Золото или вольфрам? Вот как узнать…

Золото или вольфрам? Вот как узнать…

Надеемся, что Бундесбанк и конечно, немецкий народ, используют что-нибудь из этого в ближайшем будущем (до 2020 года включительно).

Ультразвуковой контроль золотых слитков

Применение: неразрушающая проверка физической целостности золотых слитков.

Пояснения:

Золотые слитки мошеннически подделывались путём вставки брусков не драгоценного металла, обладающего похожей плотностью. Такие вставки сложно или невозможно обнаружить путём взвешивания, рентгенографии или рентгеновской люминесценции, поэтому некоторые технологи по металлу прибегают к сверлению отверстий или разрезанию слитков с целью проверки целостности. Однако с помощью простого ультразвукового теста можно быстро и надёжно определить местоположение вставок без необходимости сверлить, резать или иным образом изменять слиток.

Оборудование:

Любой дефектоскоп Olympus или прибор с фазированной антенной решёткой (ФАР), например: EPOCH XT, EPOCH 600, EPOCH 1000, OmniScan SX и OmniScan MX2. Рекомендуется использовать частоту преобразователя 2,25 МГц.

Принцип:

В поддельном слитке золота с внутренней вставкой другого металла предсказуемым образом изменяется путь, по которому ультразвуковые волны проходят через металл. Вставки материала, отличного от золота, как и пустоты внутри слитка, изменят углы отражения волн. Большие вставки, занимающие большую часть слитка, могут быть также обнаружены по изменению скорости распространения звука.

1. Метод отражения импульса/эха

Ультразвуковые волны, проходящие через любую среду, будут распространяться в одном направлении, пока не достигнут границы с другим материалом, что вызовет их отражение в направлении источника.

Ультразвуковые дефектоскопы и приборы с ФАР генерируют импульсы высокочастотных звуковых волн, источниками которых служат небольшие ручные преобразователи. Звуковая энергия взаимодействует с тестируемым объектом, прибор измеряет и отображает картину распределения отражённых сигналов. Сигналы, отражённые изнутри золотого слитка, а не с его противоположной поверхности, изменяют картину и указывают на наличие либо вставки другого металла, либо внутренней полости.

При проведении этого испытания сначала регистрируют эталонный сигнал датчика, т. е. сигнал, отражённый нижней поверхностью известного слитка золота. Для измерения времени распространения ультразвуковой волны до нижней поверхности можно использовать стробимпульсы. Все отражённые сигналы из зоны, отмеченной стробимпульсом, указывают на то, что звуковой поток отражён от границы неоднородности материала, и необходимо провести дальнейшую проверку слитка. Ниже показаны типичные картинки на экране.

Изображения на экране дефектоскопа в случаях монолитного металла (выше) и металла с нарушением (ниже).

Примечание. Сигнал появляется в интервале, отмеченном красным.

Изображения монолитного металла (выше) и металла с неоднородностью (ниже), полученные с помощью прибора ФАР. Неоднородность отображается цветом там, где должен быть белый фон.

2. Метод измерения скорости

Скорость звука в чистом золоте равна 3,240 м/с или 0,1275 дюйм/мкс. В более твёрдых сплавах золота, используемых в ювелирных изделиях, скорость выше, но каждый сплав также характеризуется определённым значением скорости. Если скорость распространения звука отлична от ожидаемой величины, это означает, что состав металла был изменён.

Источник:
http://goldenfront.ru/articles/view/zoloto-ili-volfram-vot-kak-uznat/

Как определить нихромовую проволоку

Нихром – это одна из семи групп прецизионных (с заданными свойствами) сплавов, чьё производство регламентирует ГОСТ 10994-74. В эту группу входят 16 марок металлов с высокой сопротивляемостью току, из которых десять используются для производства нагревателей и шесть – для датчиков и резисторов с постоянным сопротивлением в заданном температурном диапазоне.

