Վոլֆրամ. կիրառություն, հատկություններ և քիմիական բնութագրեր

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Մայր բնությունը մարդկությանը հարստացրել է օգտակար քիմիական տարրերով։ Դրանցից մի քանիսը թաքնված են նրա աղիքներում և պարունակվում են համեմատաբար փոքր քանակությամբ, սակայն դրանց նշանակությունը շատ նշանակալի է։ Դրանցից մեկը վոլֆրամն է: Դրա օգտագործումը պայմանավորված է իր հատուկ հատկություններով։

Ծագման պատմություն

XVIII դար՝ պարբերական համակարգի հայտնաբերման դարը, հիմնարար դարձավ այս մետաղի պատմության մեջ։

Նախկինում ընդունված էր հանքային ապարների մաս կազմող որոշակի նյութի առկայությունը, որը խոչընդոտում էր դրանցից անհրաժեշտ մետաղների ձուլմանը։ Օրինակ, անագ ստանալը դժվար էր, եթե հանքաքարը պարունակում էր նման տարր։ Հալման ջերմաստիճանի տարբերությունը և քիմիական ռեակցիաները հանգեցրել են խարամի փրփուրի ձևավորմանը, որը նվազեցրել է անագի բերքատվությունը։

VIII դարում մետաղը հաջորդաբար հայտնաբերեցին շվեդ գիտնական Շելեն և իսպանացի եղբայրներ Էլուարդը: Դա տեղի է ունեցել հանքային ապարների՝ շեյլիտի և վոլֆրամիտի օքսիդացման քիմիական փորձերի արդյունքում։

Գրանցված է տարրերի պարբերական համակարգում՝ ատոմային համարի 74-ին համապատասխան: Հազվագյուտ հրակայուն մետաղ ատոմով183,84 զանգվածով վոլֆրամ է։ Դրա օգտագործումը պայմանավորված է արդեն 20-րդ դարում հայտնաբերված անսովոր հատկություններով։

Որտե՞ղ նայել

Երկրագնդի աղիքների քանակով այն «սակավ բնակեցված» է և զբաղեցնում է 28-րդ տեղը։ Այն մոտ 22 տարբեր միներալների բաղադրամաս է, բայց դրանցից միայն 4-ն են անհրաժեշտ դրա արդյունահանման համար՝ շելիտը (պարունակում է մոտ 80% եռօքսիդ), վոլֆրամիտ, ֆերբերիտ և հուբներիիտ (յուրաքանչյուրը պարունակում է 75-77%)։ Հանքաքարերի բաղադրությունն առավել հաճախ պարունակում է կեղտեր, որոշ դեպքերում զուգահեռաբար իրականացվում է այնպիսի մետաղների «արդյունահանում», ինչպիսիք են մոլիբդենը, անագը, տանտալը և այլն։ Ամենամեծ ավանդները գտնվում են Չինաստանում, Ղազախստանում, Կանադայում, ԱՄՆ-ում, կան նաև Ռուսաստանում, Պորտուգալիայում, Ուզբեկստանում։

Ինչպե՞ս են նրանք դա ստանում:

Հատուկ հատկությունների, ինչպես նաև ապարներում ցածր պարունակության պատճառով մաքուր վոլֆրամ ստանալու տեխնոլոգիան բավականին բարդ է։

1. Մագնիսական տարանջատում, էլեկտրաստատիկ տարանջատում կամ ֆլոտացիա՝ հանքաքարը հարստացնելու մինչև 50-60% վոլֆրամի օքսիդի կոնցենտրացիան։
2. 99% օքսիդի մեկուսացում ալկալային կամ թթվային ռեակտիվներով քիմիական ռեակցիաներով և ստացված նստվածքի փուլային մաքրում։
3. Մետաղների վերականգնում ածխածնով կամ ջրածնով, համապատասխան մետաղի փոշու արտադրություն։
4. Ձուլակտորների կամ փոշու սինտրացված բրիկետների արտադրություն:

