Popis kovového wolframu – chemické a fyzikální vlastnosti, oblasti použití.

Wolfram je žáruvzdorný kov s vysokým bodem tání a zvýšenou odolností proti mechanickému opotřebení. To umožňuje použití materiálu k vytvoření dílů, které si při použití v podmínkách vysokých teplot musí udržet svůj tvar po dlouhou dobu. Podívejme se na vlastnosti a použití wolframu.

Zajímavá fakta o vlastnostech wolframu

Wolfram není kov vzácných zemin, ale je také vzácný, a proto je poměrně drahý. Cena není jedinou nevýhodou wolframu, je také poměrně obtížné zpracovávat kovy a vyžaduje použití speciálního zařízení. Kov se proto nepoužívá všude, ale selektivně.

Přesněji řečeno, wolfram se používá v podmínkách, kde si žádný jiný kov neporadí. Díky svým výjimečným vlastnostem si našla své místo a stala se nepostradatelnou.

Co by mohlo být zajímavé vědět:

• Wolfram je kov s nejvyšší teplotou tání. Z tohoto důvodu není možné použít klasické metody tavení neželezných kovů. Pece nejsou dimenzovány na takové teploty, protože při takovém teple se jiné materiály jednoduše vypařují. Proto se v metalurgii pro wolfram používá metoda tavení prášku. Wolfram a další kovy pro slitinu jsou rozemlety na prášek, smíchány, lisovány a teprve poté umístěny do podmínek zvýšené teploty a inertního plynu.
• Název wolfram pochází z německého sousloví Wolf Rahm, což se překládá jako „vlčí pěna“. Celá věc je v tom, že pokud se wolfram dostal do slitiny při tavení cínu, vedlo to k uvolnění velkého množství pěnivé strusky.
• Wolfram se často používá k padělkům zlatých slitků, protože jeho hustota je velmi blízká zlatu.
• Světovým lídrem v těžbě wolframové rudy je Čína, která produkuje více než 80 % z celkového množství kovu. V Rusku probíhá těžba a zpracování rud na Severním Kavkaze a Dálném východě, kde se ročně vyprodukuje přibližně 3400 XNUMX tun materiálu.
• Oxid wolframu má jemnou broskvovou barvu. V dávných dobách to byl tento prvek, který tvořil základ vzácného broskvového pigmentu používaného v barvách.

Wolfram je bratr molybdenu. Oba materiály jsou vzácné, těžké a žáruvzdorné. Oba se používají v příbuzných odvětvích. Wolfram má však složitější krystalovou mřížku, díky čemuž je nenahraditelnější.

Vlastnosti wolframu

Podívejme se na vlastnosti wolframu, pro které je materiál tak vysoce ceněn. Vlastnosti:

• Teplota tání: 3422 °C. Vyšší bod tání z kovů má pouze uhlík, nejvíce žáruvzdorný je wolfram. Pro srovnání, teplota slunečního obalu je přibližně stejná. Teplota, při které se kapalina mění v páru, je 13 610 °C, což je něco nepochopitelného.
• Hustota – 19,25 g/cm³. To je téměř přesně stejné jako hustota zlata. A je 1,7krát hustší než olovo, o kterém se říká, že je velmi těžké. Co je opravdu těžké, je wolfram.
• Odolnost vůči různým prostředím. Wolfram neoxiduje při pokojové teplotě a nekazí se ve vodě, slané vodě nebo většině kyselin. Pokud se však kov zahřeje, vytvoří se na jeho povrchu silný červený oxidový film.
• Vysoká plasticita. Plastičnost a vysoká pevnost materiálu umožňuje výrobu velmi tenkého drátu, ale i jiných válcovaných výrobků s minimálními ukazateli. Legování oxidem thoria výrazně zvyšuje tažnost wolframu.
• Bezpečnost pro zdraví. Wolfram je těžký kov, a proto má schopnost se částečně hromadit v těle. Není však vysoce toxický. Při práci ve výrobě wolframu je nezbytně nutné používat ochranu dýchacích cest, pak je riziko hromadění kovu v těle minimální.
• Barva – šedá. Odstín wolframu se však liší v závislosti na typu zpracování kovů. Například, čím menší je frakce wolframového prášku, tím tmavší bude jeho barva.
• Chemická aktivita. Wolfram snadno podléhá chemickým reakcím díky své 6-valentní struktuře. Ve slitinách je však obvykle ve vázaném stavu, takže nevstupuje do nekontrolovaných a nezamýšlených reakcí.
• Elektrická vodivost – 18,9 10^6 S/m. To je přibližně 3krát méně než u mědi. Wolfram proto není nejlepším vodičem. Kov však stále vede elektrický impuls. Navíc, čím vyšší je teplota kovu, tím vyšší bude elektrická vodivost.
• Tepelná vodivost – 173 W/(m K). To je poměrně vysoké číslo, dokonce vyšší než u některých typů hliníku.
• Pevnost v tahu – až 1725 MPa. To je nejvyšší míra mezi ostatními kovy.

Wolfram je velmi pevný, těžký, hustý, žáruvzdorný a odolný vůči mnoha vlivům.