Согласно упомянутому нормативному документу, в определение нихрома включены такие характеристики сплавов:

  • максимальная рабочая температура нагрева – до 1 100, 1 150, 1 200, 1 220 и 1 400 °С;
  • удельное сопротивление – от 0,99–1,07 до 1,37–1,47 единицы;
  • базовые элементы химического состава – никель и/или хром с массовой долей 55–78 и 15–23 % соответственно.

В Интернете часто можно встретить вопрос о том, как определить нихром в домашних условиях. Сразу скажем, что сделать это по внешнему виду металла невозможно.

Чтобы определить нихромовую проволоку, необходимо знать основные свойства этих сплавов. Прежде всего эти вещества немагнитные. Если постоянный магнит не притягивает проволоку, возможно, перед вами нихром. Такая оговорка связана с тем, что он не единственный немагнитный сплав. Если через проволоку из нихрома пустить ток, она быстро нагреется до характерного красного свечения с выделением сильного теплового излучения.

Более точный ответ, вплоть до определения марки сплава, можно получить только с использованием лабораторного оборудования. По этой причине полные характеристики продукции из нихрома обязательно указывают в сопроводительной документации, включая её маркировку и назначение.

Применение проволоки из нихрома

Точное определение проволоки из нихрома даёт ГОСТ 12766.1-90, согласно которому она производится. Полный её сортамент включает следующие виды продукции:

  • для спиральных и других нагревателей открытого типа – для маркировки такой проволоки используют букву Н;
  • для трубчатых нагревателей – обозначают аббревиатурой ТЭН;
  • для резисторов – маркируются буквой С.

В зависимости от марки металла нихромовая проволока изготавливается диаметром от 0,4–3, до 0,1–7,5 мм. Маркировка этой продукции содержит следующую информацию в такой очерёдности:

  • диаметр;
  • марка сплава;
  • назначение;
  • ссылка на нормативный документ.

Отсутствие в маркировке обозначения сферы применения по умолчанию означает, что проволока предназначена для производства резисторов. Помимо проволоки, для изготовления нагревательных элементов (Н) и резисторов (С) используют ленту из нихрома, производство которой регламентирует ГОСТ 12766.2-90.

В зависимости от диаметра проволока из нихрома для промышленных потребителей поставляется намотанной на катушки, оправки или в мотках. Чтобы не задаваться вопросом, как определить, из нихрома проволока или нет, следует пользоваться услугами надёжного поставщика. Напоминаем, что нихром входит в число наиболее дорогостоящих сплавов. Поэтому не стоит приобретать такую продукцию в случайных местах.

При покупке нихромовой проволоки необходимо обращать внимание на целостность упаковки, которая в том числе предохраняет проволоку от спутывания. Отсутствие ярлыка на упаковке также даёт повод для сомнений, не позволяя определить, что в ней проволока из нихрома необходимой вам марки.

Ошибки выбора нихромовой проволоки являются основной причиной раннего выхода из строя изготовленных из неё нагревательных элементов, поскольку они рассчитаны на разный температурный режим эксплуатации. При правильном выборе проволоки из нихрома гарантийный срок её использования в зависимости от диаметра составляет от 800 до 4 000 часов в непрерывном режиме эксплуатации. Величина этого показателя растёт по мере увеличения диаметра проволоки.

Примеры применения проволоки из нихрома для нагревательных элементов

Нихромовые сплавы являются основными материалами для изготовления нагревательных элементов. Проволока или лента из нихрома обязательно используется в таких видах оборудования, как:

  • кухонная техника – плиты, духовки, мармиты, посудомоечные машины и прочее;
  • бытовые приборы – утюги, фены, электрочайники, стиральные машины, бойлеры и т. д.;
  • лабораторное оборудование – автоклавы, сушильные печи, реостаты;
  • промышленные агрегаты – печи обжига и сушки;
  • разнообразная электротехническая продукция.

Тем, кого интересует, как определить нихромовую проволоку в домашних условиях с точки зрения заготовки вторсырья, можем посоветовать разборку любых нагревателей. Все они содержат нихром.

Правда, вы не сможете разделить его по маркам, а заготовители лома устанавливают приёмные цены в зависимости от содержания в нём никеля. В этом отношении в выигрышном положении оказываются промышленные потребители нихрома, которые могут сортировать вышедшие из строя нагревательные элементы по маркам сплавов. Разница в цене между ними может достигать больших значений.

Подводим итоги: Определяем нихромовую проволоку

Резюмируя информацию о способах определения проволоки из нихрома, можно сказать следующее:

  • отличить нихромовую проволоку от аналогичной продукции из других сплавов по внешнему виду невозможно;
  • определить нихром без использования лабораторного оборудования можно – самый достоверный результат покажет пропуск тока через проволоку, но это не поможет установить марку сплава, которая является важнейшей характеристикой данной продукции;
  • всё, что находится внутри спиральных и трубчатых нагревательных элементов, является нихромом;
  • самым простым способом идентификации нихрома является ярлык на упаковке продукции из него;
  • проволока из нихрома и нагревательные элементы из неё должны использоваться по назначению с учётом марок сплавов и температурных режимов;
  • для сортировки сборного нихромового лома вам потребуется лабораторное оборудование по определению массовой доли базовых элементов химического состава сплавов.

Ошибки выбора нихромовой проволоки могут привести к значительным финансовым потерям. Если вы сомневаетесь, посоветуйтесь со специалистом.

Источник:
http://ajax-metall.ru/kak-opredelit-nihrom

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Определение — вольфрам

Определение вольфрама роданидным методом, Е. Б. С е н д э л, Колориметрическое определение следов металлов, Госхимиздат, 1949, стр. [1]

Определение вольфрама по методу окисления — восстановления затруднено невысоким нормальным потенциалом системы WVI / WV. Условия восстановления вольфрама ( VI) аскорбиновой кислотой описаны в разделе Ванадий ( см. стр. [2]

Определение вольфрама в чистых продуктах является относительно несложной задачей и может быть выполнено обработкой одними кислотами. Осаждению вольфрама обработкой кислотами при нагревании мешают натрий, калий, аммонийные соли, фосфор, молибден, мышьяк, фтор и органические вещества, как, например, винная кислота. Эти элементы замедляют также в известной мере осаждение цинхонином. [3]

Определение вольфрама по методу окисления — восстановления затруднено невысоким нормальным потенциалом системы WVI / WV. Условия восстановления вольфрама ( VI) аскорбиновой кислотой описаны в разделе Ванадий ( см. стр. [4]

Определение вольфрама в чистых продуктах является относительно несложной задачей и может быть выполнено обработкой одними кислотами. В случае же анализа сложных материалов выделение вольфрамовой кислоты одними кислотами недостаточно надежно и в конце операции следует прибавлять цинхонин, который образует нерастворимое соединение с вольфрамом а. Осаждению вольфрама обработкой кислотами при нагревании мешают натрий, калий, аммонийные соли, фосфор 3, молибден, мышьяк, фтор и органические вещества, как, например, винная кислота. Эти элементы замедляют также в известной мере осаждение цинхонином. [5]

Читайте также  Гидроуровень: как пользоваться при устройстве фундамента, выравнивание по горизонту

Определение вольфрама основано на выделении его из раствора навески в виде растворимой в кислотах вольфрамовой кислоты H2W04 — H2O желтого цвета; при этом вольфрам одновременно отделяется от большинства сопутствующих компонентов. Образование осадка вольфрамовой кислоты происходит в результате окисления карбидного и металлического вольфрама действием азотной кислоты. Вольфрам обычно не весь выделяется в осадок, небольшая часть его остается в растворе. Осадок вольфрамовой кислоты способен соосаждать примеси из раствора ( кремниевую кислоту, железо, фосфор, хром, ванадий, молибден, ниобий и др.), поэтому титриметрический и фотометрический методы имеют определенные преимущества, так как загрязнения здесь существенного влияния не оказывают, как это происходит в гравиметрическом методе. [6]

Определение вольфрама роданидным методом, Е. Б. С е н д э л, Колориметрическое определение следов металлов, Госхимиздат, 1949, стр. [7]

Определение вольфрама лучше производить в виде WO3, который прокаливанием не выше 900 доводится до постоянного веса. [8]

Определение вольфрама Определение производится так же, как в победитовой смеси. [9]

Определение вольфрама ( VI) по методу окисления — восстановления затруднено невысоким стандартным потенциалом системы WVI / WV. Поэтому для амперометрического определения приходится прибегать к очень сильным восстановителям, например к хрому ( II) [ И ], что связано с определенными неудобствами вследствие того, что растворы хрома ( II) неустойчивы при хранении. [10]

Определению вольфрама не мешают 300-кратный избыток Ni2 и Со2, 100-кратный — Мп2, 30-кратный — Си2, 10-кратный — Mov. Мешают определению Fe3, Cr3 и V4 при их наличии в растворе даже в меньшем количестве, чем вольфрам. Метод применен для определения вольфрама в вольфрамникелевых сплавах. [11]

Определению вольфрама не мешают 300-кратный избыток № 2 и Со2, 100-кратный — Мп2, 30-кратный — Си24, 10-кратный — Mov. Мешают определению Fe3, Cr3 и V4 при их наличии в растворе даже в меньшем количестве, чем вольфрам. [12]

Определению вольфрама не мешают [408]: Pb, Cd, As ( III), SOl -, СГ, ВГ, NOg, РОГ, SiOj F -; 1000-кратные количества Hg ( II), Ag, Zn, Cr ( III); 50-кратные Mn ( II), Go, Ni, Cu, Al, U. Мешающее влияние V ( V) устраняют аскорбиновой кислотой. Метод пригоден для определения вольфрама в сталях и полиметаллических рудах. [13]

Определению вольфрама мешают Ti, Mo и Nb, образующие аналогичные соединения; влияние Fe ( III) устраняют аскорбиновой кислотой. Метод пригоден для анализа стали. [14]

Определению вольфрама мешает молибден, который также образует окрашенный и использующийся для определения молибдена хелат. Молибден восстанавливается гораздо легче вольфрама, поэтому в определенных условиях сначала можно получить хелат молибдена с дитиолом, который селективно отделяют экстракцией амилацетатом или петролейным эфиром, а затем при помощи более сильных восстановителей получают соответствующее соединение вольфрама. На этом основано определение Мо и W при совместном присутствии. [15]

Источник:
http://www.ngpedia.ru/id215294p1.html

Вольфрам – свойства и область применения

Из всех известных сегодня металлов вольфрам самый тугоплавкий. Он занимает 74-ю позицию периодической системы, имеет ряд схожих свойств с молибденом и хромом, находящимися с ним в одной группе. На вид вольфрам представляет твердое вещество серого цвета, с характерным серебристым блеском.

Основные характеристики вольфрама

Для практического применения наиболее важны высокие показатели следующих характеристик:

  • электрическое сопротивление;
  • коэффициент линейного расширения;
  • температура плавления.

Чистый вольфрам обладает высокой пластичностью, не растворяется в специальном кислотном растворе без предварительного нагрева хотя бы до 500 0 С. Он легко вступает в реакцию с углеродом, следствием которой является образование карбида вольфрама известного высокой прочностью. Также металл известен своими оксидами, наиболее распространенный из них вольфрамовый ангидрид. Его главное преимущество над остальными, возможность восстановления порошка к состоянию компактного металла, с побочным образованием низших оксидов.

Режущие пластины фирмы Sandvik Coromant с применением карбида вольфрама

Среди основных характеристик, делающих применение вольфрама затруднительным называют следующие:

  • высокая плотность;
  • ломкость и склонность к окислению при низких температурах.

Кроме того, высокая температура кипения, а также точка испарения затрудняют добычу компактного материала.

Сплавы, содержащие вольфрам

Сегодня различают однофазные сплавы вольфрама. Это подразумевает внедрение одного или нескольких элементов. Наиболее известны соединения вольфрама с молибденом. Легирование этим элементом повышает прочность вольфрама при его растяжении. Также к однофазным сплавам относятся системы: вольфрам-титан/цирконий, ниобий, гафний.

Однако большей пластичности придает вольфраму рений, сохраняя остальные показатели на характерном ему высоком уровне. Но практическое применение таких соединений ограничено трудностями при добыче Re.

Поскольку вольфрам наиболее тугоплавкий материал, получить его сплавы трудно традиционным способом. При температуре плавления вольфрама другие металлы уже кипят или даже переходят в газообразную фазу. Современные технологии позволяют получать ряд сплавов с помощью электролиза. Например, вольфрам — никель — кобальт, который используется не для изготовления целых деталей, а с целью нанесения защитного слоя на менее прочные металлы.

Также в промышленности все еще остается актуальным способ получения вольфрамовых сплавов, используя методы порошковой металлургии. При этом требуется создание особых условий технологического процесса, который включает в себя наличие вакуума. Особенности взаимодействия металлов с вольфрамом делают предпочтительными соединения не парного характера, а с использованием 3, 4-х и более компонентов. Такие сплавы отличаются особенной твердостью, однако малейшее отклонение от процентного содержания того или иного элемента приводит к повышению хрупкости готового сплава.

Получение вольфрама: порошок и компактный металл

Вольфрам, как многие другие элементы редкой группы, не встречается в природе. Поэтому добыча металла не сопровождается строительством крупных промышленных комплексов. Сам процесс получения материала условно делят на такие этапы:

  1. Добыча руды, содержащей редкий металл.
  2. Создание условий для возможного выделения вольфрама от перерабатываемой массы.
  3. Концентрирование материала в виде раствора или осадка.
  4. Очищение полученного химического соединения.
  5. Получение чистого вещества.

Более сложным оказывается процесс изготовления компактного металла, к примеру, вольфрамовой проволоки. Основная трудность заключается в том, что нельзя допустить даже малейшего попадания примесей, резко ухудшающих плавкие и прочностные свойства.

Область применения вольфрама

С помощью этого металла изготавливают нити накаливания, рентгеновские трубки, нагреватели, экраны вакуумных печей, предназначающихся для использования в высокотемпературном режиме.

Рентгеновская трубка с нитью из вольфрама

Сталь, легированная вольфрамом имеет высокие прочностные качества. Продукция из таких видов сплава используется для изготовления инструментов широкого предназначения: медицина, бурение скважин, изделия для обработки материалов в машиностроении (режущие пластины, как на фото выше). Преимуществом соединения считается устойчивость к истиранию, маловероятность появления трещин в процессе эксплуатации. Наиболее известная в строительстве марка стали с использованием вольфрама называется «победит».

Химическая промышленность также нашла применение вольфраму. Из него делают краски, катализаторы, пигменты.

Атомная промышленность использует тигли из этого металла, а также специальные контейнера для хранения радиоактивных отходов.

О нанесении покрытий из вольфрама уже вкратце упоминалось. Оно применяется для нанесения на материалы, работающие при высоких температурах в восстановительных и нейтральных средах, как защитная пленка.

Также известны прутки, используемые при дуговой сварке. Поскольку вольфрам неизменно остается тугоплавким металлом при выполнении сварочных работ он используется с присадочными проволоками.

Источник:
http://xlom.ru/vidy-metalloloma/volfram-svojstva-i-oblast-primeneniya

Вольфрам — 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, но он существует в жидком виде только при высоких давлениях. При стандартных условиях вольфрам 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

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 . 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). 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.

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.

Читайте также  Как лудить провода перед пайкой: порядок действий при лужении паяльником и окунание в припой

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 n FeWO4 · m MnWO4 — 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.

Физические 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 ). Твёрдость 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 тяжёлых, твёрдых и самых тугоплавких металлов. В чистом виде представляет собой металл серебристо-белого цвета, похожий на платину, при температуре около 1600 °C хорошо поддаётся ковке и может быть вытянут в тонкую нить. Металл обладает высокой устойчивостью в вакууме.

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:

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 H2[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.

Применение

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 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 или более эффективной при равном весе. Из-за тугоплавкости и твёрдости вольфрама, затрудняющих его обработку, в таких случаях используются более пластичные сплавы вольфрама с добавлением никеля, железа, меди и др. либо взвесь порошкообразного вольфрама (или его соединений) в полимерной основе.