Մետաղագործական արտադրանքի արտադրության կարևոր փուլերից է փոշու մետալուրգիան։ Այն հիմնված է փոշիացված հրակայուն մետաղների խառնման, դրանց սեղմման և հետագա սինթրման վրա:Այս կերպ ձեռք են բերվում մեծ թվով տեխնոլոգիապես կարևոր համաձուլվածքներ, ներառյալ վոլֆրամի կարբիդը, որի կիրառումը հիմնականում հանդիպում է հզորության և երկարակեցության բարձրացված կտրող գործիքների արդյունաբերական արտադրության մեջ։

Ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ

Վոլֆրամը արծաթագույն հրակայուն և ծանր մետաղ է՝ մարմնի կենտրոնացված բյուրեղյա ցանցով:

• Հալման կետ - 3422 ˚С.
• Եռման կետ - 5555 ˚С.
• Խտություն - 19,25 գ/սմ3.

Էլեկտրական հոսանքի լավ հաղորդիչ է։ Չի մագնիսանում։ Որոշ օգտակար հանածոներ (օրինակ՝ շեյլիտը) լյումինեսցենտ են։

դիմացկուն է թթուների, բարձր ջերմաստիճանի ագրեսիվ նյութերի, կոռոզիայի և ծերացման նկատմամբ: Վոլֆրամը նաև նպաստում է պողպատներում բացասական կեղտերի ազդեցության ապաակտիվացմանը, նրա ջերմակայունության, կոռոզիոն դիմադրության և հուսալիության բարելավմանը: Նման երկաթ-ածխածնային համաձուլվածքների օգտագործումը հիմնավորված է դրանց արտադրականությամբ և մաշվածության դիմադրությամբ։

Մեխանիկական և տեխնոլոգիական հատկություններ

Վոլֆրամը կոշտ, դիմացկուն մետաղ է: Նրա կարծրությունը 488 HB է, առաձգական ուժը՝ 1130-1375 ՄՊա։ Երբ սառը է, այն պլաստիկ չէ: 1600 ˚С ջերմաստիճանի դեպքում պլաստիկությունը մեծանում է մինչև ճնշման բուժման բացարձակ զգայունության վիճակ՝ դարբնոց, գլորում, գծում: Հայտնի է, որ այս մետաղից 1 կգ-ը հնարավորություն է տալիս արտադրել մինչև 3 կմ ընդհանուր երկարությամբ թել։

Մեքենաների մշակումը դժվար է ավելորդ կարծրության պատճառով ևփխրունություն. Հորատման, պտտման, ֆրեզման համար օգտագործվում են կարբիդ վոլֆրամ-կոբալտային նյութեր՝ պատրաստված փոշու մետալուրգիայով։ Ավելի քիչ հաճախ, ցածր արագությամբ և հատուկ պայմաններում, օգտագործվում են բարձր արագությամբ համաձուլված վոլֆրամ պողպատից պատրաստված գործիքներ: Կտրման ստանդարտ սկզբունքները կիրառելի չեն, քանի որ սարքավորումները չափազանց արագ են մաշվում, իսկ մշակված վոլֆրամը ճաքում է: Կիրառվում են հետևյալ տեխնոլոգիաները՝

1. Մակերեւութային շերտի քիմիական մշակում և ներծծում, ներառյալ այդ նպատակով արծաթի օգտագործումը:
2. Մակերեւույթի տաքացում վառարանների, գազի բոցի, 0,2 Ա էլեկտրական հոսանքի միջոցով: Թույլատրելի ջերմաստիճանը, որի դեպքում տեղի է ունենում պլաստիկության մի փոքր աճ և, համապատասխանաբար, կտրումը բարելավվում է, 300-450 ˚С է:.
3. Վոլֆրամի կտրում ձուլվող նյութերով։

Սրելը և հղկելը պետք է իրականացվի ադամանդե և էլբորային գործիքների, ավելի հազվադեպ՝ կորունդի միջոցով։