Wolfram ve své čisté formě (třída HF) se používá velmi zřídka kvůli obtížím při obrábění kovů. Do slitiny se obvykle přidávají legující látky, které zlepšují plasticitu a další vlastnosti. Přidávají se molybden, rhenium, lanthan, oxidy yttria a thoria, hliník a silikátové přísady. Kromě toho existují slitiny wolframu, které si také zachovávají většinu pozitivních vlastností čistého wolframu a zároveň získávají další výhody jiných kovů. Existuje například ferrowolfram, který obsahuje pouze 80 % wolframu, a pětinu tvoří železo. Je to poměrně levná slitina, která je široce používána.

Výrobky z wolframu

Wolframové válcované výrobky jsou vyráběny v souladu s GOST, TU, YaeO a SUO. Plechové a volně ložené wolframové válcované výrobky jsou vyráběny z lisovaného prášku s následným tepelným zpracováním. sortiment:

• Wolframový drát. Získává se tažením s ohřevem. Díky své vysoké pevnosti a plasticitě může drát dosahovat minimálních hodnot průřezu.
• Wolframová tyč. Vyrábí se také kreslením. Dodává se ve svitcích nebo v sekcích v závislosti na průměru průřezu.
• Wolframové elektrody. Oblíbený válcovaný výrobek, který se vyrábí z drátu nebo tyčí. Nepostradatelné pro svařování argonovým obloukem.
• Wolframová tyč. Jedná se o polotovar pro další tavení wolframových výrobků nebo pro získávání slitin obsahujících tento kov.
• Wolframový pásek a plech. Ploché válcované výrobky, které se používají jako polotovar pro další výrobu výrobků lisováním, válcováním atd.

K prodeji je také wolframový prášek, který je základem většiny válcovaných a litých výrobků a také slitin.

Aplikace wolframu

Wolfram má díky svým specifickým vlastnostem širokou škálu aplikací. Téměř 95 % veškerého wolframu jde do metalurgie. Materiál se často používá jako přísada do jiných slitin. 5 % jde do jiných oblastí výroby, jako je chemický průmysl. Zde je několik základních použití:

• Vytváření uzavřených kontejnerů pro skladování radioaktivních látek včetně odpadů.
• Výroba obrazovek, panelů a opláštění pro RTG místnosti. Olovo se používá častěji, ale wolfram téměř o 40 % lépe blokuje pronikání paprsků.
• Velké vrtačky a šneky pro těžební průmysl. Některé slitiny wolframu, včetně těch s přidaným kobaltem, jsou ještě tvrdší než diamanty, takže se aktivně používají pro vrtání a drcení hornin.
• Aplikace v elektrotechnice. Když je wolfram kombinován s hliníkem, nebo ještě lépe s mědí, výsledkem je slitina s vysokou elektrickou vodivostí a zvýšenou pevností. Slouží k výrobě kontaktů a dalších elektrických součástek, které dobře vedou elektrický proud, ale zároveň vydrží 6x déle než běžné měděné kontakty.
• Vlákna pro elektrické lampy. Nahradit wolfram pro tyto účely je téměř nemožné. Nejen proto, že kov má vynikající tepelnou vodivost a odolnost vůči vysokým teplotám, ale také proto, že wolframový drát lze táhnout na extrémně malý průměr.
• Frézy, vrtáky, frézy, dláta, razníky, matrice a další vybavení obráběcích strojů. Wolfram je velmi silný. Proto je odolný proti opotřebení. Řezné nástroje vyrobené z wolframu zůstávají po dlouhou dobu ostré a nemění své vlastnosti.
• Použití jako legovací přísada do ocelí. Wolfram zvyšuje pevnost.
• Výroba rychlořezných nástrojů včetně chirurgických. Nástrojová ocel se získává, když slitina obsahuje až 9 % wolframu.
• Výroba elektrod pro argonové obloukové svařování. Wolframové elektrody pomáhají každý den svařovat obrovské množství kovových konstrukcí. Pracují s různými druhy nerezové oceli a hliníku.
• Výroba dílů ve strojírenství, které vyžadují zvýšenou pevnost a odolnost proti opotřebení, jako jsou ložiska a další komponenty.
• Výroba leteckých motorů, raketových trysek – wolfram se používá tam, kde je důležitá požární odolnost slitiny.
• Tavení munice a součástí vojenské techniky.
• Výroba síťových filtrů pro chemický průmysl – výhodou je, že wolframový drát je odolný vůči mnoha činidlům.
• Textilní průmysl: výroba barviv, ohnivzdorných tkanin a také výroba některých směsí pro zpracování hedvábí a kožených výrobků.
• Sulfid wolframový se používá k přípravě žáruvzdorného tuku – jeho bod tání je až 500 stupňů.
• Šperky: Wolfram se používá k výrobě prstenů a dalších předmětů, které jsou velmi odolné proti opotřebení.
• Topná tělesa při výrobě vysokoteplotních pecí, ale i teplotní čidla. Kromě toho mohou ohřívače pracovat v různých prostředích, včetně argonu.

Z wolframu a jeho sloučenin se tedy vyrábí velké množství výrobků. Kov se používá téměř ve všech průmyslových odvětvích: od textilního průmyslu po raketovou vědu. Tato popularita se vysvětluje chemickou inertností, fyzikální pevností a žáruvzdorností materiálu.