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 185 W используется в качестве радиоактивной метки при исследованиях вещества. Стабильный 184 W 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.

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.

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

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

Природный вольфрам состоит из смеси пяти изотопов ( 180 W — 0,12(1)%, 182 W — 26,50(16) %, 183 W — 14,31(4) %, 184 W — 30,64(2) % и 186 W — 28,43(19) %). В 2003 открыта чрезвычайно слабая радиоактивность природного вольфрама (примерно два распада на грамм элемента в год), обусловленная α-активностью 180 W, имеющего период полураспада 1,8⋅10 18 лет.

Источник:
http://chem.ru/volfram.html

Вольфрам: свойства и марки, области применения, продукция из металла

Вольфрам является тугоплавким металлом. У него есть свои разновидности марок, каждая из которых имеет особенности. Этот элемент в периодической таблице Менделеева находится под 74 номером и имеет светло-серый цвет. Его температура плавления составляет 3380 градусов. Основными его свойствами являются коэффициент линейного расширения, электрическое сопротивление, температура плавления и плотность.

Свойства и марки вольфрама

Вольфрам имеет свои механические и физические свойства, а также несколько разновидностей марок.

К физическим свойствам относят:

  • Коэффициент термического линейного расширения — 4,32*10 (-6) м/мК.
  • Сопротивление электрическое — 5,5 мкОм*см.
  • Теплопроводность — 129 Вт/(м*К).
  • Теплоёмкость удельная — 0,147 Дж/(г*К).
  • Температура кипения — 5900 градусов.
  • Температура плавления — 3380 градусов.
  • Плотность — 19,3 г/см3.
  • Атомный диаметр — 0,274 нм.
  • Атомная масса — 183,84 г/моль.
  • Атомный номер — 74.

Механические свойства:

  • Относительное удлинение — 0%.
  • Временное сопротивление — 800−1100 МПа.
  • Коэффициент Пуассона 0,29.
  • Модуль сдвига — 151,0 ГПа.
  • Модуль упругости — 415,0 ГПа.

Отличается этот металл маленькой скоростью испарения даже при 2 тыс. градусов и очень большой точкой кипения — 5900 градусов. Свойствами, которые ограничивают область использования этого материала, являются малое сопротивление окислению, высокая склонность к ломкости и высокая плотность. На вид он напоминает сталь. Используется для того, чтобы изготавливать сплавы высокой прочности. Обработать его можно только после нагревания. Температура нагрева зависит от того, какой именно метод обработки вы собираетесь проводить.

Читайте также  Как различать латунь и бронзу - проверенные способы, – это лучший портал о металлоломе и вторсырье в России!

Вольфрам имеет такие марки:

  1. МВ — сплав вольфрама и молибдена. Повышается прочность молибдена при сохранении пластичности после обжига.
  2. ВРН — вольфрам без присадки. В нём допустимо повышенное содержание примесей.
  3. ВР — сплав рения и вольфрама.
  4. ВЛ, ВИ, ВТ — вольфрам с присадкой окиси лантана, иттрия и тория соответственно. Повышают эмиссионные свойства вольфрама.
  5. ВМ — вольфрам с ториевой и кремнещелочной присадками. Повышает температуру рекристаллизации и прочность при высоких температурах.
  6. ВА — вольфрам с алюминиевой и кремнещелочной присадками. Увеличивает температуру первичной рекристаллизации, формоустойчивость при больших температурах, а также прочность после отжига.
  7. ВЧ — чистый без присадок.

Область применения

Из-за своих уникальных свойств вольфрам получил широкое применение. В промышленности он применяется в чистом виде и в сплавах.

Основными областями применения являются:

  • Стали специальные. При производстве быстрорежущих сталей и для инструментальных сталей этот материал применяется в качестве легирующего элемента или же основного компонента. Из таких сталей производят штампы, пуансоны, фрезы, свёрла и прочие. Буква «Р» в названии сплава означает, что это быстрорежущая сталь, а буквы «К» или «М» — сталь легированная кобальтом или молибденом. Вольфрам ещё входит в состав сталей магнитных, которые подразделяются на вольфрам кобальтовые и вольфрамовые.
  • Сплавы твёрдые на основе карбида вольфрама. Это соединение углерода и вольфрама. Он тугоплавкий, износостойкий и имеет высокую твёрдость. Из него изготавливают рабочие части буровых и режущих инструментов.
  • Износостойкие и жаропрочные сплавы. В них использована тугоплавкость вольфрама. Наиболее распространёнными являются хромовые и кобальтовые соединения — стеллиты. Обычно их при помощи наплавки наносят на сильно изнашивающиеся машинные детали.
  • Тяжёлые и контактные соединения. К ним относят сплавы вольфрама с серебром и медью. Это довольно эффективные контактные материалы для производства рабочих частей выключателей, рубильников, электродов для точечной сварки и прочих оборудований.
  • Электроосветительная и электровакуумная техника. Вольфрам в виде разных кованых деталей, ленты или проволоки используют в производстве рентгенотехники, радиоэлектроники и электроламп. Это лучший материал для спиралей и нитей накаливания. Вольфрамовые прутки и проволоки служат для высокотемпературных печей электронагревателями. Эти электронагреватели могут работать в атмосфере инертного газа, водорода или вакуума.
  • Сварочные электроды. Сварка является важной сферой для применения этого металла. Из него делают электроды для сварки дуговой, так как они неплавкие.

Процесс производства тугоплавкого вольфрама

Этот материал относят к редким металлам. Для него характерны сравнительно небольшие объёмы потребления и производства, а также в земной коре малая распространённость. Никакой из редких металлов не получают восстановлением из сырья. Изначально оно перерабатывается в соединение химическое. А ещё любая редкометаллическая руда перед переработкой подвергается дополнительному обогащению.

Выделяют три главные стадии для получения редкого металла:

  1. Разложение руды. Извлекаемый металл отделяется от основной массы перерабатываемого сырья. Он концентрируется в осадке или растворе.
  2. Получение химического чистого соединения. Его выделение и очистка.
  3. Из полученного соединения выделяют металл. Так получают чистые материалы без примесей.

В процессе получения вольфрама тоже есть несколько стадий. Исходное сырьё — шеелит и вольфрамит. Обычно в их составе содержится от 0,2 до 2% вольфрама.

  1. Обогащение руды производится при помощи электростатической или магнитной сепарации, флотации, гравитации. В итоге получают концентрат вольфрамовый, который содержит примерно 55−65% ангидрида вольфрама. Контролируется в них и наличие примесей: висмута, сурьмы, меди, олова, мышьяка, серы, фосфора.
  2. Получение вольфрамового ангидрида. Он является сырьём для изготовления вольфрама металлического или же его карбида. Для этого проводится ряд процедур, таких как: выщелачивание спёка и сплава, разложение концентратов, получение вольфрамовой технической кислоты и прочие. В результате этих действий должен получиться продукт, который будет содержать в себе 99,9% трехокиси вольфрама.
  3. Получение порошка. В виде порошка чистый металл может быть получен из ангидрида. Для этого проводится восстановление углеродом или водородом. Углеродное восстановление проводится реже, потому что ангидрид насыщается карбидами и это приводит к хрупкости металла и ухудшению обработки. При получении порошка применяют специальные методы, которые позволяют контролировать форму и размер зёрен, гранулометрический и химический составы.
  4. Получение вольфрама компактного. В основном он в виде слитков или штабиков является заготовкой для изготовления полуфабрикатов: ленты, прутков, проволоки и прочих.

Вольфрамовая продукция

Из вольфрама изготавливают многие необходимые для хозяйства предметы, такие как проволока, прутки и прочие.

Одной из наиболее распространённой продукцией из этого тугоплавкого материала являются вольфрамовые прутки. Исходным материалом для его изготовления является штабик.

Чтобы из штабика получить пруток его подвергают ковке, используя ротационную ковочную машину.

Осуществляется ковка при нагревании, так как этот металл при комнатной температуре очень хрупкий. В ковке выделяют несколько этапов. На каждом последующем прутки получаются меньшего диаметра.

На первом этапе получаются прутки, которые будут иметь диаметр до 7 миллиметров, если штабик будет иметь длину от 10 до 15 сантиметров. Температура заготовки при ковке должна равняться 1450−1500 градусов. Нагревающим материалом обычно является молибден. После второго этапа прутки будут составлять в диаметре до 4,5 миллиметров. Температура штабика при её производстве примерно 1250−1300 градусов. На следующем этапе прутки будут иметь диаметр до 2,75 миллиметров.

Прутки марок ВЧ и ВА получают при более низких температурах, чем марок ВИ, ВЛ и ВТ.

Если заготовка была получена методом плавки, то горячая ковка не осуществляется. Связано это с тем, что такие слитки имеют крупнокристаллическую грубую структуру. При использовании горячей ковки могут появиться разрушения и трещины.

В этой ситуации вольфрамовые слитки подвергаются горячему двойному прессованию (приблизительная степень деформации 90%). Производится первое прессование при температурном режиме в 1800—1900 градусов, а второе — 1350−1500. После этого заготовки подвергаются горячей ковке для того, чтобы из них получить вольфрамовые прутки.

Эта продукция применяется во многих промышленных отраслях. Одна из наиболее распространённых — сварочные неплавящиеся электроды. Для них подойдут прутки, которые изготовлены из марок ВЛ, ВЛ и ВТ. В качестве нагревателей применяются прутки, изготовленные из марок МВ, ВР и В. А. Они применяются в печах, температура которых может достигать 3 тыс. градусов в вакууме, атмосфере инертного газа или водорода. Вольфрамовые прутки могут быть катодами газозарядных и электронных приборов, а также радиоламп.

Одним из главных компонентов, которые необходимы для сварки, являются сварочные электроды. При сварке дуговой они используются наиболее широко. Относится она к термическому классу сварки, в котором за счёт термической энергии осуществляется плавление. Автоматическая, полуавтоматическая или ручная дуговая сварка является самой распространённой. Вольтовой дугой создаётся тепловая энергия, которая находится между изделием и электродом. Дугой называют стабильный мощный электрический заряд в ионизированной атмосфере паров металла, газов. Чтобы получить дугу, электрод к месту сварки проводит электрический ток.

Сварочным электродом называют проволочный стержень, на который нанесено покрытие (возможны варианты и без покрытия). Для сварки существует множество различных электродов. Их отличительными чертами являются диаметр, длина, химический состав. Для сварки определённых сплавов или металлов применяются разные электроды. Наиболее важным видом классификации является разделение электродов на неплавящиеся и плавящиеся.

Сварочные плавящиеся электроды во время сварки расплавляются, их металл вместе с металлом расплавленным свариваемой детали пополняют сварочную ванну. Выполняют такие электроды из меди и стали.

А вот электроды неплавящиеся в процессе сварки не расплавляются. К ним относят вольфрамовые и угольные электроды. При сварке необходимо подавать присадочный материал, который плавится и с расплавленным материалом свариваемого элемента образуют сварочную ванну. Для этих целей в основном применяют сварочные прутки или проволоку. Электроды сварочные могут быть непокрытыми и покрытыми. Покрытие играет важную роль. Его компоненты могут обеспечить получение металла швов определённых свойств и состава, защиту расплавленного металла от влияния воздуха и стабильное горение дуги.

Составляющие в покрытии могут быть раскисляющими, шлакообразующими, газообразующими, стабилизирующими или легирующими. Покрытие может быть целлюлозным, основным, рутиловым или кислым.

Вольфрамовые электроды используются для сварки металлов цветных, а также их сплавов, высоколегированных сталей. Хорошо вольфрамовый электрод подходит для образования сварного шва повышенной прочности, при этом детали могут иметь различный химический состав.

Вольфрамовая продукция очень качественная и нашла своё применение во многих отраслях, в некоторых она просто незаменима.

Источник:
http://tokar.guru/metally/volfram/volfram-svoystva-i-marki-oblasti-primeneniya-produkciya-iz-metalla.html