потоке водорода их механические свойства улучшаются. Прессовки еще остаются достаточно хрупкими, и их плотность составляет 60–70% от плотности вольфрама, поэтому штабики подвергают высокотемпературному спеканию. Штабик зажимается между контактами, охлаждаемыми водой, и в атмосфере сухого водорода через него пропускается ток для нагрева его почти до температуры плавления. За счет нагревания вольфрам спекается и его плотность возрастает до 85–95% от кристаллического, в то же время увеличиваются размеры зерен, растут кристаллы вольфрама. Затем следует ковка при высокой (1200–1500° С) температуре. В специальном аппарате штабики пропускаются через камеру, которая сдавливается молотом. За одно пропускание диаметр штабика уменьшается на 12%. При ковке кристаллы вольфрама удлиняются, создается фибриллярная структура. После ковки следует протяжка проволоки. Стержни смазываются и пропускаются через сита из алмаза или карбида вольфрама. Степень вытяжки зависит от назначения получаемых изделий. Диаметр получаемой проволоки составляет около 13 мкм.

Марки

Марки вольфрама:

  1. ВР — соединение вольфрама с рением.
  2. ВТ, ВИ, ВЛ — к основе добавляется присадка окиси лантана, тория, иттрия.
  3. ВРН — металл без присадок. Допускается наличие небольшого количества разных примесей.
  4. ВМ — к основе добавляются разные присадки. Основные — кремнещелочные, алюминиевые.
  5. МВ — соединение молибдена с вольфрамом. Сохраняется пластичность одновременно с повышением прочности.
  6. ВЧ — чистый металл без примесей, присадок.
  7. ВА — соединение основы с алюминием, кремнещелочными присадками.

Лампы накаливания не просто так имеют стеклянную герметичную капсулу. Поскольку вольфрам быстро окисляется на открытом воздухе, капсула заполняется инертным газом.

Лампа накаливания (Фото: Instagram / climberam)

§3. Вольфрамовая проволока

Производство
Вольфрамовая проволока — один из самых распространенных видов продукции из данного тугоплавкого металла. Исходным материалом для ее изготовления являются кованые вольфрамовые прутки диаметром 2,75 мм.

Волочение проволоки производится при температуре 1000 °С в начале процесса и 400-600 °С — в конце. При этом нагревается не только проволока, но и фильера. Нагрев осуществляется пламенем газовой горелки или электрическим нагревателем.

Волочение проволоки диаметром до 1,26 мм ведут на прямолинейном цепном волочильном стане, в пределах диаметра 1,25-0,5 мм — на блочном стане с диаметром катушки ~1000 мм, диаметра 0,5-0,25 — на машинах однократного волочения.

В результате ковки и волочения структура заготовки превращается в волокнистую, которая состоит из осколков кристаллов, вытянутых вдоль оси обработки. Такая структура приводит к резкому повышению прочности проволоки из вольфрама.

После волочения вольфрамовая проволока покрыта графитовой смазкой. Поверхность проволоки необходимо очистить. Очистку производят с помощью отжига, химического или электролитического травления, электролитической полировки. Полировка может увеличить механическую прочность вольфрамовой проволоки на 20-25%.

Применение

Вольфрамовая проволока используется для изготовления элементов сопротивления в нагревательных печах, работающих в атмосфере водорода, нейтрального газа или в вакууме при температурах до 3000 °С. Также проволока из вольфрама служит для производства термопар. Для этого используются вольфрам-рениевый сплав с 5% рения и вольфрам-рениевый сплав с 20% рения (
ВР 5/20).
В ГОСТ 18903-73 “Проволока вольфрамовая. Сортамент” указаны области применения проволоки марок ВА, ВМ, ВРН, ВТ-7, ВТ-10, ВТ-15. Вольфрамовая проволока ВА в зависимости от группы, состояния поверхности и металла, диаметра применяется для изготовления спиралей ламп накаливания и других источников света, спиралеобразных катодов и подогревателей электронных приборов, пружин полупроводниковых приборов, петлевых подогревателей, неспиралеобразных катодов, сеток, пружин электронных приборов. Проволока марки ВРН применяется при получении вводов, траверсов и других деталей приборов, не требующих применения вольфрама со специальными присадками.

Свойства

Чтобы понять, где лучше применять вольфрам, нужно знать свойства этого металла. Сейчас про этот материал известно достаточно информации, чтобы определить сферы его применения.

Химические

Свойства:

  1. Валентность чистого металла — 6. У соединений на его основе она может изменяться от 2 до 5.
  2. Молярная масса химического элемента —183,84.
  3. Элемент имеет орбиту, состоящую из двух ярусов.

Вольфрам — химически активный металл. Он вступает в реакции с разными веществами с образованием сложных, простых соединений. При нагревании реакции протекают быстрее. Для дополнительного ускорения реакции можно добавить водяные пары.

Физические

Свойства:

  1. Цвет — серый.
  2. Прозрачность — отсутствует.
  3. Металлический блеск — есть.
  4. Твердость — 7,5 (показатель указан согласно шкале Мооса).
  5. Плотность — 19,3 г/см3.
  6. Радиоактивность — 0.
  7. Теплопроводность — 173 Вт/(м·К).
  8. Электропроводность — 55·10−9 Ом·м.
  9. Показатель твердости по Бринеллю — 488 кгс/мм².
  10. Теплоемкость — 134,4 Дж/(кг·град).
  11. Температура плавления — 3380 °C (показатель зависит от количества примесей).
  12. Сопротивление электричеству — 55·10−9 Ом·м (при условии соблюдения температурного режима в 20°C).
  13. Температура кипения — около 5555 °C.

Лучше всего металл куется при нагревании до 1600°C.

На основе вольфрама изготавливают тяжелые сплавы. Общее содержание основы может достигать 97%. Готовые сплавы применяются для изготовления контейнеров, в которых будут храниться, переноситься радиоактивные вещества. Главная особенность емкости — возможность поглощения части гамма-излучения.

Вольфрам (Фото: Instagram / chemical_language)

§4. Вольфрамовый порошок

Чистый вольфрамовый порошок служит исходным сырьем для производства компактного вольфрама (см. Главу 2). Карбид вольфрама WC, котрый по внешнему виду также представляет из себя порошок, используют для изготовления твердых сплавов.
В зависимости от назначения порошки вольфрама различают по средней величине частиц, набору зерен и другим параметрам.

Основная примесь в вольфрамовых порошках — кислород (0,05 — 0,3%). Металлические примеси содержатся в вольфрамовых порошках в очень малых количествах. Часто в порошки вольфрама вводят присадки из других металлов, которые улучшают определенные свойства конечного продукта. В качестве присадок часто используют алюминий, торий, лантан и другие.

Вольфрамовый порошок ВА, который применяется для изготовления проволоки, содержит равномерно распределенную кремнещелочную и алюминиевую присадки (0,32% K2O; 0,45% SiO2; 0,03% Al2O3), порошок из тугоплавкого металла вольфрам марки ВТ — присадку окиси тория (0,7 — 5%), ВЛ — присадку оскиси лантана (~1% La2O3), ВИ — присадку окиси иттрия (~3% Y2O3), ВМ — кремнещелочную и ториевую присадки (0,32% K2O; 0,45% SiO2; 0,25% ThO2).

Применение

До 30% по­лу­чае­мо­го В. ис­поль­зу­ют в про­из-ве ле­ги­ро­ван­ных (гл. обр. ин­ст­ру­мен­таль­ных) ста­лей, важ­ней­шие из ко­то­рых – бы­ст­ро­ре­жу­щие – со­дер­жат 8–20% $\ce{W}$. При­мер­но 50–60% В. рас­хо­ду­ет­ся на про­из-во из­но­со­стойких, жа­ро­проч­ных и твёр­дых спла­вов (по­след­ние обыч­но со­дер­жат $\ce{WC}$, а так­же $\ce{Co}$). Чис­тый В. при­ме­ня­ет­ся в элек­тро­тех­ни­ке, ра­дио­элек­тро­ни­ке, рент­ге­но­тех­ни­ке (для из­го­тов­ле­ния ни­тей на­ка­ли­ва­ния элек­тро­ламп, элек­тро­дов рент­ге­нов­ских тру­бок, на­гре­ва­те­лей вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ных пе­чей, ка­то­дов ге­не­ра­тор­ных ламп, се­ток, по­дог­ре­ва­те­лей ка­то­дов и пр.).

Вольфрам | Электрод-Сервис

Вольфра́м — химический элемент с атомным номером 74 в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, обозначается символом W (лат. Wolframium). При нормальных условиях представляет собой твёрдый блестящий серебристо-серый переходный металл.

Вольфрам — самый тугоплавкий из металлов. Более высокую температуру плавления имеет только неметаллический элемент — углерод. При стандартных условиях химически стоек.

Содержание

  • 1 История и происхождение названия
  • 2 Нахождение в природе
    • 2.1 Месторождения
  • 3 Получение
  • 4 Физические свойства
  • 5 Химические свойства
  • 6 Применение
  • 6.1 Металлический вольфрам
  • 6.2 Соединения вольфрама
  • 6.3 Другие сферы применения
  • 6.4 Рынок вольфрама
  • 7 Биологическая роль
  • 8 Изотопы
  • 9 Интересные факты

Название Wolframium перешло на элемент с минерала вольфрамит, известного ещё в XVI в. под названием лат. Spuma lupi («волчья пена») или нем. Wolf Rahm (“волчьи сливки”, “волчий крем”). Название было связано с тем, что вольфрам, сопровождая оловянные руды, мешал выплавке олова, переводя его в пену шлаков («пожирает олово как волк овцу»).

В настоящее время в США, Великобритании и Франции для вольфрама используют название «tungsten» (швед. tung sten — «тяжелый камень»).

В 1781 году знаменитый шведский химик Шееле, обрабатывая азотной кислотой минерал шеелит, получил жёлтый «тяжёлый камень» (триоксид вольфрама). В 1783 году испанские химики братья Элюар сообщили о получении из саксонского минерала вольфрамита как растворимой в аммиаке жёлтой окиси нового металла, так и самого металла. При этом один из братьев, Фаусто, был в Швеции в 1781 году и общался с Шееле. Шееле не претендовал на открытие вольфрама, а братья Элюар не настаивали на своём приоритете.

Кларк вольфрама земной коры составляет (по Виноградову) 1,3 г/т (0,0013 % по содержанию в земной коре). Его среднее содержание в горных породах, г/т: ультраосновных — 0,1, основных — 0,7, средних — 1,2, кислых — 1,9.

Вольфрам встречается в природе главным образом в виде окисленных сложных соединений, образованных трехокисью вольфрама WO3 с оксидами железа и марганца или кальция, а иногда свинца, меди, тория и редкоземельных элементов. Промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрамат железа и марганца nFeWO4 * mMnWO4 — соответственно, ферберит и гюбнерит) и шеелит (вольфрамат кальция CaWO4). Вольфрамовые минералы обычно вкраплены в гранитные породы, так что средняя концентрация вольфрама составляет 1—2 %.

Месторождения

Наиболее крупными запасами обладают Казахстан, Китай, Канада и США; известны также месторождения в Боливии, Португалии, России, Узбекистане и Южной Корее. Мировое производство вольфрама составляет 49—50 тысяч тонн в год, в том числе в Китае 41, России 3,5; Казахстане 0,7, Австрии 0,5. Основные экспортёры вольфрама: Китай, Южная Корея, Австрия. Главные импортёры: США, Япония, Германия, Великобритания.
Также есть месторождения вольфрама в Армении и других странах.

Процесс получения вольфрама проходит через подстадию выделения триоксида WO3 из рудных концентратов и последующем восстановлении до металлического порошка водородом при температуре ок. 700 °C. Из-за высокой температуры плавления вольфрама для получения компактной формы используются методы порошковой металлургии: полученный порошок прессуют, спекают в атмосфере водорода при температуре 1200—1300 °C, затем пропускают через него электрический ток. Металл нагревается до 3000 °C, при этом происходит спекание в монолитный материал. Для последующей очистки и получения монокристаллической формы используется зонная плавка.

Вольфрам — блестящий светло-серый металл, имеющий самые высокие доказанные температуры плавления и кипения (предполагается, что сиборгий ещё более тугоплавок, но пока что об этом твёрдо утверждать нельзя — время существования сиборгия очень мало). Температура плавления — 3695 K (3422 °C), кипит при 5828 K (5555 °C). Плотность чистого вольфрама составляет 19,25 г/см³. Обладает парамагнитными свойствами (магнитная восприимчивость 0,32·10−9). Твердость по Бринеллю 488 кг/мм², удельное электрическое сопротивление при 20 °C — 55·10−9 Ом·м, при 2700 °C — 904·10−9 Ом·м. Скорость звука в отожжённом вольфраме 4290 м/с.

Вольфрам является одним из наиболее тяжелых, твердых и самых тугоплавких металлов. В чистом виде представляет собой металл серебристо-белого цвета, похожий на платину, при температуре около 1600 °C хорошо поддается ковке и может быть вытянут в тонкую нить.

Проявляет валентность от 2 до 6. Наиболее устойчив 6-валентный вольфрам. 3- и 2-валентные соединения вольфрама неустойчивы и практического значения не имеют.

Вольфрам имеет высокую коррозионную стойкость: при комнатной температуре не изменяется на воздухе; при температуре красного каления медленно окисляется в оксид вольфрама (VI). Вольфрам в ряду напряжений стоит сразу после водорода, и в соляной, разбавленной серной и плавиковой кислотах почти нерастворим. В азотной кислоте и царской водке окисляется с поверхности. Растворяется в перекиси водорода.

Легко растворяется в смеси азотной и плавиковой кислот:

Реагирует с расплавленными щелочами в присутствии окислителей:

Поначалу данные реакции идут медленно, однако при достижении 400 °C (500 °C для реакции с участием кислорода) вольфрам начинает саморазогреваться, и реакция протекает достаточно бурно, с образованием большого количества тепла.

Растворяется в смеси азотной и плавиковой кислоты, образуя гексафторвольфрамовую кислоту h3[WF6]. Из соединений вольфрама наибольшее значение имеют: триоксид вольфрама или вольфрамовый ангидрид, вольфраматы, перекисные соединения с общей формулой Me2WOX, а также соединения с галогенами, серой и углеродом. Вольфраматы склонны к образованию полимерных анионов, в том числе гетерополисоединений с включением других переходных металлов.

Главное применение вольфрама — как основа тугоплавких материалов в металлургии.

Металлический вольфрам

  • Тугоплавкость и пластичность вольфрама делают его незаменимым для нитей накаливания в осветительных приборах, а также в кинескопах и других вакуумных трубках.
  • Благодаря высокой плотности вольфрам является основой тяжёлых сплавов, которые используются для противовесов, бронебойных сердечников подкалиберных и стреловидных оперенных снарядов артиллерийских орудий, сердечников бронебойных пуль и сверхскоростных роторов гироскопов для стабилизации полёта баллистических ракет (до 180 тыс. об/мин).
  • Вольфрам используют в качестве электродов для аргоно-дуговой сварки.
  • Сплавы вольфрама, ввиду его высокой температуры плавления, получают методом порошковой металлургии. Сплавы, содержащие вольфрам, отличаются жаропрочностью, кислотостойкостью, твердостью и устойчивостью к истиранию. Из них изготовляют хирургические инструменты (сплав «амалой»), танковую броню, оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетов и двигателей, контейнеры для хранения радиоактивных веществ. Вольфрам — важный компонент лучших марок инструментальных сталей.
  • Вольфрам применяется в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления в качестве нагревательных элементов. Сплав вольфрама и рения применяется в таких печах в качестве термопары.

Соединения вольфрама

  • Для механической обработки металлов и неметаллических конструкционных материалов в машиностроении (точение, фрезерование, строгание, долбление), бурения скважин, в горнодобывающей промышленности широко используются твёрдые сплавы и композитные материалы на основе карбида вольфрама (например, победит, состоящий из кристаллов WC в кобальтовой матрице; широко применяемые в России марки — ВК2, ВК4, ВК6, ВК8, ВК15, ВК25, Т5К10, Т15К6, Т30К4), а также смесей карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала (марки ТТ для особо тяжёлых условий обработки, например, долбление и строгание поковок из жаропрочных сталей и перфораторное ударно-поворотное бурение крепкого материала). Широко используется в качестве легирующего элемента (часто совместно с молибденом) в сталях и сплавах на основе железа. Высоколегированная сталь, относящаяся к классу «быстрорежущая», с маркировкой, начинающейся на букву Р, практически всегда содержит вольфрам. ( Р18, Р6М5. от rapid — быстрый, скорость)
  • Сульфид вольфрама WS2 применяется как высокотемпературная (до 500 °C) смазка.
  • Некоторые соединения вольфрама применяются как катализаторы и пигменты.
  • Монокристаллы вольфраматов (вольфраматы свинца, кадмия, кальция) используются как сцинтилляционные детекторы рентгеновского излучения и других ионизирующих излучений в ядерной физике и ядерной медицине.
  • Дителлурид вольфрама WTe2 применяется для преобразования тепловой энергии в электрическую (термо-ЭДС около 57 мкВ/К).

Другие сферы применения

Искусственный радионуклид 185W используется в качестве радиоактивной метки при исследованиях вещества. Стабильный 184W используется как компонент сплавов с ураном-235, применяемых в твердофазных ядерных ракетных двигателях, поскольку это единственный из распространённых изотопов вольфрама, имеющий низкое сечение захвата тепловых нейтронов (около 2 барн).

Рынок вольфрама

Цены на металлический вольфрам (содержание элемента порядка 99 %) на конец 2010 года составляли около 40—42 долларов США за килограмм, в мае 2011 года составляли около 53—55 долларов США за килограмм. Полуфабрикаты от 58 USD (прутки) до 168 (тонкая полоса). В 2014 году цены на вольфрам колебались в диапазоне от 55 до 57 USD.

Вольфрам не играет значительной биологической роли. У некоторых архебактерий и бактерий имеются ферменты, включающие вольфрам в своем активном центре. Существуют облигатно-зависимые от вольфрама формы архебактерий-гипертермофилов, обитающие вокруг глубоководных гидротермальных источников. Присутствие вольфрама в составе ферментов может рассматриваться как физиологический реликт раннего архея — существуют предположения, что вольфрам играл роль в ранних этапах возникновения жизни.

Пыль вольфрама, как и большинство других видов металлической пыли, раздражает органы дыхания.

Основная статья: Изотопы вольфрама

Природный вольфрам состоит из смеси пяти изотопов (180W, 182W, 183W, 184W и 186W). Искусственно созданы и идентифицированы ещё 30 радионуклидов. В 2003 открыта чрезвычайно слабая радиоактивность природного вольфрама (примерно два распада на грамм элемента в год), обусловленная α-активностью 180W, имеющего период полураспада 1,8·1018 лет.

  • Вольфрам — самый тугоплавкий металл. Температура плавления — 3422 °C, кипения — 5555 °C. Примерно такую же температуру имеет фотосфера Солнца. Критическая температура вольфрама равняется 13 610 °C. Это та температура, при которой вольфрам не может быть сконденсирован в виде жидкости из газа ни при каком давлении.
  • Плотность вольфрама почти равняется плотности золота: 19,25 г/см³ против 19,32 г/см³ соответственно.
  • В 2009 году рядом инвестиционных банков по отношению друг к другу были совершены мошеннические действия по подлогу слитков золота на позолоченные вольфрамовые.

 

Вольфрам свойства, марки температура плавления, применение, история Wolframium


Вольфрам

— самый тугоплавкий из металлов. Более высокую температуру плавления имеет только неметаллический элемент — углерод. При стандартных условиях химически стоек. Название Wolframium перешло на элемент с минерала вольфрамит, известного ещё в XVI в. под названием лат. Spuma lupi («волчья пена») или нем. Wolf Rahm («волчьи сливки», «волчий крем»). Название было связано с тем, что вольфрам, сопровождая оловянные руды, мешал выплавке олова, переводя его в пену шлаков («пожирает олово как волк овцу»).

  1. Структура
  2. Свойства
  3. Запасы и добыча
  4. Происхождение
  5. Применение
  6. Классификация
  7. Физические свойства
  8. Оптические свойства
  9. Кристаллографические свойства

Смотрите так же:

Серебро

— структура и физические свойства

СТРУКТУРА


Кристалл вольфрама имеет объемноцентрированную кубическую решетку. Кристаллы вольфрама на холоду отличаются малой пластичностью, поэтому в процессе прессования порошка они практически почти не изменяют своей основной формы и размеров и уплотнение порошка происходит главным образом путем относительного перемещения частиц.

В объемно-центрированной кубической ячейке вольфрама атомы располагаются по вершинам и в центре ячейки, т.е. на одну ячейку приходится два атома. ОЦК-структура не является плотнейшей упаковкой атомов. Коэффициент компактности равен 0,68. Пространственная группа вольфрама Im3m.



Распространенность вольфрама в природе

Этот металл очень мало распространен в окружающей среде. После всех элементов он занимает 57-е место и содержится в виде кларка вольфрама. Также металл образует минералы – шеелит и вольфрамит. Вольфрам мигрирует в подземные воды либо в виде собственного иона, либо в виде всевозможных соединений. Но его наибольшая концентрация в подземных водах ничтожно мала. Она составляет сотые доли мг/л и практически не меняет их химические свойства. Вольфрам также может попадать в природные водоемы из стоков заводов и фабрик.



СВОЙСТВА


Вольфрам — блестящий светло-серый металл, имеющий самые высокие доказанные температуры плавления и кипения (предполагается, что сиборгий ещё более тугоплавок, но пока что об этом твёрдо утверждать нельзя — время существования сиборгия очень мало). Температура плавления — 3695 K (3422 °C), кипит при 5828 K (5555 °C). Плотность чистого вольфрама составляет 19,25 г/см³. Обладает парамагнитными свойствами (магнитная восприимчивость 0,32·10−9). Твердость по Бринеллю 488 кг/мм², удельное электрическое сопротивление при 20 °C — 55·10−9 Ом·м, при 2700 °C — 904·10−9 Ом·м. Скорость звука в отожжённом вольфраме 4290 м/с. Является парамагнетиком.

Вольфрам является одним из наиболее тяжелых, твердых и самых тугоплавких металлов. В чистом виде представляет собой металл серебристо-белого цвета, похожий на платину, при температуре около 1600 °C хорошо поддается ковке и может быть вытянут в тонкую нить.

§2. Вольфрамовые электроды

Дуговая сварка
Сварочные электроды являются одними из важнейших компонентов, необходимых для сварки. Наиболее широко они применяются при дуговой сварке. Она относится к термическому классу сварки, в котором плавление осуществляется за счет термической энергии. Дуговая сварка (ручная, полуавтоматическая и автоматическая) является наиболее распространенным технологическим процессом сварки. Тепловая энергия создается вольтовой дугой, которая горит между электродом и изделием (деталью, заготовкой). Дуга — мощный стабильный электрический разряд в ионизированной атмосфере газов, паров металла. Электрод подводит электрический ток к месту сварки, чтобы получить дугу.

Сварочные электроды

Сварочный электрод — проволочный стержень с нанесенным на него покрытием (или без покрытия). Существует большое количество разнообразных электродов для сварки. Они различаются по химическому составу, длине, диаметру, определенный тип электродов подходит для сварки определенных металлов и сплавов и. т.д. Разделение электродов сварочных на плавящиеся и неплавящиеся является одним из важнейших видов их классификации.

Плавящиеся сварочные электроды расплавляются в процессе сварки, их металл вместе с расплавленным металлом свариваемой детали идет на пополнение сварочной ванны. Такие электроды выполняют из стали и меди.

Неплавящиеся электроды не расплавляются во время сварки. К данному типу можно отнести угольные и вольфрамовые электроды. При сварке с использованием неплавящихся вольфрамовых электродов необходима подача присадочного материала (обычно это сварочная проволока или пруток), который расплавляется и вместе с расплавленным материалом свариваемой детали образует сварочную ванну.

Также, электроды для сварки бывают покрытые и непокрытые. Покрытие имеет важную роль. Его составляющие могут обеспечить получение металла швов заданных состава и свойств, стабильное горения дуги, защиту расплавленного металла от воздействия воздуха. Соответственно составляющие покрытия могут быть легирующими, стабилизирующими, газообразующими, шлакообразующими, раскисляющими, а само покрытие — кислым, рутиловым, основным или целлюлозным.