Այս հրակայուն մետաղի եռակցումն իրականացվում է հիմնականում էլեկտրական աղեղի, վոլֆրամի կամ ածխածնի էլեկտրոդների ազդեցությամբ իներտ գազի կամ հեղուկի պաշտպանությամբ: Հնարավոր է նաև կոնտակտային զոդում։

Այս կոնկրետ քիմիական տարրն ունի առանձնահատկություններ, որոնք նրան առանձնացնում են ամբոխից: Այսպիսով, օրինակ, բնութագրվում է բարձր ջերմակայունությամբ և մաշվածության դիմադրությամբ, այն բարելավում է լեգիրված վոլֆրամ պարունակող պողպատների որակը և կտրող հատկությունները, և դրա բարձր հալման կետը հնարավորություն է տալիս արտադրել թելեր լույսի լամպերի և էլեկտրոդներ եռակցման համար:

Դիմում

Հազվադեպությունը, անսովորությունն ու կարևորությունը պայմանավորում են ժամանակակից տեխնոլոգիայի մեջ լայնորեն կիրառվող մետաղի վոլֆրամ-վոլֆրամը: Հատկություններն ու կիրառությունը արդարացնում են բարձր արժեքն ու պահանջարկը: Բարձր հալման կետը, կարծրությունը, ուժը, ջերմային դիմադրությունը և դիմադրությունը քիմիական հարձակման և կոռոզիայից, մաշվածության դիմադրությունը և կտրելու առանձնահատկությունները նրա հիմնական հաղթաթուղթն են: Օգտագործման դեպքեր՝

1. Թելեր.
2. Պողպատների համաձուլում` բարձր արագությամբ, մաշվածության դիմացկուն, ջերմակայուն և ջերմակայուն երկաթ-ածխածնային համաձուլվածքներ ստանալու համար, որոնք օգտագործվում են հորատման և այլ գործիքների, դակիչների, զսպանակների և զսպանակների արտադրության համար, ռելսեր.
3. «փոշիացված» կոշտ համաձուլվածքների արտադրություն, որոնք հիմնականում օգտագործվում են որպես բարձր մաշվածության դիմացկուն կտրող, հորատող կամ սեղմող գործիքներ:
4. Էլեկտրոդներ TIG և դիմադրողական եռակցման համար։
5. Ռենտգենյան և ռադիոտեխնիկայի մասերի արտադրություն, տարբեր տեխնիկական լամպեր.
6. Հատուկ լուսավոր ներկեր.
7. Լարեր և մասեր քիմիական արդյունաբերության համար։
8. Տարբեր գործնական մանր իրեր, օրինակ՝ ձկնորսության համար նախատեսված ջիգեր։

Վոլֆրամ պարունակող տարբեր համաձուլվածքները դառնում են ժողովրդականություն: Նման նյութերի շրջանակը երբեմն զարմանալի է` սկսած ծանր ճարտարագիտությունից մինչև թեթև արդյունաբերություն, որտեղ պատրաստվում են հատուկ հատկություններով գործվածքներ (օրինակ՝ հրակայուն):

Չկան ունիվերսալ նյութեր: Յուրաքանչյուր հայտնի տարր և ստեղծված համաձուլվածքներ առանձնանում են իրենց յուրահատկությամբ և անհրաժեշտությամբ կյանքի և արդյունաբերության որոշակի ոլորտների համար: Այնուամենայնիվ, դրանցից ոմանք ունեն հատուկ հատկություններ, որոնք հնարավոր են դարձնում նախկինում անիրագործելի գործընթացները: Այդպիսի մետաղներից մեկը վոլֆրամն է։ Դրա կիրառությունը բավականաչափ լայն չէ, ինչպես պողպատը, բայց տարբերակներից յուրաքանչյուրը չափազանց օգտակար և անհրաժեշտ է մարդկության համար: