تنگستن: کاربرد، خواص و ویژگی های شیمیایی

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

طبیعت مادر انسان را با عناصر شیمیایی مفید غنی کرده است. برخی از آنها در روده های آن پنهان هستند و در مقادیر نسبتاً کمی وجود دارند، اما اهمیت آنها بسیار قابل توجه است. یکی از اینها تنگستن است. استفاده از آن به دلیل خواص ویژه آن است.

داستان اصلی

XVIII قرن - قرن کشف جدول تناوبی - در تاریخ این فلز اساسی شد.

پیش از این وجود ماده خاصی که جزء سنگهای معدنی است پذیرفته شده بود که از ذوب فلزات لازم از آنها جلوگیری می کرد. به عنوان مثال، اگر سنگ معدن حاوی چنین عنصری باشد، به دست آوردن قلع دشوار بود. اختلاف دمای ذوب و واکنش های شیمیایی منجر به تشکیل کف سرباره شد که باعث کاهش بازده قلع شد.

در قرن هشتم، این فلز متوالی توسط دانشمند سوئدی Scheele و برادران اسپانیایی Eluard کشف شد. این در نتیجه آزمایش‌های شیمیایی روی اکسیداسیون سنگ‌های معدنی - شیلیت و ولفرامیت اتفاق افتاد.

ثبت شده در سیستم تناوبی عناصر مطابق با عدد اتمی 74. فلز نسوز کمیاب با اتمیبا جرم 183.84 تنگستن است. استفاده از آن به دلیل خواص غیرعادی کشف شده در قرن بیستم است.

کجا باید نگاه کرد؟

از نظر تعداد در روده های زمین، "کم جمعیت" است و در جایگاه بیست و هشتم قرار دارد. این جزئی از حدود 22 ماده معدنی مختلف است، اما تنها 4 مورد از آنها برای استخراج آن ضروری است: شیلیت (حاوی 80٪ تری اکسید)، ولفرامیت، فربریت و هوبنریت (هر کدام دارای 75-77٪ هستند). ترکیب سنگ معدن اغلب حاوی ناخالصی است، در برخی موارد "استخراج" موازی از فلزاتی مانند مولیبدن، قلع، تانتالم و غیره انجام می شود. بزرگترین ذخایر در چین، قزاقستان، کانادا، ایالات متحده آمریکا و همچنین در روسیه، پرتغال و ازبکستان وجود دارد.

چگونه آن را دریافت می کنند؟

به دلیل خواص ویژه و همچنین محتوای کم در سنگ ها، فناوری به دست آوردن تنگستن خالص بسیار پیچیده است.

1. جداسازی مغناطیسی، جداسازی الکترواستاتیکی یا فلوتاسیون برای غنی‌سازی سنگ معدن تا غلظت اکسید تنگستن 50-60 درصد.
2. جداسازی اکسید 99% با واکنش های شیمیایی با معرف های قلیایی یا اسیدی و خالص سازی مرحله ای رسوب حاصل.
3. احیای فلز با کربن یا هیدروژن، خروجی پودر فلز مربوطه.
4. تولید شمش یا بریکت های پخته شده پودری.

یکی از مراحل مهم در تولید محصولات متالورژی، متالورژی پودر است. این بر اساس مخلوط کردن فلزات نسوز پودری، پرس آنها و تف جوشی بعدی است.به این ترتیب، تعداد زیادی آلیاژ از نظر تکنولوژیکی مهم به دست می آید، از جمله کاربید تنگستن، که کاربرد آن عمدتاً در تولید صنعتی ابزارهای برش با قدرت و دوام افزایش یافته است.

خواص فیزیکی و شیمیایی

تنگستن یک فلز نسوز و سنگین به رنگ نقره ای با شبکه کریستالی در مرکز بدن است.

• نقطه ذوب - 3422˚С.
• نقطه جوش - 5555˚С.
• چگالی - 19.25 گرم در سانتی متر3.

هادی خوبی برای جریان الکتریکی است. مغناطیسی نمی کند برخی از مواد معدنی (مانند شیلیت) درخشان هستند.

مقاوم در برابر اسیدها، مواد تهاجمی در دمای بالا، خوردگی و پیری. تنگستن همچنین به غیرفعال کردن تأثیر ناخالصی های منفی در فولادها، بهبود مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت اطمینان کمک می کند. استفاده از چنین آلیاژهای آهن-کربن با قابلیت ساخت و مقاومت در برابر سایش توجیه می شود.