Сварочные вольфрамовые электроды

Как было отмечено ранее вольфрамовые электроды являются неплавящимися и при сварке используются вместе с присадочной проволокой. Данные электроды, в основном, применяются для сварки цветных металлов и их сплавов (вольфрамовый электрод с присадкой циркония), высоколегированных сталей (вольфрамовый электрод с присадкой тория ЭВТ), а также вольфрамовый электрод хорошо подходит для получения сварного шва повышенной прочности, причем свариваемые детали могут быть разного химического состава.

Довольно распространенной является сварка с использованием вольфрамовых электродов в среде аргона. Данная среда положительно влияет на процесс сварки и качество сварного шва. Вольфрамовые электроды могут быть сделаны из чистого вольфрама или содержать различные присадки, которые улучшают качество процесса сварки и сварного шва. Особенностью неплавящихся сварочных электродов из чистого вольфрама (например, вольфрамовый электрод марки ЭВЧ) является не очень хорошая зажигаемость дуги.

Зажигание дуги проходит в три этапа:

  • короткое замыкание электрода на заготовку;
  • отвод электрода на незначительное расстояние;
  • возникновение устойчивого дугового разряда.

Для улучшения зажигаемости дуги и достижения высокой стабильности дуги во время сварки в электроды из вольфрама добавляют цирконий. Торирование (вольфрамовый электрод ЭВТ-15) также улучшает зажигаемость дуги и увеличивает срок службы сварочных электродов. Добавление в вольфрамовые электроды иттрия (вольфрамовый электрод ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3) позволяет использовать их в различных токовых средах. Например, может быть дуга переменного или постоянного тока. В первом случае сварочная дуга питается от источника переменного тока. Различают однофазное и трехфазное питание дуги. Во втором — от источника постоянного тока.
Аргонодуговая сварка (Дуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона)

Данный вид сварки хорошо зарекомендовал себя при сваривании цветных металлов таких, как молибден, титан, никель, а также высоколегированных сталей. Это разновидность дуговой сварки, где источником высокой температуры, необходимой для создания сварочной ванны, является электрический ток. В данном виде аргонодуговой сварки основными элементами являются вольфрамовый электрод и инертный газ аргон. Аргон во время сварки подается на вольфрамовый электрод и защищает его, зону дуги и сварочную ванну от атмосферной газовой смеси (азот, водород, углекислый газ). Данная защита намного повышает качественные характеристики сварного шва, а также предохраняет сварочные вольфрамовые электроды от быстрого сгорания в среде воздуха. Газ аргон может применяться при сварке большого количества металлов и сплавов, так как он является инертным.

Стандарты для вольфрамовых электродов

В России неплавящиеся вольфрамовые электроды производятся в соответствии с требованиями стандартов и технических условий. Среди них:
ГОСТ 23949-80 “Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся. Технические условия”; ТУ 48-19-27-88 “Вольфрам лантанированный в виде прутков. Технические условия”; ТУ 48-19-221-83 “Прутки из иттрированного вольфрама марки СВИ-1. Технические условия”; ТУ 48-19-527-83 “Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся ЭВЧ и ЭВЛ-2. Технические условия”.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА


Кларк вольфрама земной коры составляет (по Виноградову) 1,3 г/т (0,00013 % по содержанию в земной коре). Его среднее содержание в горных породах, г/т: ультраосновных — 0,1, основных — 0,7, средних — 1,2, кислых — 1,9.

Процесс получения вольфрама проходит через подстадию выделения триоксида WO3 из рудных концентратов и последующем восстановлении до металлического порошка водородом при температуре около 700 °C. Из-за высокой температуры плавления вольфрама для получения компактной формы используются методы порошковой металлургии: полученный порошок прессуют, спекают в атмосфере водорода при температуре 1200—1300 °C, затем пропускают через него электрический ток. Металл нагревается до 3000 °C, при этом происходит спекание в монолитный материал. Для последующей очистки и получения монокристаллической формы используется зонная плавка.

Сплавы

Присадки меняют характеристики полученных сплавов.

Марка российского сплаваПрисадки
ВД-2080% вольфрама, 20% меди
ВНЖ-953% никеля, 2% железа
ВНМ 2-12% никеля, 1% меди
ВНЖ 7-37% никеля, 3% железа
ВД-3070% вольфрама, 30% меди
ВНЖ-97.51.5% никеля, 1% железа

ПРОИСХОЖДЕНИЕ


Вольфрам встречается в природе главным образом в виде окисленных сложных соединений, образованных трехокисью вольфрама WO3 с оксидами железа и марганца или кальция, а иногда свинца, меди, тория и редкоземельных элементов. Промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрамат железа и марганца nFeWO4 * mMnWO4 — соответственно, ферберит и гюбнерит) и шеелит (вольфрамат кальция CaWO4). Вольфрамовые минералы обычно вкраплены в гранитные породы, так что средняя концентрация вольфрама составляет 1—2 %.

Наиболее крупными запасами обладают Казахстан, Китай, Канада и США; известны также месторождения в Боливии, Португалии, России, Узбекистане и Южной Корее. Мировое производство вольфрама составляет 49—50 тысяч тонн в год, в том числе в Китае 41, России 3,5; Казахстане 0,7, Австрии 0,5. Основные экспортёры вольфрама: Китай, Южная Корея, Австрия. Главные импортёры: США, Япония, Германия, Великобритания. Также есть месторождения вольфрама в Армении и других странах.

§4. Вольфрамовый порошок

Чистый вольфрамовый порошок служит исходным сырьем для производства компактного вольфрама (см. Главу 2). Карбид вольфрама WC, котрый по внешнему виду также представляет из себя порошок, используют для изготовления твердых сплавов.
В зависимости от назначения порошки вольфрама различают по средней величине частиц, набору зерен и другим параметрам.

Основная примесь в вольфрамовых порошках — кислород (0,05 — 0,3%). Металлические примеси содержатся в вольфрамовых порошках в очень малых количествах. Часто в порошки вольфрама вводят присадки из других металлов, которые улучшают определенные свойства конечного продукта. В качестве присадок часто используют алюминий, торий, лантан и другие.

Вольфрамовый порошок ВА, который применяется для изготовления проволоки, содержит равномерно распределенную кремнещелочную и алюминиевую присадки (0,32% K2O; 0,45% SiO2; 0,03% Al2O3), порошок из тугоплавкого металла вольфрам марки ВТ — присадку окиси тория (0,7 — 5%), ВЛ — присадку оскиси лантана (~1% La2O3), ВИ — присадку окиси иттрия (~3% Y2O3), ВМ — кремнещелочную и ториевую присадки (0,32% K2O; 0,45% SiO2; 0,25% ThO2).

ПРИМЕНЕНИЕ


Тугоплавкость и пластичность вольфрама делают его незаменимым для нитей накаливания в осветительных приборах, а также в кинескопах и других вакуумных трубках. Благодаря высокой плотности вольфрам является основой тяжёлых сплавов, которые используются для противовесов, бронебойных сердечников подкалиберных и стреловидных оперенных снарядов артиллерийских орудий, сердечников бронебойных пуль и сверхскоростных роторов гироскопов для стабилизации полёта баллистических ракет (до 180 тыс. об/мин).

Вольфрам используют в качестве электродов для аргоно-дуговой сварки. Сплавы, содержащие вольфрам, отличаются жаропрочностью, кислотостойкостью, твердостью и устойчивостью к истиранию. Из них изготовляют хирургические инструменты (сплав «амалой»), танковую броню, оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетов и двигателей, контейнеры для хранения радиоактивных веществ. Вольфрам — важный компонент лучших марок инструментальных сталей. Вольфрам применяется в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления в качестве нагревательных элементов. Сплав вольфрама и рения применяется в таких печах в качестве термопары.

Для механической обработки металлов и неметаллических конструкционных материалов в машиностроении (точение, фрезерование, строгание, долбление), бурения скважин, в горнодобывающей промышленности широко используются твёрдые сплавы и композитные материалы на основе карбида вольфрама (например, победит, состоящий из кристаллов WC в кобальтовой матрице; широко применяемые в России марки — ВК2, ВК4, ВК6, ВК8, ВК15, ВК25, Т5К10, Т15К6, Т30К4), а также смесей карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала (марки ТТ для особо тяжёлых условий обработки, например, долбление и строгание поковок из жаропрочных сталей и перфораторное ударно-поворотное бурение крепкого материала). Широко используется в качестве легирующего элемента (часто совместно с молибденом) в сталях и сплавах на основе железа. Высоколегированная сталь, относящаяся к классу «быстрорежущая», с маркировкой, начинающейся на букву Р, практически всегда содержит вольфрам. ( Р18, Р6М5. от rapid — быстрый, скорость).

Сульфид вольфрама WS2 применяется как высокотемпературная (до 500 °C) смазка. Некоторые соединения вольфрама применяются как катализаторы и пигменты. Монокристаллы вольфраматов (вольфраматы свинца, кадмия, кальция) используются как сцинтилляционные детекторы рентгеновского излучения и других ионизирующих излучений в ядерной физике и ядерной медицине.

Дителлурид вольфрама WTe2 применяется для преобразования тепловой энергии в электрическую (термо-ЭДС около 57 мкВ/К). Искусственный радионуклид 185W используется в качестве радиоактивной метки при исследованиях вещества. Стабильный 184W используется как компонент сплавов с ураном-235, применяемых в твердофазных ядерных ракетных двигателях, поскольку это единственный из распространённых изотопов вольфрама, имеющий низкое сечение захвата тепловых нейтронов (около 2 барн).

Вольфрам (англ. Tungsten) — W

Молекулярный вес183,84 г/моль
Происхождение названиялат. Spuma lupi («волчья пена») или нем. Wolf Rahm («волчьи сливки», «волчий крем»)
IMA статусподтвержден в 2011 году

История открытия

Рудокопы Саксонии в XIV-XVI вв. заметили, что после обработки оловянных руд остается много шлака. Работники в здешних копальнях называли его побочным продуктом, который «пожирает» олово, сравнивали с «волком, пожирающим овцу». Так и сформировалось название шлака «wolfrahm» («волчья пена» с немецкого языка).

Когда химик Карл Шееле обработал азотной кислотой «tungsten» («тяжелый камень» в переводе со шведского языка), удалось выделить новый метал, получивший такое же название. Событие произошло в 1781 г. Позже провели ряд анализов, которые показали, что шведскому химику удалось открыть не сам вольфрам, а его оксид. Поэтому минерал переименовали на «шеелит».

Через два года после открытия, сделанного Карлом Шееле, химики из Испании братья Элюар заявили, что смогли выделить из вольфрамита рудников Саксонии чистый вольфрам. Нужно отметить, что ни Шееле, ни братья Элюар не настаивали на том, что именно они стали первооткрывателями вольфрама.

До начала ХХ века химический элемент назывался «tungsten», его обозначали символом «Tu». Термин «вольфрам» и символ «W» был утвержден только в середине прошлого века.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Цвет минераласерый
Цвет чертыбелый
Прозрачностьнепрозрачный
Блескметаллический
Спайностьнет
Твердость (шкала Мооса)7,5
Прочностьковкий
Изломзазубренный
Плотность (измеренная)19.3 г/см3
Радиоактивность (GRapi)0
Магнетизмпарамагнетик

Вольфрам в экономике

Глобальное производство вольфрама начало свой рост примерно с 2009 года, когда стала восстанавливаться азиатская промышленность. Крупнейшим производителем вольфрама остается Китай. Например, в 2013 году на долю производства этой страны приходился 81 % от мирового предложения. Около 12 % спроса на вольфрам связано с производством осветительных приборов. По прогнозам экспертов, использование вольфрама в этой сфере будет сокращаться на фоне применения светодиодных и люминесцентных ламп как в бытовых условиях, так и на производстве.

Считается, что будет расти спрос на вольфрам в сфере производства электронной техники. Высокая износостойкость вольфрама и его способность выдерживать электричество делают этот металл наиболее подходящим для производства регуляторов напряжения. Однако по объему этот спрос пока остается довольно незначительным, и считается, что к 2021 году он вырастет лишь на 2 %. Однако согласно прогнозам ученых, в ближайшее время должен произойти рост спроса на цементированный карбид. Это связано с ростом автомобильного производства в США, Китае, Европе, а также увеличением горнодобывающей промышленности. Считается, что к 2021 году спрос на вольфрам увеличится на 3,6 %.

10 фактов о карбиде вольфрама

Несмотря на то, что в слове нет буквы W, химический символ вольфрама – W. Буква W происходит от другого названия элемента, вольфрама, которое происходит от минерала, в котором этот элемент был обнаружен, вольфрамита. .

Карбид вольфрама — это термин, используемый для композитного материала, содержащего твердые частицы, окруженные карбидом вольфрама, а также более мягкий металлический связующий материал, который удерживает частицы на месте.

Вот 10 интересных фактов о карбиде вольфрама:

Карбид вольфрама Самая высокая температура плавления среди всех металлов

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов. Он расплавится при воздействии достаточного количества тепла, как и все металлы. Для плавления вольфрама требуется больше тепла, чем для любого другого металла на планете, его температура плавления превышает 3000 градусов по Фаренгейту. Сильно отличается от других вариантов, учитывая, что температура плавления алюминия составляет всего 1221 градус по Фаренгейту.

Используется в лампочках

Вольфрам служит нитью накаливания для нагревательных элементов лампочки. Нить накаливания на основе вольфрама часто используется в лампах накаливания. Вольфрамовая нить нагревается при активации, тем самым излучая свет. Вольфрам обладает высокой проводимостью, что позволяет использовать его в нитях накала ламп.

Карбид вольфрама используется в вооруженных силах  

Ракеты и пули в вооруженных силах изготавливаются из вольфрама, используемого в «кинетической бомбардировке». Это тип атаки, при котором вместо взрывчатых веществ для пробития брони используется очень плотный материал.

Карбид вольфрама и вольфрам не взаимозаменяемы

Карбид вольфрама хорошо известен своей износостойкостью. На самом деле его можно резать только алмазными инструментами. Практика добавления кобальта в качестве связующего делает его цементированным карбидом и придает свойствам карбида вольфрама, которые значительно отличаются от свойств чистого вольфрама, даже несмотря на то, что карбид вольфрама действительно содержит много вольфрама.

Карбид вольфрама можно прессовать и спекать в трубчатые формы. Это дорогостоящий процесс, и, в отличие от других металлов, карбид вольфрама и вольфрам нельзя вытягивать в трубы.

Карбид вольфрама  Используется в ювелирной промышленности

Обручальные кольца – это очень популярный вид украшений из вольфрама, которые на самом деле состоят из карбида вольфрама. Поскольку кольцо из карбида вольфрама обладает высокой устойчивостью к повреждениям, оно обеспечивает исключительную прочность, а также защиту от царапин.

80 Процент мировых поставок карбида вольфрама поступает из Китая

По данным BBC, 80 процентов мировых поставок контролируется Китаем. Другие ресурсы вольфрама находятся в Великобритании, Португалии, России, Южной Корее, Боливии, а также в США, Калифорнии и Колорадо. Первое использование вольфрама было более 350 лет назад. По данным Королевского химического общества, китайские производители фарфора использовали вольфрамовый пигмент уникального персикового цвета.

Карбид вольфрама является редким и чрезвычайно плотным

Прочность карбида вольфрама является самой высокой из всех известных материалов. Он невероятно плотный и его практически невозможно растопить. Чистый вольфрам, серебристо-белый металл, может самовозгораться, если его превратить в мелкий порошок. Природный вольфрам содержит 21 нестабильный изотоп и пять стабильных изотопов.

Используется в инструментальной промышленности

Около 65% рынка карбида вольфрама приходится на производство сверл, горных наконечников и других горнодобывающих и режущих инструментов. По данным BBC, из-за его прочности при использовании системы алмазной резки на вырезание всего одного сверла из вольфрама может уйти около 10 минут.

Карбид вольфрама  Банка, имитирующая золото

Вольфрам часто используется в качестве заменителя золота. Имея аналогичный вольфрам, позволяющий имитировать физические свойства золота, становится доступным менее дорогой вариант. Еще одна особенность, делающая вольфрам более предпочтительным материалом для ювелирных изделий, заключается в том, что вольфрам значительно тверже золота и не деформируется с течением времени при износе. «…Вольфрам был найден в поддельных золотых слитках». — говорит Аманда Симсон, доцент химического машиностроения Университета Нью-Хейвена.

Используется в сплавах

Вольфрам используется в производстве многих сплавов. Очень распространенным примером может быть быстрорежущая сталь. Быстрорежущая сталь может содержать от 10% до 20% вольфрама. Остальной материал состоит из углерода и железа. Благодаря своей высокой прочности на растяжение вольфрам идеально подходит для использования в сплавах. При добавлении к более мягкому или слабому металлу он создает новый и более прочный сплав.

Выберите консолидацию ресурсов для переработки металлолома из карбида вольфрама

Consolidated Resources, Inc. стремится предоставить самые лучшие решения по переработке промышленных металлов для предприятий в Фениксе, штат Аризона.

Если ваше предприятие производит металлолом из карбида вольфрама, позвоните нам по телефону (623) 931-5009. Мы создаем индивидуальные программы переработки, которые максимально увеличивают ценность ваших отходов. Мы с нетерпением ждем возможности обсудить ваши потребности в потоке отходов!

Дополнительная информация о вольфраме и карбиде вольфрама:

http://chronicle.kennametal.com/what-is-tungsten-carbide-you-asked-we-answered/

https://www.livescience.com/38997-facts-about-tungsten.html#:~:text=One%20of%20the%20most%20common,system%2C%20according%20to%20%20BBC.

https://monroeengineering.com/blog/5-fun-facts-about-tungsten/

 

Вольфрам — передовые металлы и сплавы

Вес для коленчатого вала

Обзор

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов и при температурах выше 1650°C самую высокую прочность на растяжение. Его скорость теплового расширения аналогична скорости боросиликатного стекла и кремния. Хорошая теплопроводность и электропроводность вольфрама делают его отличным выбором для микропроцессорных приложений. Он также используется в эмиттерах электронов, нагревательных катушках, электронно-лучевых трубках, электрических контактах и ​​различных высокотемпературных устройствах.

Технические свойства

из вольвара

В вольфрамовых металлах.

Вольфрам 3695 K (3422 °C, 6192 °F) 6203 K (5930 °C, 10706 °F/см) 19,3 3 10132 52,31 кДж/моль[3][4] 24,27 Дж/(моль·К) 52,8 нОм·м (при 20 °C парамагнитный[5] Molybdenum 2896 K (2623 ° C, 4753 ° F) 4912 K (4639 ° C, 8382 ° F) 10.28 G/CM3..................... /(моль·К) 53,4 нОм·м (при 20 °C) парамагнитный[4] Титан 1941 K (1668 °C, 3034 °F) 3560 K (3287 °C, 5949°F) 4,506 г/см3 14,15 кДж/моль xx 420 нОм·м (при 20 °C) парамагнитный Цирконий 2128 K (1855 ° C, 3371 ° F) 4650 K (4377 ° C, 7911 ° F) 6,52 G/CM3132 6,52 G/CM3131 14. 110132. /(моль·К) 421 нОм·м (при 20 °C) парамагнитный[3] Константан 1210 °C Никель 1728 K (1455 ° C, 2651 ° F) 3003 K (2730 ° C, 4946 ° F) 8.908 G/CM3 17,48 KJ/MOL – (моль·К) 69,3 нОм·м (при 20 °C) ферромагнитный Алюмель 1399 °C xx 8,61 г см−3 xx xx

3 xx

xx Хромель 1420 °C 8,5 г см−3 хх 0,706 мкОм·м хх INVAR 36 1427 ° C, 2600 ° F XX 8055G CM 0,291 XX XX 491 491 491 491 491 491 491 491 491 491 491 491 491 491 491 491 491 491 491 491 491 49131. Niobium 2750 K (2477 ° C, 4491 ° F) 5017 K (4744 ° C, 8571 ° F) 8,57 G/CM3 30132 8,57 G/CM331313131 37010101013131313132 8. 57 G/CM3 30131 30131 3010131 8.57 G/CM3 30131 30. 300131 8.57 G/CM3 30131 30. 300132 /(моль·К) 152 нОм·м (при 0 °C) парамагнитный Rhenium 3459 K ​(3186 °C, ​5767 °F) 5903 K ​(5630 °C, ​10,170 °F) 21.02 g/cm3 60.43 kJ/mol 25.48 J/ (моль·К) 193 нОм·м (при 20 °C) парамагнитный[2] Tantalum 3290 K (3017 ° C, 5463 ° F) 5731 K (5458 ° C, 9856 ° F) 16,69 G/CM3 16.69 G/CM3 16.69 G/CM3. /(моль·K) 131 нОм·м (при 20 °C) парамагнитный[3] Ковар 1450°C / 2640°F 8,35 г/см30 0,49 Ом мм2/см MuMetal 2642°F [1450°C] xx  0.316 lb/in³ [8.74g/cm³] xx xx  60 μΩ​cm xx

Свойства вольфрамового сплава

9 % Fe 102 4 3 Класс 331
  HD 17 HD 17BB HD 17D HD 17,5 HD 17,7 HD 18 HD 18D HD 18,5
90% W 90% W 90% W 92,5% W 93% W 95% W 93% W 95% W 93% W 95% W 93% W 95% W 93%.
6% Ni 6% Ni 7% Ni 5.25% Ni Balance 3.5% Ni 3.5% Ni 2.1% Ni
4 % Cu 4 % Cu/Fe 3 % Fe 2,25 % Fe Ni Fe Mo 1,5 % Cu 1,5 % Fe .1
ASTM-B-777 Класс 1 Класс 1 Класс 2 Super Chatter Free™ Класс 3 Класс 3 90
Плотность г/см3 17 17 17,5 17,7 18 18 18,5
Плотность Фунты/куб. дюймов 0,614 0,614 0,632 0,639 0,65 0,65
Твердость по Роквеллу C 24 25 26 30 27 2732 29
Предел прочности при растяжении (PSI) 110000 125000 114000 130000 115000 125000 128000
Yield Strength . 2% offset (PSI)

88000

85000

85000
Удлинение (% в 1″) 8 14 12 10 71 122
Предел пропорциональной упругости (PSI) 45000 52000 46000 60000 45000 44000 44000 44000
Модули 40 x 106 45 x 106 47 x 106 53 x 106 45 x 106 506 45 x 106 506.
Эластичность (PSI)
Коэффициент теплового расширения X 10-6/°C (20-400°C) 5,4 4,8 4,6 4,5 4,4 4,6 4,5
Thermal Conductivity (CGS Units) 0. 23 0.18 0.2 0.27 0.33 0.26 0.3
Электропроводность  14 10 13 14 16 13 13 90
(% МАКО)
Магнитные свойства HD 17 = NIL Слегка Слегка Слегка NIL Слегка2 90
HD 17BB = слегка магнитный магнитный магнитный магнитный магнитный магнитный

Вольфрам – Температура плавления – Температура кипения

Автор

Вольфрам – Температура плавления и кипения

Температура плавления вольфрама °C 310099

Температура кипения вольфрама 5660°C .

Обратите внимание, что эти точки связаны со стандартным атмосферным давлением.

Температура кипения – насыщение

В термодинамике, насыщение определяет состояние, при котором смесь пара и жидкости может существовать вместе при заданных температуре и давлении. Температура, при которой начинает происходить испарение  (кипение) при данном давлении, называется  температурой  насыщения или точкой кипения . Давление, при котором начинается испарение (кипение) при данной температуре, называется давлением насыщения. Когда ее рассматривают как температуру обратного перехода из пара в жидкость, ее называют точкой конденсации.

Точка плавления

В термодинамике точка плавления определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии. Добавление тепла превратит твердое вещество в жидкость без изменения температуры. Температура плавления вещества зависит от давления и обычно указывается при стандартном давлении. Когда ее рассматривают как температуру обратного перехода от жидкого к твердому, ее называют точкой замерзания или точкой кристаллизации.

Первая теория, объясняющая механизм плавления в объеме, была предложена Линдеманном, который использовал колебание атомов в кристалле для объяснения плавления. Твердые тела похожи на жидкости тем, что оба находятся в конденсированном состоянии, а частицы находятся гораздо ближе друг к другу, чем частицы газа. Атомы в твердом теле тесно связаны друг с другом либо в правильной геометрической решетке (кристаллические твердые тела, которые включают металлы и обычный лед), либо в неправильной (аморфное твердое тело, такое как обычное оконное стекло), и обычно имеют низкую энергию. движение отдельных атомов , ионов или молекул в твердом теле ограничивается колебательным движением вокруг фиксированной точки. Когда твердое тело нагревается, его частицы вибрируют быстрее, поскольку твердое тело поглощает кинетическую энергию. В какой-то момент амплитуда колебаний становится настолько большой, что атомы начинают вторгаться в пространство своих ближайших соседей и возмущать их, и начинается процесс плавления. Точка плавления  – это температура, при которой разрушающие вибрации частиц твердого тела преодолевают силы притяжения, действующие внутри твердого тела.

Tungsten – Properties

Element Tungsten
Atomic Number 74
Symbol W
Element Category Transition Metal
Фаза при STP Твердое вещество
Атомная масса [а.е.м.] 183,84
Плотность при STP [г/см3] 19.25
Electron Configuration [Xe] 4f14 5d4 6s2
Possible Oxidation States +6
Electron Affinity [kJ/mol] 78. 6
Electronegativity [Pauling scale] 2,36
1 -й Ионизационной Энергии [EV] 7,98
Год обнаружения 1783
1783
31313131HIRIRIRINEHIHIHI.0132
Thermal properties
Melting Point [Celsius scale] 3410
Boiling Point [Celsius scale] 5660
Thermal Conductivity [W/m K] 170
Специфическая тепло [j/g K] 0,13
Тепло слияния [KJ/MOL] 35,4
ОТРЕЙСТВА ВАПОРИЗИВАНИЯ [KJ/MOLIT
Vaporization [KJ/MOLIT
0 [KJ/MOLIT
[KJ/MOLIT
.0371

 

Hydrogen1H Helium2He
Lithium3Li Beryllium4Be Boron5B Carbon6C Nitrogen7N Oxygen8O Fluorine9F Neon10Ne
Sodium11Na Magnesium12Mg Алюминий13Al Кремний14Si Фосфор15P Сера16S Хлор17Cl Argon18Ar
Potassium19K Calcium20Ca Scandium21Sc Titanium22Ti Vanadium23V Chromium24Cr Manganese25Mn Iron26Fe Cobalt27Co Nickel28Ni Copper29Cu Zinc30Zn Gallium31Ga Germanium32Ge Мышьяк33As Селен34Se Бром35Br Криптон36Kr
Rubidium37Rb Strontium38Sr Yttrium39Y Zirconium40Zr Niobium41Nb Molybdenum42Mo Technetium43Tc Ruthenium44Ru Rhodium45Rh Palladium46Pd Silver47Ag Cadmium48Cd Indium49In Tin50Sn Antimony51Sb Теллур52Те Йод53I Ксенон54Хе
Caesium55Cs Barium56Ba Lanthanum57La Hafnium72Hf Tantalum73Ta Tungsten74W Rhenium75Re Osmium76Os Iridium77Ir Platinum78Pt Gold79Au Mercury80Hg Thallium81Tl Lead82Pb Bismuth83Bi Polonium84Po Астатин85At Радон86Rn
Франций87Fr Radium88Ra Actinium89Ac Rutherfordium104Rf Dubnium105Db Seaborgium106Sg Bohrium107Bh Hassium108Hs Meitnerium109Mt Darmstadtium110Ds Roentgenium111Rg Copernicium112Cn Nihonium113Nh Flerovium114Fl Moscovium115Mc Livermorium116Lv Tennessine117Ts Оганесон118Ог
Cerium58Ce Praseodymium59Pr Neodymium60Nd Promethium61Pm Samarium62Sm Europium63Eu Gadolinium64Gd Terbium65Tb Dysprosium66Dy Holmium67Ho Erbium68Er Thulium69Tm Ytterbium70Yb Лютеций71Lu
Thorium90Th Protactinium91Pa Uranium92U Neptunium93Np Plutonium94Pu Americium95Am Curium96Cm Berkelium97Bk Californium98Cf Einsteinium99Es Fermium100Fm Mendelevium101Md Nobelium102No Lawrencium103Lr



сообщите об этом объявлении

Металлический вольфрам (W) Элемент Химические + физические свойства

Справочная информация

Слово вольфрам означает «тяжелый камень» на шведском языке. Химический символ вольфрама — W, что означает вольфрам. Название произошло от средневековых немецких плавильщиков, которые обнаружили, что оловянные руды, содержащие вольфрам, имеют гораздо более низкий выход. Говорили, что вольфрам пожирал олово «как волк». Чистый вольфрам был впервые выделен двумя испанскими химиками, братьями де Эльхуджар, в 1783 году. Вольфрам представляет собой серовато-белый блестящий металл, который при комнатной температуре находится в твердом состоянии. Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления и самое низкое давление паров среди всех металлов, а при температурах выше 1650°C имеет самую высокую прочность на растяжение. Он обладает отличной коррозионной стойкостью и лишь незначительно подвергается воздействию большинства минеральных кислот.

Преимущества вольфрама

  • Один из самых плотных металлов с плотностью 19,3 г/см3
  • Самая высокая температура плавления среди всех металлов при 3410°C
  • Самое низкое давление паров среди всех металлов: 4,27 Па при 3410°C
  • Самая высокая прочность на растяжение среди всех металлов при температуре свыше 1650°C

Вольфрам Применение

  • подходит для уплотнений стекло-металл, так как тепловое расширение примерно такое же, как у боросиликатного стекла
  • вольфрам и его сплавы широко используются для изготовления нитей накала для электрических ламп, электронных и телевизионных ламп, а также для напыления металла
  • электрические контакты для распределителей двигателей
  • рентгеновские мишени
  • обмотки и нагревательные элементы для электропечей
  • ракетные и высокотемпературные применения
  • карбид важен для металлообрабатывающей, горнодобывающей и нефтяной промышленности
  • вольфраматы кальция и магния широко используются в флуоресцентном освещении
  • соли вольфрама применяют в химической и кожевенной промышленности
  • дисульфид вольфрама сухая высокотемпературная смазка, устойчивая до 500°С
  • бронзы вольфрамовые и другие соединения вольфрама применяются в красках (электронные лампы)

Есть технические вопросы?

Мы готовы ответить на любые вопросы о наших продуктах или услугах и предоставить расценки на индивидуальные проекты. Мы с нетерпением ждем ответа от вас.

Свяжитесь с нами

Скачать наш лист данных о безопасности вольфрама

Скачать сейчас

В вольфрамовых ресурсах

вольфрам и стоит

Средний Запад вольфра Подробнее

Подробнее

Подробнее

Подробнее

Свойства вольфрама

Atomic Number 74
Atomic Weight 183.86
Group Number 6
Electron Configuration 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d4
CAS Registry Number 7440-33-7
Wire Atomic Volume” 9. 53
Lattice Type Body Centered Cube
Lattice Constant at 20C, Angstroms 3.1585
Natural Isotopes 180, 182, 183, 184, 186
Density При 20C (GM/CC) 19,3
Плотность при 20C ( фунт.0082 3410
Boiling Point C 5530

27 Electronegativity (eV) Pauling
Linear Coefficient of Expansion per C
4.3 x 10E-6
Теплопроводность при 20 C (кал/см/C/сек) 0,40
Удельная теплоемкость при 20 C (кал/грамм/C) 0,032
2. 36
Electronegativity (eV) Sanderson 0.98
Electronegativity (eV) Alfred Rochow 1.40
Electronegativity Conductivity, % IACS 31
Удельное электрическое сопротивление при 20C (мкОм-см) 5,5
Удельное электрическое сопротивление при 227C0082 10.5
Electrical Resistivity @ 727C (microhm-cm) 24.3
Electrical Resistivity @ 1727C (microhm-cm) 55.7
Electrical Resistivity @ 2727C ( microhm-cm) 90. 4

Electrical Resistivity @ 3227 (microhm-cm) 108.5
Temperature Coefficient of Electrical Resistivity Per C (0-100 C) 0.0046
Tensile Strength @ Room Temperature, psi 100,000 – 500,000
Tensile Strength @ 500 C, psi 75,000 – 200,000
Tensile Strength @ 1000 C, psi 50,000 – 75,000
Poisson’s Ratio 0.284
Hardness (Mineral) 7. 5
Hardness (Vickers) 343
Hardness (Brinell) 2570
Отражающая способность 62%
Общая излучательная способность @ 1500 C 0,23
32
132
132
132.0082 0.28
Working Temperature, C <1700
Recrystallization Temperature, C 1300 – 1500

Tungsten Products

View Capabilities

Мы с нетерпением ждем вашего ответа.

Midwest Tungsten Service может вырезать или изготовить на заказ любой стержень в соответствии с вашими требованиями. Мы также предлагаем нестандартные сплавы. Пожалуйста, свяжитесь с [email protected], чтобы узнать о нестандартных размерах или размерах, которых нет в наличии.

Заполните форму или напишите нам по адресу [email protected]

Посмотреть возможности

Вольфрам | Plansee

Вы найдете вольфрам везде, где очень жарко. Потому что, когда дело доходит до термостойкости, ни один металл не может сравниться с вольфрамом. Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов и, следовательно, самые высокие температуры применения. Его очень низкий коэффициент теплового расширения и высокая стабильность размеров также уникальны. Вольфрам практически неразрушим. Мы используем этот материал для изготовления компонентов высокотемпературных печей, компонентов ламп, а также компонентов для медицинских и тонкопленочных технологий.

Атомный номер 74
Номер CAS 7440-33-7
Атомная масса 183,84 [г/моль]
Температура плавления 3420 °С
Точка кипения 5555 °С
Плотность при 20 °C 19,25 [г/см 3 ]
Кристаллическая структура Объемный куб
Коэффициент линейного теплового расширения при 20 °C
4,4 × 10 -6 [м/(мК)]
Теплопроводность при 20 °C
164 [Вт/(мК)]
Удельная теплоемкость при 20 °C 0,13 [Дж/(гК)]
Электропроводность при 20 °C 18,2 × 10 6 [См/м]
Удельное электрическое сопротивление при 20 °C 0,055 [(Оммм 2 )/м]

Ассортимент материалов

Чистый вольфрам или сплав?

Вы можете положиться на наше качество. Мы производим наши вольфрамовые изделия от металлического порошка до готового продукта. В качестве исходного материала мы используем только чистейший оксид вольфрама. Таким образом, мы можем гарантировать вам очень высокую чистоту материала. Мы гарантируем чистоту нашего вольфрама 99,97% (металлическая чистота без Mo). Оставшаяся часть состоит в основном из следующих элементов: 

Элемент Стандартный макс. значение
[мкг/г]
Гарантированная макс. значение
[мкг/г]
Ал 1 15
Кр 3 20
Медь 1
10
Fe 8
30
К 1
10
Пн 12 100
Никель
2
20
Си 1
20
С 6
30
Н 0 5
Н 1
5
О 2
20
CD 1 5
Рт 0 1
Пб 1
5

Наличие Cr(VI) и органических примесей может быть исключено однозначно из-за технологии производства (многократная термообработка при температуре выше 1000 °С в атмосфере h3)

Обозначение материала Химический состав (в процентах по массе)
Вт (чистый) > 99,97% Вт
W-UHP (сверхчистый) > 99,9999% Вт
WK65
60–65 мкг/г K
ВВМ 30–70 мкг/г К
ВВМВ 15–40 мкг/г К
ВЛ WL05
WL10
WL15
WL20
0,5% LA 2 O 3
1,0% LA 2 O 3
1,5% LA 2 O 3
2,0% 2 O 3
2,0% 2 O 3
2,0% 2 O 3
2,0% 2 O 3
2,0% 2 O 3
2,0% 2 O 3
2,0%
WC20   2,0% СеО 2
WRe
WRe05
WRe26
5,0 % Re
26,0 % Re
WCu* 10 – 40 % Cu
W тяжелый металл*
сплав с высокой плотностью
Денсимет®
Инермет®
Денал®
1,5–10 % Ni, Fe, Mo
5–10 % Ni, Cu
2,5–10 % Ni, Fe, Co

* Подробную информацию о наших композитах с металлической матрицей на основе вольфрама можно найти на странице материалов W-MMC.

Мы оптимально подготавливаем наш вольфрам для его специального применения. Мы определяем следующие свойства благодаря различным легирующим добавкам:

  • Физические свойства (например, температура плавления, плотность, электропроводность, теплопроводность, тепловое расширение, работа выхода электрона)
  • Механические свойства (например, прочность, ползучесть, пластичность)
  • Химические свойства (коррозионная стойкость, поведение при травлении)
  • Обрабатываемость (обрабатываемость, формуемость, пригодность для сварки)
  • Характер рекристаллизации (температура рекристаллизации)

И мы не останавливаемся на достигнутом: мы также можем варьировать свойства вольфрама в других областях благодаря индивидуальным производственным процессам. Результат: вольфрамовые сплавы с различными профилями свойств, адаптированными к соответствующему применению.

  • WK65 (вольфрам-калий)

    Мы легируем вольфрам калием в количестве от 60 до 65 мкг/г и формируем из материала проволочные изделия с удлиненной многослойной структурой. Эта структура придает материалу отличные высокотемпературные характеристики, такие как хорошее сопротивление ползучести и стабильность размеров. Можно использовать специальные этапы производства, чтобы сделать WK65 более устойчивым к нагрузкам, чем WVM.

  • WVM (вакуумная металлизация вольфрама)

    WVM представляет собой почти чистый вольфрам, легированный лишь небольшим количеством калия. В основном мы поставляем наши WVM в форме прутка и проволоки. Он используется в качестве испарительных змеевиков или нагревательных нитей, а также для производства компонентов для эпитаксиальных процессов. Его также можно использовать как лист в виде испарительной лодочки. Мы используем легирование, а также соответствующую термомеханическую обработку для создания многослойной структуры, что приводит к повышенной размерной стабильности при высоких температурах.

  • WVMW (WVM-вольфрам)

    WVMW и S-WVMW были разработаны для использования в качестве анодных материалов для короткодуговых ламп диаметром более 15 мм. Для обоих материалов мы используем почти чистый вольфрам, легированный калием. S-WVMW особенно подходит для стержней диаметром более 30 мм. Благодаря специальному производственному процессу, который мы используем для производства S-WVMW, мы можем достичь высокой плотности сердечника стержня.

  • WL (оксид вольфрама-лантана)

    Мы смешиваем наш вольфрам с 0,5, 1,0, 1,5 или 2,0 процента оксида лантана (La 2 O 3 ) по весу, чтобы улучшить его сопротивление ползучести и повысить температуру рекристаллизации. Наш WL также легче поддается механической обработке благодаря мелко распределенным частицам оксида в его структуре. Работа выхода электрона оксида вольфрама-лантана значительно ниже, чем у чистого вольфрама. Вот почему WL является популярным выбором для источников ионов и электродов ламп.

  • WC20 (оксид вольфрама-церия)

    WC20 используется в качестве материала сварочного электрода. Мы легируем вольфрам двухпроцентным оксидом церия по весу, чтобы получить материал с более низкой работой выхода электрона, лучшими характеристиками воспламенения и более длительным сроком службы, чем у чистого вольфрама.

  • WRe (вольфрам-рений)

    Мы сплавляем наш вольфрам с рением, чтобы получить большую пластичность и более низкую температуру перехода из хрупкого состояния в пластичное. Кроме того, вольфрам-рений также имеет более высокую температуру рекристаллизации и лучшее сопротивление ползучести. Мы используем стандартные составы WRe – WRe05 и WRe26 – в качестве материала термоэлемента в приложениях до 2000 °C. Этот материал также используется в авиационной и аэрокосмической промышленности.

Свойства

Хороший универсал. Материальные свойства вольфрама.

Вольфрам относится к группе металлов с высокой температурой плавления (также называемых тугоплавкими металлами). Тугоплавкие металлы — это металлы, температура плавления которых выше, чем у платины (1772 °C). В тугоплавких металлах энергия связи между отдельными атомами особенно велика. Тугоплавкие металлы также характеризуются высокой температурой плавления в сочетании с низким давлением паров, хорошей стабильностью при высоких температурах и, в случае материалов на основе молибдена и вольфрама, очень высоким модулем упругости. Они также обычно характеризуются низким коэффициентом теплового расширения и относительно высокой плотностью.

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов, а также чрезвычайно высокий модуль упругости. В целом его свойства аналогичны свойствам молибдена. Эти два металла находятся в одной группе периодической таблицы. Однако некоторые свойства вольфрама более выражены, чем у молибдена. Благодаря своим выдающимся термическим свойствам вольфрам легко выдерживает даже самый сильный нагрев.

Мы можем влиять на свойства нашего вольфрама и его сплавов, изменяя тип и количество добавляемых легирующих элементов, а также применяемый производственный процесс.

В основном мы используем легированные вольфрамовые материалы. Для WVM и WK65 мы добавляем небольшое количество калия. Калий положительно влияет на механические свойства вольфрама, особенно при высоких температурах. Добавление La 2 O 3 обеспечивает снижение работы выхода электрона наряду с лучшей механической обрабатываемостью, что делает вольфрам пригодным для использования в качестве катодного материала.

Мы добавляем рений, чтобы повысить пластичность нашего вольфрама. Медь увеличивает электропроводность материала. Благодаря их хорошей обрабатываемости вы также можете использовать наши сплавы тяжелых металлов для сложных геометрических форм. Их можно использовать, например, в качестве экранирующего материала или в качестве демпфирующих и поглощающих компонентов.

  • Каковы физические свойства вольфрама?

    Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех тугоплавких металлов, низкий коэффициент теплового расширения и относительно высокую плотность. Следует также упомянуть хорошую электропроводность и отличную теплопроводность вольфрама. Все эти свойства более выражены у вольфрама, чем у молибдена. Вольфрам находится в той же группе в таблице Менделеева, но на один период ниже молибдена.

    Физические свойства вольфрама меняются в зависимости от температуры. Диаграммы ниже иллюстрируют кривые для наиболее важных масштабов для сравнения:

    График (вверху справа) суммирует температурно-зависимые значения коэффициента излучения вольфрама (показан синей полосой рассеяния), имеющиеся в литературе. Экспериментально измеренные значения коэффициента излучения образцов Plansee в типичном состоянии при доставке можно найти в верхней части полосы рассеяния.

  • Каковы механические свойства вольфрама?

    Мы оптимизируем чистоту материала, определяем тип и количество легирующих компонентов и модифицируем микроструктуру нашего вольфрама посредством целенаправленной термомеханической обработки, комбинации деформации и термической обработки. Это приводит к индивидуальным механическим свойствам для самых разнообразных применений. Вольфрам имеет сходные механические свойства с молибденом. Как и в случае с молибденом, эти свойства зависят от температуры испытания. При температуре 3420 °C вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов. Превосходная стабильность материала при высоких температурах в сочетании с высоким модулем упругости придают вольфраму высокое сопротивление ползучести.

    Как и молибден, вольфрам имеет объемно-центрированную кубическую решетку и, следовательно, такой же характерный переход от хрупкого к пластичному. Температура перехода из хрупкого состояния в пластичное может быть снижена за счет формовки и легирования. Прочность материала увеличивается с увеличением степени деформации. Однако, в отличие от других металлов, это также увеличивает пластичность вольфрама. Основным элементом сплава, используемым для улучшения общей пластичности вольфрама, является рений.

    Допинг:

    Термин «допинг» происходит от латинского «dotare» и означает «обеспечивать». В мире металлургии легирование относится к введению одного или нескольких легирующих элементов в микрограммовом диапазоне. Также часто используется термин «микролегирование». Содержание сплава, вводимого при легировании, может достигать нескольких сотен микрограммов. Количество легирующего вещества часто указывается в частях на миллион (частей на миллион по весу). Аббревиатура ppm расшифровывается как «частей на миллион», то есть 10 -6 .

    Если вы собираетесь использовать вольфрам при высоких температурах, вам следует учитывать температуру рекристаллизации материала. У вольфрамовых материалов пластичность, в частности, наряду с прочностью материала снижается с повышением степени рекристаллизации. Легирование мелкими оксидными частицами (например, оксидом лантана или оксидом церия) повышает температуру рекристаллизации и сопротивление ползучести вольфрама. Чем выше деформация, тем сильнее эффект, когда речь идет о оксиде, который мельчает за счет термомеханической обработки.

    В таблице указаны температуры рекристаллизации наших материалов на основе вольфрама при различных уровнях деформации:

    Материал Температура [°C] для 100% рекристаллизации (время отжига: 1 час)
      Уровень деформации = 90% Уровень деформации = 99,99%
    Вт (чистый) 1350
    ВВМ 2000
    WL10 1500 2500
    WL15 1550 2600
    WRe05 1700
    WRe26 1750

    Обработка вольфрама требует настоящего чувства материала. Процессы формирования без стружки, такие как гибка или складывание, обычно должны применяться при температуре выше перехода из хрупкого состояния в пластичное. В случае вольфрама эта температура выше, чем для молибдена. Чем толще листы, подлежащие обработке, тем выше необходимая температура предварительного нагрева. Листы нуждаются в более высокой температуре предварительного нагрева для резки и штамповки, чем для фальцевания. Очень сложно использовать процессы механической обработки с вольфрамом. Наши вольфрамовые сплавы с использованием оксида лантана несколько легче поддаются механической обработке. Однако уровень износа инструмента все еще очень значителен, и может произойти выкрашивание. Если у вас есть какие-либо конкретные вопросы, связанные с обработкой тугоплавких металлов, мы будем рады помочь вам с нашим многолетним опытом.

  • Каково химическое поведение вольфрама?

    Вольфрам устойчив к коррозии при относительной влажности ниже 60%. Во влажном воздухе начинает происходить обесцвечивание. Однако это менее выражено, чем у молибдена. Даже при очень высоких температурах расплавы стекла, водорода, азота, инертных газов, расплавов металлов и расплавов оксидной керамики в значительной степени неагрессивны по отношению к вольфраму при условии, что они также не содержат окислителей.

    В таблице ниже указаны коррозионные свойства вольфрама. Если не указано иное, характеристики относятся к чистым растворам, не смешанным с воздухом или азотом. Крошечные концентрации посторонних химически активных веществ могут существенно повлиять на коррозионное поведение. У вас есть вопросы по сложным темам, связанным с коррозией? Мы будем рады помочь вам с нашим опытом и нашей собственной коррозионной лабораторией.

    СРЕДНИЙ СТОЙКИЙ (+), НЕСТОЙКИЙ (-) ПРИМЕЧАНИЕ
    Вода    
    Холодная и теплая вода < 80 °C +  
    Горячая вода > 80 °C, деаэрированная +  
    Пар до 700 °C +  
    Кислоты    
    Плавиковая кислота, HF +
    < 100 °С
    Соляная кислота, HCI +  
    Фосфорная кислота, H 3 PO 4 + < 270 °С
    Серная кислота, H 2 СО 4 + < 70 %, < 190 °С
    Азотная кислота, HNO 3 +  
    Нитросоляная кислота, HNO 3 + 3 HCl + < 30 °С
    Органические кислоты +  
    Щелок    
    Раствор аммиака, NH 4 OH +  
    Гидроксид калия, КОН + < 50 %, < 100 °С
    Гидроксид натрия, NaOH + < 50 %, < 100 °С
    Галогены    
    Фтор, F 2  
    Хлор, Cl 2 + < 250 °С
    Бром, Br 2 + < 450 °С
    Йод, I 2 + < 450 °С
    Неметаллы    
    Борин, Б + < 1200 °С
    Углерод, C + < 1200 °С
    Кремний, Si + < 900 °С
    Фосфор, P + < 800 °С
    Сера, S + < 500 °С
    Газы*    
    Аммиак, NH 3 + < 1000 °С
    Окись углерода, CO + < 1400 °С
    Углекислый газ, CO 2 + < 1200 °С
    Углеводороды + < 1200 °С
    Воздух и кислород, O 2 + < 500 °С
    Благородные газы (He, Ar, N 2 ) +  
    Водород, H 2 +  
    Водяной пар + < 700 °С
    *Особое внимание следует уделять точке росы газов. Влага может привести к окислению.
    Плавки    
    Расплавы стекла* + < 1700 °С
    Алюминий, Al +
    < 700 °С
    Бериллий, Be  
    Висмут, Би + < 1400 °С
    Цезий, Cs + < 1200 °С
    Сер, Се + < 800 °С
    Медь, Cu + < 1300 °С
    Европий, Eu + < 800 °С
    Галлий, Ga + < 1000 °С
    Золото, Au + < 1100 °С
    Железо, Fe  
    Свинец, Pb + < 1100 °С
    Литий, Li + < 1600 °С
    Магний, мг + < 1000 °С
    Ртуть, рт. ст. + < 600 °С
    Никель, Ni  
    Плутоний, Pu + < 700 °С
    Калий, K + < 1200 °С
    Рубидий, Rb + < 1200 °С
    Самарий, См + < 800 °С
    Скандий, Sc + < 1400 °С
    Серебро, Ag +  
    Натрий, Na + < 600 °С
    Олово, Sn + < 980 °С
    Уран, U + < 900 °С
    Цинк, Zn + < 750 °С
    Материалы для строительства печей    
    Глинозем, Al 2 O 3 + < 1900 °С
    Оксид бериллия, BeO + < 2000 °С
    Графит, C + < 1200 °С
    Магнезит, MgCO 3 + < 1600 °С
    Оксид магния, MgO + < 1600 °С
    Карбид кремния, SiC + < 1300 °С
    Оксид циркония, ZrO 2 + < 1900 °С

    Коррозионное поведение вольфрама по отношению к некоторым веществам

Вольфрамовые сплавы по сравнению с чистым вольфрамом
 
  Ш
WK65
ВВМ
WL
Легирующие компоненты (как
проценты по массе)
99,97% Вт 60–65 мкг/г К 30–70 мкг/г К
0,5% LA 2 O 3
1,0% LA 2 O 3
1,5% LA 2 O 3
2,0% 2 O 3
2,0% 2 O 3
2,0% 2 O 3
2,0% 2 O 3
2,0% 2 O 3
2,0% 2 O 3
2,0%
Теплопроводность ~ ~ ~ ~
Высокотемпературная стабильность /
Сопротивление ползучести
~++++
+
+
Температура рекристаллизации ~++++ +
Мелкозернистая структура ~ + + +
Пластичность
~ + + +
Удобоукладываемость/формуемость
~ + +++
Работа выхода электрона ~ ~ ~

∼ сопоставимо с чистым W + выше, чем у чистого W ++ намного выше, чем у чистого W – ниже, чем у чистого W — намного ниже, чем у чистого W

 
  WC20 WRe WCu
Легирующие компоненты (как
проценты по массе)
2% СеО 2 5% / 26% Re 10 – 40 % Cu
Теплопроводность ~
+
Высокотемпературная стабильность /
Сопротивление ползучести
+ +
Температура рекристаллизации + +  
Мелкозернистая структура + ~  
Пластичность
+++++
Удобоукладываемость/формуемость
++ +++
Работа выхода электрона   +
 

∼ сравним с чистым W + выше, чем у чистого W ++ намного выше, чем у чистого W – ниже, чем у чистого W — намного ниже, чем у чистого W в которых используется наш вольфрам, отражают уникальные свойства материала. Мы кратко представляем три из них ниже:

  • Превосходное сопротивление ползучести и высокая чистота

    Наш вольфрам очень популярен для использования в сосудах для плавления и затвердевания при выращивании кристаллов сапфира. Его высокий уровень чистоты предотвращает любое загрязнение сапфирового стекла, а его хорошее сопротивление ползучести гарантирует стабильность размеров продукта. Результаты процесса остаются стабильными даже при экстремально высоких температурах.

  • Высокая чистота и хорошая электропроводность

    Обладая самым низким коэффициентом теплового расширения среди всех металлов и высоким уровнем электропроводности, наш вольфрам является идеальным материалом для тонкопленочных применений. Его высокий уровень электропроводности и низкая диффузионная способность к соседним слоям означают, что вольфрам является важным компонентом тонкопленочных транзисторов, которые используются в экранах TFT LCD. И, конечно же, мы также можем поставить вам материал покрытия в виде мишеней для распыления сверхвысокой чистоты. Ни один другой производитель не может поставлять вольфрамовые мишени больших размеров.

  • Долгий срок службы и чрезвычайно высокая температура плавления

    Благодаря длительному сроку службы даже при экстремально высоких температурах наши вольфрамовые тигли и стержни оправки способны без труда выдерживать расплавление даже кварцевого стекла. Благодаря исключительной чистоте нашего вольфрама мы можем надежно предотвратить любое образование пузырей или обесцвечивание кварцевых расплавов.

Месторождения

Естественное залегание и подготовка

Вольфрам был впервые обнаружен в Рудных горах Центральной Европы в Средние века в процессе восстановления олова. Однако в то время это считалось нежелательным сопутствующим элементом. Вольфрамовая руда способствовала образованию шлака во время восстановления олова и, следовательно, снижала выход. Немецкое название вольфрама ( Wolfram = «волчья слюна») происходит от его репутации руды, пожирающей олово: «Он потребляет олово, как волк ест овец». В 1752 году химик Аксель Фредрик Кронштедт открыл тяжелый металл, который он назвал «Tung Sten», что по-шведски означает «тяжелый камень». Лишь 30 лет спустя Карлу Вильгельму Шееле удалось получить вольфрамовую кислоту из руды. И всего через два года после этого два помощника Шееле, братья Хуан Хосе и Фаусто де Эльхуяр, восстановили триоксид вольфрама для получения вольфрама. В наши дни эти два брата считаются истинными первооткрывателями вольфрама. Название «Вольфрамиум» и сопровождающий его символ W были предложены Йонсом Якобом Берцелиусом.

Вольфрамовая руда чаще всего встречается в природе в виде вольфрамита ((Fe/Mn)WO 4 ) и шеелита (CaWO 4 ). Крупнейшие месторождения вольфрама находятся в Китае, России и США. В Австрии также есть месторождение шеелита в Миттерзилле в округе Фельбертауэрн.

В зависимости от месторождения эти вольфрамовые руды имеют содержание WO 3 от 0,3 до 2,5 весовых процентов. Процессы измельчения, помола, флотации и обжига могут быть использованы для увеличения содержания WO 9.2001 3 содержание примерно до 60%. Оставшиеся примеси в основном удаляются путем выщелачивания гидроксидом натрия. Вольфрамат натрия, полученный при этом, превращается в APT (паравольфрамат аммония) с использованием так называемого процесса ионообменной экстракции.

Восстановление проводят в атмосфере водорода при температурах от 500 до 1000 °С:

0010

 

 

Наша дочерняя компания GTP специализируется на подготовке, экстракции и восстановлении APT. GTP поставляет нам самый чистый металлический вольфрам надежно высокого качества.

В соответствии с GTP
RMAP Закупки

Вольфрам и тантал частично добываются в конфликтных регионах в Демократической Республике Конго и вокруг нее и поэтому классифицируются как “конфликтные полезные ископаемые”. Как компания, осознающая свои обязанности, мы особенно обеспокоены тем, чтобы сырье, которое мы закупаем, было получено ответственно и не способствовало таким конфликтам.

Именно поэтому мы берем на себя добровольное обязательство подтверждать «бесконфликтное» происхождение нашего вольфрама собственным сертификатом. В этом документе Responsible Minerals Initiative (RMI) подтверждает, что Plansee использует вольфрамовое сырье из этически безупречных источников. Комитет по аудиту Альянса ответственного ведения бизнеса (RBA) и Глобальной инициативы по устойчивому развитию в области электронной коммерции (GeSI) подтвердил, что компания Global Tungsten & Powders (GTP) в Тованде — компании группы Plansee — использует вольфрам в соответствии с RMAP. Для клиентов Plansee этот сертификат является независимым доказательством того, что Plansee Group закупает вольфрам из ответственных источников.

Подробнее об устойчивом развитии

Производственный процесс

Как мы это делаем? С порошковой металлургией!

Так что же такое порошковая металлургия? Хорошо известно, что в настоящее время большинство промышленных металлов и сплавов, таких как стали, алюминий и медь, получают путем плавления и литья в формы. Напротив, порошковая металлургия избавляется от процесса плавления, и изделия изготавливаются путем прессования металлических порошков, которые затем подвергаются термической обработке (спеканию) ниже температуры плавления материала. Тремя наиболее важными факторами в области порошковой металлургии являются сам металлический порошок, а также процессы прессования и спекания. Мы можем контролировать и оптимизировать все эти факторы внутри компании.

Почему мы используем порошковую металлургию? Порошковая металлургия позволяет производить материалы с температурой плавления значительно выше 2000 °C. Процедура особенно экономична, даже когда производятся только небольшие количества. Кроме того, используя специальные порошковые смеси, мы можем производить ряд чрезвычайно однородных материалов, наделенных особыми свойствами.

Вольфрамовый порошок смешивают с возможными легирующими элементами, а затем предварительно прессуют холодным изостатическим способом. Здесь используется давление до 2000 бар. Полученная прессованная заготовка (также известная как «зеленая прессовка») затем спекается в специальных печах при температуре более 2000 °С. В ходе этого процесса он приобретает свою плотность и формируется его микроструктура. Особые свойства наших материалов, такие как их превосходная термостойкость и твердость или их текучесть, обусловлены использованием соответствующих методов формования, например, ковки, прокатки или волочения. Только когда все эти этапы будут идеально согласованы друг с другом, мы сможем выполнить наши строгие требования к качеству и производить продукцию выдающейся чистоты и качества.

    Восстановление

    Смешивание сплавов

    Прессование

    Спекание

    Формование

    Термообработка

    Мех. переработка

    Обеспечение качества

    Переработка

OxideMolymet (Чили) — крупнейший в мире переработчик концентратов молибденовой руды и наш основной поставщик триоксида молибдена. Plansee Group владеет 21,15% акций Molymet. Global Tungsten & Powders (США) является подразделением Plansee Group и нашим основным поставщиком металлического вольфрамового порошка.

Ассортимент

Обзор полуфабрикатов из вольфрама и вольфрамовых сплавов:

 

Материал Листы
и
плиты
[толщина]
Стержни
[диаметр]
Проволока
[диаметр]  
Ш 0,025 – 20 мм 0,3–90 мм 0,025–1,50 мм
W-UHP По запросу    
WK65     0,010–1,50 мм
ВВМ
0,05 – 5 мм 0,3–12,99 мм 0,050–1,50 мм
WVMW
  13 – 45 мм  
WL05/WL10/WL15 По запросу 0,3–90 мм  
WC20   По запросу  
WRe05/WRe26   По запросу 0,4–1,50 мм

Если у вас есть какие-либо вопросы по вышеуказанным размерам или вас интересуют полуфабрикаты из других материалов, таких как WCu или INERMET®, свяжитесь с нами.

Интернет-магазин

В нашем интернет-магазине вы можете быстро и легко заказать листы, стержни, ленты и проволоку, а также другие изделия из вольфрама и вольфрамовых сплавов конфигурируемых размеров.

Загрузки

Хотите узнать больше о вольфраме и его сплавах? Тогда, пожалуйста, ознакомьтесь с нашими техническими описаниями продуктов здесь.

Часто задаваемые вопросы о вольфраме

  • Является ли вольфрам металлом?

    Вольфрам представляет собой металл с высокой температурой плавления (также называемый тугоплавким металлом) и входит в группу переходных металлов. Символ его элемента — W, а его атомный номер — 74. Тугоплавкие металлы — это металлы, температура плавления которых выше, чем у платины (1772 °C).

  • Каковы свойства вольфрама?

    По жаропрочности ни один металл не может сравниться с вольфрамом. Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов и почти не поддается разрушению даже при самых высоких температурах. Следует также отметить очень низкий коэффициент теплового расширения, высокую размерную стабильность и хорошую проводимость.

  • Каково применение вольфрама?

    Благодаря своим уникальным механическим и химическим свойствам вольфрам является выдающимся материалом, отвечающим самым строгим требованиям. Мы используем этот материал для изготовления компонентов высокотемпературных печей, компонентов ламп, а также компонентов для медицинских и тонкопленочных технологий.

  • Откуда появилось название вольфрам/вольфрам?

    Вольфрам был впервые обнаружен в Рудных горах Центральной Европы в Средние века в процессе восстановления олова. Однако в то время это считалось нежелательным сопутствующим элементом. Вольфрамовая руда способствовала образованию шлака во время восстановления олова и, следовательно, снижала выход. Немецкое название вольфрама ( Wolfram = «волчья слюна») происходит от его репутации руды, пожирающей олово: «Он потребляет олово, как волк ест овец». В 1752 году химик Аксель Фредрик Кронштедт открыл тяжелый металл, который он назвал «Tung Sten», что по-шведски означает «тяжелый камень». Лишь 30 лет спустя Карлу Вильгельму Шееле удалось получить вольфрамовую кислоту из руды. И всего через два года после этого два помощника Шееле, братья Хуан Хосе и Фаусто де Эльхуяр, восстановили триоксид вольфрама для получения вольфрама. В наши дни эти два брата считаются истинными первооткрывателями вольфрама. Название «Вольфрамиум» и сопровождающий его символ W были предложены Йонсом Якобом Берцелиусом.

  • Где добывают вольфрам?

    Вольфрамовая руда чаще всего встречается в природе в виде вольфрамита ((Fe/Mn)WO 4 ) и шеелита (CaWO 4 ). Крупнейшие месторождения вольфрама находятся в Китае, России и США. В Австрии также есть месторождение шеелита в Миттерзилле в округе Фельбертауэрн.

Другие материалы

4295.94

Мо

Молибден

73180.95

Та

Тантал

W-MMC

Композиты с металлической матрицей

17 Использование вольфрама, которое необходимо знать

Вы слышали о металле, который естественным образом устойчив к коррозии и химическим веществам?

Знаете ли вы, у какого металла самая высокая температура плавления?

Есть ли металл почти такой же твердый и прочный, как алмаз?

Все еще пытаетесь угадать ответ?

Позвольте мне помочь вам. Это вольфрам .

Вольфрам — редко встречающийся твердый, но хрупкий металл, впервые обнаруженный в 1781 году.

Он сероватого цвета и особенно известен своей прочностью. Он имеет атомный номер 74 и обозначается атомным символом W, который происходит от его другого названия Wolfram.

Естественно, вольфрам встречается в виде смеси пяти своих изотопов. Это вольфрам-180, вольфрам-182, вольфрам-183, вольфрам-184 и вольфрам-186.

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления и кипения из всех элементов, а также очень высокую прочность на растяжение.

По твердости имеет значение от 8 до 9по шкале твердости Мооса, что чуть меньше, чем у алмаза (значение твердости 10). Это делает вольфрам вторым самым твердым материалом в мире.

Твердый, но хрупкий по своей природе, с ним трудно работать. Однако чистую монокристаллическую форму этого металла можно резать ножовкой из-за его пластичности. Кроме того, его пластичность можно повысить, работая при более высоких температурах.

Вольфрам также встречается в некоторых формах бактерий и архебактерий как часть биомолекул и, как известно, является единственным переходным металлом, который делает это. Однако он токсичен для большинства других форм жизни, поскольку препятствует метаболизму молибдена и меди.

Привет!! Я надеюсь, что введения было достаточно, чтобы дать представление об этом удивительном элементе.

Хотите узнать больше об этом удивительном элементе?

Продолжайте читать, чтобы узнать больше…

Свойства вольфрама

Этот замечательный элемент обладает такими же удивительными свойствами. Он принадлежит к группе 6 и периоду 6 Периодической таблицы и является членом элементов d-блока. Это происходит в виде блестящего твердого материала при стандартной температуре и давлении.

Более важные свойства вольфрама указаны в таблице ниже:

Свойство Значение
Атомная масса 183,84
Плотность При комнатной темп. 19,3 г/см 3

При температуре плавления 17,6 г/см 3

Атомный номер 74
Атомный символ Вт
Внешний вид Серовато-стальной
Атомный радиус 139 вечера
Ковалентный радиус 162±19:00
Точка плавления 3695 К
Точка кипения 6203 К
Теплота плавления 52,31 кДж/моль
Теплота парообразования 774 кДж/моль
Молярная теплоемкость 24,27 Дж/(моль·К)
Электроотрицательность 2,36
Степень окисления -4, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6
Электронная конфигурация [Xe] 4f 14 5d 4 6s 2
Магнитный заказ Парамагнитный
Кристаллическая структура Объемно-центрированный куб (BCC)
Твердость по шкале Мооса 8 – 9

Теперь мы рассмотрели важные свойства вольфрама. Мы можем перейти к изучению областей применения, которые делают его таким важным металлом.

Применение вольфрама

Вольфрам широко применяется в различных областях.

Обычно для производства изделий из вольфрама используются такие методы, как химическое осаждение из паровой фазы, порошковая металлургия, селективное лазерное плавление и т. д., поскольку он имеет высокий переход вязко-хрупкости.

Промышленное использование

Ряд отраслей промышленности используют вольфрам для производства или отделки своих товаров.

1. Карбид вольфрама

Это один из самых твердых карбидов, а также эффективный электрический проводник. Он используется для изготовления ножей, пил, сверл и т. д., особенно для резки карбида.

Также используется для изготовления износостойких абразивов, фрезерных и токарных инструментов.

2. Ювелирные изделия

Спеченный карбид вольфрама используется при изготовлении ювелирных изделий, особенно колец, которые чрезвычайно устойчивы к истиранию и сохраняют внешний вид и блеск в течение довольно долгого времени, даже лучше, чем металлический вольфрам.

Однако из-за хрупкости карбида вольфрама эти кольца могут треснуть под воздействием резкой силы.

Металлический вольфрам, хотя и не такой твердый, как карбид вольфрама, является гипоаллергенным и используется для изготовления колец, имеющих матовую поверхность и устойчивых к царапинам.

Из-за схожести плотности золота и вольфрама он также используется для подделки золотых слитков путем покрытия вольфрамовых слитков золотом.

Хотя другие свойства этих металлов отличаются друг от друга, поверхностное тестирование не может обнаружить разницу между ними.

Сплавы

Вольфрам, благодаря своей исключительной твердости и высокой термостойкости, сочетается с другими элементами для улучшения своих качеств.

Большая часть произведенного вольфрама используется для производства вольфрамовой стали. Ниже перечислены некоторые другие вольфрамовые сплавы и их применение:

3. Аэрокосмическая и автомобильная промышленность

Вольфрамовые сплавы используются в аэрокосмической и автомобильной промышленности для таких целей, как изготовление сопел ракетных двигателей, лопаток турбин и т. д. Он используется для изготовления сплавов. таких как быстрорежущая сталь, хастеллой, стеллит и т. д.

Благодаря своей высокой плотности вольфрам используется для изготовления балластов для гоночных автомобилей (Формула-1), коммерческих самолетов (хвостовой балласт), армейских самолетов (несущие грузы) и яхт (балластные кили).

4. Дуговая сварка

Благодаря высокой термостойкости вольфрама он используется при дуговой сварке в сочетании с другими проводящими металлами, такими как медь, серебро и т. д.

Проводимость здесь достигается за счет сочетания проводящих металл, в то время как вольфрам отвечает за обеспечение прочности сварочного стержня, чтобы выдерживать высокие температуры.

5. Постоянные магниты

Закаленная вольфрамовая сталь с содержанием около 5,5–7,0 % по весу используется для изготовления постоянных магнитов благодаря ее высокой остаточной намагниченности и коэрцитивной способности.

Использование в военных целях

Для ряда видов оружия, держателей оружия, взрывчатых веществ и т. д. требуется вольфрам из-за его прочности, стойкости и других важных свойств.

Несколько важных применений вольфрама в военном оборудовании приведены ниже:

6. Пенетраторы с кинетической энергией

В местах, где радиоактивность урана даже в его обедненной форме может вызвать серьезные проблемы или где пирофорные свойства урана не требуются , никель, железо или медь в сочетании с вольфрамом образуют тяжелые сплавы.

Используются вместо урана в пенетраторах с кинетической энергией.

7. Взрывчатые вещества

Плотные внутренние металлические взрывчатые вещества используют вольфрам в виде плотного порошка для увеличения поражающего действия оружия.

Также используется для изготовления гранат, снарядов и ракет. Он даже использовался Германией во время Второй мировой войны для противотанковых орудий.

Химическое использование

8. Катализ

Сульфид вольфрама (IV) используется в качестве катализатора в реакциях гидрообессеривания во многих местах, заменяя дисульфид молибдена (MoS2).

Катализаторы селективного каталитического восстановления (SCR), используемые на тепловых электростанциях, также используют оксид вольфрама (WO 3 ) в качестве добавки.

Продлевает срок службы катализаторов, а также повышает их физическую прочность. Они помогают в формировании воды и азота из оксидов азота.

Сульфид вольфрама, вольфраматы и гетерополи вольфрама используются в качестве электрокатализатора, фотокатализатора и многофункционального катализатора соответственно.

9. Химикаты

Вольфраматы кальция и магния используются в производстве люминесцентных ламп.

В сцинтилляционных детекторах также используются кристаллические вольфраматы. Сульфид вольфрама (IV) служит смазкой, стабильной при высоких температурах.

Оксиды вольфрама также используются в производстве керамических глазурей. Химическая и кожевенная промышленность также использует некоторые соли вольфрама.

Электроника

Первое использование вольфрама в электронике связано с нитью накала лампы. После этого он был использован в производстве нескольких электронных устройств. Некоторые из них перечислены ниже:

10. Приборы

Приборы, которые требуют работы при высоких температурах, такие как вакуумные трубки, электронно-лучевые трубки, лампы накаливания и т. д., используют вольфрам из-за его высокой температуры плавления и термостойкости. Это повышает общую прочность приборов.

Он также используется в качестве материала для межсоединений в транзисторах, интегральных схемах и т. д.

В настоящее время традиционная проводка также заменяется металлическими пленками, в которых используется кремний, покрытый вольфрамом.

11. Электроды

Вольфрам обладает высокой устойчивостью к химическим веществам, а также обладает электропроводностью. Эти свойства делают его пригодным для использования в производстве электродов, автоэмиссионных пушек и т. д.

13. Радиология

Благодаря своим удивительным экранирующим свойствам вольфрам используется в гамма-изображениях, а также для защиты от высокоэнергетического радиоактивного излучения. Он также является источником рентгеновских мишеней.

14. Наноэлектроника

Хотя вольфрам сам по себе хрупок, его пластичность можно повысить, работая при высоких температурах. Следовательно, тонкие вольфрамовые проволоки, известные как нанопроволоки, были изготовлены с использованием технологий изготовления проволоки.

Эти проволоки производятся из объемного вольфрама, а их морфология контролируется с помощью процесса термического окисления.

Эти нанопроволоки используются в датчиках газа и в качестве датчиков pH. Они являются перспективным материалом с точки зрения наноэлектроники.

15. Ядерные реакторы

Способность противостоять эрозии и высокая температура плавления вольфрама делают его надежным кандидатом для покрытия внутренних стенок термоядерных ядерных реакторов.

Эти стены подвергаются прямому воздействию плазмы и, следовательно, подвергаются очень высоким температурам.

Общего назначения

16.
Производство гирь

Вольфрам благодаря своей высокой плотности используется в производстве гирь. Высококачественные дротики изготавливаются путем сплавления вольфрама с медью, никелем или железом.

17. 3D-принтеры

Сопла 3D-принтеров также изготавливаются из вольфрама, поскольку он улучшает качество печати благодаря теплопроводности и износостойкости вольфрама.

Биологическая роль вольфрама

Вольфрам встречается только в составе биомолекул бактерий и архебактерий. Они не обнаружены у эукариот и даже считаются токсичными для многих форм жизни.

Ферменты, называемые оксидоредуктазами, особенно используемые для восстановления карбоновых кислот до альдегидов, содержат вольфрам.

Связанные посты должны прочитать

Использование NAOH

Использование хлора

Использование лития

Использование Barium

Использование Ammonia

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.