Tungstè: aplicació, propietats i característiques químiques

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

La mare naturalesa ha enriquit la humanitat amb elements químics útils. Alguns d'ells s'amaguen a les seves entranyes i estan continguts en quantitats relativament petites, però la seva importància és molt significativa. Un d'aquests és el tungstè. El seu ús es deu a les seves propietats especials.

Historia d'origen

Segle XVIII, el segle del descobriment de la taula periòdica, es va convertir en fonamental en la història d'aquest metall.

Prèviament s'acceptava l'existència d'una determinada substància, que forma part de les roques minerals, que impedia la fosa dels metalls necessaris d'aquestes. Per exemple, obtenir estany era difícil si el mineral contenia aquest element. La diferència de temperatura de fusió i les reaccions químiques van donar lloc a la formació d'escuma d'escòria, que va reduir la quantitat de rendiment d'estany.

Al segle VIII, el metall va ser descobert successivament pel científic suec Scheele i els germans espanyols Eluard. Això va passar com a resultat d'experiments químics sobre l'oxidació de roques minerals: scheelita i wolframita.

Registrat en el sistema periòdic d'elements d'acord amb el nombre atòmic 74. Un metall refractari rar amb un atòmicamb una massa de 183,84 és tungstè. El seu ús es deu a propietats inusuals descobertes ja durant el segle XX.

On buscar?

En termes de nombre a les entranyes de la terra, està "escassament poblat" i ocupa el lloc 28. És un component d'uns 22 minerals diferents, però només 4 d'ells són essencials per a la seva extracció: scheelita (conté al voltant d'un 80% de triòxid), wolframita, ferberita i hubnerita (conté un 75-77% cadascuna). La composició dels minerals sovint conté impureses, en alguns casos es realitza una "extracció" paral·lela de metalls com el molibdè, l'estany, el tàntal, etc. Els jaciments més grans es troben a la Xina, Kazakhstan, Canadà, EUA, també n'hi ha a Rússia, Portugal, Uzbekistan.

Com ho aconsegueixen?

A causa de les propietats especials, així com del baix contingut de les roques, la tecnologia per obtenir tungstè pur és força complicada.

1. Separació magnètica, separació electrostàtica o flotació per enriquir el mineral fins al 50-60% de la concentració d'òxid de tungstè.
2. Aïllament del 99% d'òxid per reaccions químiques amb reactius alcalins o àcids i purificació per fases del precipitat resultant.
3. Reducció de metalls amb carboni o hidrogen, sortida de la pols metàl·lica corresponent.
4. Producció de lingots o briquetes sinteritzades en pols.

Una de les etapes importants en la producció de productes metal·lúrgics és la pulvimetal·lúrgia. Es basa en la barreja de metalls refractaris en pols, el seu premsat i posterior sinterització. D'aquesta manera, s'obtenen un gran nombre d'aliatges tecnològicament importants, entre ells el carbur de tungstè, l'aplicació dels quals es troba principalment en la producció industrial d'eines de tall d'augment de potència i durabilitat.

Propietats físiques i químiques

El tungstè és un metall refractari i pesat de color plata amb una xarxa de cristall centrada en el cos.

• Punt de fusió - 3422 ˚С.
• Punt d'ebullició - 5555 ˚С.
• Densitat - 19,25 g/cm3.

És un bon conductor del corrent elèctric. No magnetitza. Alguns minerals (com ara la scheelita) són luminiscents.

Resistent als àcids, substàncies agressives a altes temperatures, corrosió i envelliment. El tungstè també contribueix a la desactivació de la influència de les impureses negatives en els acers, la millora de la seva resistència a la calor, resistència a la corrosió i fiabilitat. L'ús d'aquests aliatges ferro-carboni es justifica per la seva fabricabilitat i resistència al desgast.

Propietats mecàniques i tecnològiques

El tungstè és un metall dur i durador. La seva duresa és de 488 HB, la resistència a la tracció és de 1130-1375 MPa. Quan està fred, no és plàstic. A una temperatura de 1600 ˚С, la plasticitat augmenta fins a un estat de susceptibilitat absoluta al tractament a pressió: forja, laminació, estirat. Se sap que 1 kg d'aquest metall permet produir un fil amb una longitud total de fins a 3 km.

El mecanitzat és difícil a causa de la duresa excessiva ifragilitat. Per a la perforació, tornejat, fresat, s'utilitzen materials de carbur de tungstè-cob alt, fets per metal·lúrgia de pols. Menys sovint, a baixes velocitats i condicions especials, s'utilitzen eines d'acer de tungstè aliat d' alta velocitat. Els principis de tall estàndard no són aplicables, ja que l'equip es desgasta molt ràpidament i el tungstè processat es trenca. S'apliquen les tecnologies següents:

1. Tractament químic i impregnació de la capa superficial, inclòs l'ús de plata per a aquesta finalitat.
2. Escalfament de la superfície amb l'ajuda de forns, una flama de gas, un corrent elèctric de 0,2 A. La temperatura admissible a la qual hi ha un lleuger augment de la plasticitat i, en conseqüència, millora el tall, és de 300-450 ˚С.
3. Tall de tungstè amb materials fusibles.

L'esmolat i la mòlta s'haurien de fer amb eines de diamant i d'agulla, menys sovint corindó.

La soldadura d'aquest metall refractari es realitza principalment sota l'acció d'un arc elèctric, tungstè o elèctrodes de carboni en un gas inert o blindatge líquid. També és possible la soldadura per contacte.

Aquest element químic en particular té característiques que el fan destacar entre la multitud. Així, per exemple, caracteritzat per una gran resistència a la calor i al desgast, millora la qualitat i les propietats de tall dels acers aliats que contenen tungstè, i el seu alt punt de fusió permet produir filaments per a bombetes i elèctrodes per a la soldadura..

Aplicació

La raresa, la inusualitat i la importància determinen l'ús generalitzat en la tecnologia moderna d'un metall anomenat tungstè - tungstè. Les propietats i l'aplicació justifiquen l'elevat cost i la demanda. El punt de fusió elevat, la duresa, la força, la resistència a la calor i la resistència a l'atac químic i la corrosió, la resistència al desgast i les característiques de tall són les seves principals cartes d'èxit. Casos d'ús:

1. Filaments.
2. Aliatge d'acers per obtenir aliatges ferro-carboni d' alta velocitat, resistents al desgast, resistents a la calor i a la calor, que s'utilitzen per a la producció de trepants i altres eines, punxons, molles i molles, rails.
3. Producció d'aliatges durs "en pols", utilitzats principalment com a eines de tall, perforació o premsat altament resistents al desgast.
4. Elèctrodes per a soldadura TIG i per resistència.
5. Producció de peces per a enginyeria de raigs X i ràdio, diverses làmpades tècniques.
6. Pintures lluminoses especials.
7. Cables i peces per a la indústria química.
8. Diverses petites coses pràctiques, per exemple, màquines per pescar.

Diversos aliatges que contenen tungstè estan guanyant popularitat. L'abast d'aquests materials de vegades és sorprenent, des de l'enginyeria pesada fins a la indústria lleugera, on es fabriquen teixits amb propietats especials (per exemple, resistents al foc).

No hi ha materials universals. Cada element conegut i aliatges creats es distingeixen per la seva singularitat i necessitat per a determinades àrees de la vida i la indústria. Tanmateix, alguns d'ells tenen propietats especials que fan possibles processos abans inviables. Un d'aquests metalls és el tungstè. La seva aplicació no és prou àmplia, com l'acer, però cadascuna de les opcions és extremadament útil i necessària per a la humanitat.