خواص مکانیکی و تکنولوژیکی

تنگستن یک فلز سخت و بادوام است. سختی آن 488 HB، استحکام کششی 1130-1375 مگاپاسکال است. وقتی سرد است، پلاستیک نیست. در دمای 1600 درجه سانتیگراد، انعطاف پذیری به حالت حساسیت مطلق نسبت به عملیات فشار افزایش می یابد: آهنگری، نورد، کشیدن. مشخص است که 1 کیلوگرم از این فلز امکان تولید نخی به طول کلی تا 3 کیلومتر را فراهم می کند.

ماشینکاری به دلیل سختی بیش از حد دشوار است وتردی. برای حفاری، تراشکاری، آسیاب، از مواد تنگستن-کبالت کاربید استفاده می شود که توسط متالورژی پودر ساخته شده است. به ندرت، در سرعت های پایین و شرایط خاص، از ابزارهای ساخته شده از فولاد تنگستن آلیاژی با سرعت بالا استفاده می شود. اصول استاندارد برش قابل اجرا نیستند، زیرا تجهیزات بسیار سریع فرسوده می شوند و تنگستن پردازش شده ترک می خورد. فناوری‌های زیر اعمال می‌شوند:

1. تصفیه شیمیایی و اشباع لایه سطحی از جمله استفاده از نقره برای این منظور.
2. گرم کردن سطح با کمک کوره، شعله گاز، جریان الکتریکی 0.2 A. دمای مجاز که در آن کمی افزایش انعطاف پذیری و بر این اساس، برش بهبود می یابد، 300-450 ˚C است..
3. برش تنگستن با مواد قابل ذوب.

تیز کردن و آسیاب باید با استفاده از ابزارهای الماس و البور و کمتر از کوراندوم انجام شود.

جوش این فلز نسوز عمدتاً تحت تأثیر قوس الکتریکی، تنگستن یا الکترودهای کربن در یک گاز بی اثر یا محافظ مایع انجام می شود. جوشکاری تماسی نیز امکان پذیر است.

این عنصر شیمیایی خاص ویژگی هایی دارد که آن را از بقیه متمایز می کند. بنابراین، به عنوان مثال، با مقاومت بالا در برابر حرارت و مقاومت در برابر سایش مشخص می شود، کیفیت و خواص برش فولادهای حاوی تنگستن آلیاژی را بهبود می بخشد و نقطه ذوب بالای آن امکان تولید رشته برای لامپ و الکترود برای جوشکاری را فراهم می کند.

برنامه

نادر بودن، غیرعادی بودن و اهمیت استفاده گسترده در فناوری مدرن فلزی به نام تنگستن - تنگستن را تعیین می کند. خواص و کاربرد هزینه و تقاضای بالا را توجیه می کند. نقطه ذوب بالا، سختی، استحکام، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر حملات شیمیایی و خوردگی، مقاومت در برابر سایش و ویژگی های برش برگه های اصلی آن است. موارد استفاده:

1. فیلامنت.
2. آلیاژسازی فولادها به منظور به دست آوردن آلیاژهای آهن-کربن با سرعت بالا، مقاوم در برابر سایش، مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر حرارت، که برای تولید مته و سایر ابزار، پانچ، فنر و فنر استفاده می شود. ریل.
3. تولید آلیاژهای سخت "پودر شده" که عمدتاً به عنوان ابزارهای برش، حفاری یا پرس بسیار مقاوم در برابر سایش استفاده می شود.
4. الکترود برای جوشکاری TIG و مقاومتی.
5. تولید قطعات مهندسی اشعه ایکس و رادیو، انواع لامپ های فنی.
6. رنگ های درخشان ویژه.
7. سیم و قطعات برای صنایع شیمیایی.
8. چیزهای کوچک کاربردی مختلف، به عنوان مثال، جیگ برای ماهیگیری.

آلیاژهای مختلف حاوی تنگستن در حال افزایش محبوبیت هستند. دامنه چنین موادی گاهی تعجب آور است - از مهندسی سنگین گرفته تا صنایع سبک، جایی که پارچه هایی با خواص ویژه (مثلاً مقاوم در برابر آتش) ساخته می شوند.

هیچ ماده جهانی وجود ندارد. هر عنصر شناخته شده و آلیاژهای ایجاد شده به دلیل منحصر به فرد بودن و ضرورت برای مناطق خاصی از زندگی و صنعت متمایز می شوند. با این حال، برخی از آنها ویژگی های خاصی دارند که فرآیندهای قبلا غیرقابل اجرا را ممکن می کند. یکی از این فلزات تنگستن است. کاربرد آن مانند فولاد به اندازه کافی گسترده نیست، اما هر یک از گزینه ها برای بشریت بسیار مفید و ضروری هستند.