Tungsteno: applicazione, proprietà e caratteristiche chimiche

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Madre natura ha arricchito l'umanità con utili elementi chimici. Alcuni di essi sono nascosti nelle sue viscere e sono contenuti in quantità relativamente piccole, ma il loro significato è molto significativo. Uno di questi è il tungsteno. Il suo utilizzo è dovuto alle sue proprietà speciali.

Storia dell'origine

XVIII secolo - il secolo della scoperta della tavola periodica - divenne fondamentale nella storia di questo metallo.

In precedenza si accettava l'esistenza di una certa sostanza, che fa parte delle rocce minerali, che impediva la loro fusione dei metalli necessari. Ad esempio, ottenere lo stagno era difficile se il minerale conteneva un tale elemento. La differenza di temperatura di fusione e le reazioni chimiche hanno portato alla formazione di schiuma di scorie, che ha ridotto la quantità di resa dello stagno.

Nell'VIII secolo, il metallo fu successivamente scoperto dallo scienziato svedese Scheele e dai fratelli spagnoli Eluard. Ciò è avvenuto a seguito di esperimenti chimici sull'ossidazione delle rocce minerali - scheelite e wolframite.

Registrato nel sistema periodico degli elementi secondo il numero atomico 74. Un metallo refrattario raro con uncon una massa di 183,84 è tungsteno. Il suo utilizzo è dovuto a proprietà insolite scoperte già nel corso del 20° secolo.

Dove guardare?

In termini di numero nelle viscere della terra, è "poco popolato" e occupa il 28° posto. È un componente di circa 22 minerali diversi, ma solo 4 di essi sono essenziali per la sua estrazione: scheelite (contiene circa l'80% di triossido), wolframite, ferberite e hubnerite (contengono il 75-77% ciascuno). La composizione dei minerali contiene più spesso impurità, in alcuni casi viene eseguita una parallela "estrazione" di metalli come molibdeno, stagno, tantalio, ecc. I giacimenti più grandi sono in Cina, Kazakistan, Canada, Stati Uniti, ci sono anche in Russia, Portogallo, Uzbekistan.

Come lo ottengono?

A causa delle speciali proprietà, nonché del basso contenuto nelle rocce, la tecnologia per ottenere il tungsteno puro è piuttosto complicata.

1. Separazione magnetica, separazione elettrostatica o flottazione per arricchire il minerale al 50-60% di concentrazione di ossido di tungsteno.
2. Isolamento del 99% di ossido mediante reazioni chimiche con reagenti alcalini o acidi e purificazione graduale del precipitato risultante.
3. Riduzione del metallo con carbonio o idrogeno, uscita della corrispondente polvere di metallo.
4. Produzione di lingotti o bricchetti sinterizzati in polvere.

Una delle fasi importanti nella produzione di prodotti metallurgici è la metallurgia delle polveri. Si basa sulla miscelazione di metalli refrattari in polvere, sulla loro pressatura e successiva sinterizzazione. In questo modo si ottengono un gran numero di leghe tecnologicamente importanti, tra cui il carburo di tungsteno, la cui applicazione si trova principalmente nella produzione industriale di utensili da taglio di maggiore potenza e durata.

Proprietà fisiche e chimiche

Il tungsteno è un metallo refrattario e pesante di colore argento con un reticolo cristallino centrato sul corpo.

• Punto di fusione - 3422 ˚С.
• Punto di ebollizione - 5555 ˚С.
• Densità - 19,25 g/cm3.

È un buon conduttore di corrente elettrica. Non magnetizza. Alcuni minerali (come la scheelite) sono luminescenti.

Resistente agli acidi, alle sostanze aggressive ad alte temperature, alla corrosione e all'invecchiamento. Il tungsteno contribuisce anche alla disattivazione dell'influenza delle impurità negative negli acciai, al miglioramento della sua resistenza al calore, alla resistenza alla corrosione e all'affidabilità. L'uso di tali leghe ferro-carbonio è giustificato dalla loro producibilità e resistenza all'usura.

Proprietà meccaniche e tecnologiche

Il tungsteno è un metallo duro e durevole. La sua durezza è 488 HB, la resistenza alla trazione è 1130-1375 MPa. Quando è freddo, non è di plastica. A una temperatura di 1600 ˚С, la plasticità aumenta fino a uno stato di assoluta suscettibilità al trattamento a pressione: forgiatura, laminazione, trafilatura. È noto che 1 kg di questo metallo permette di produrre un filo con una lunghezza totale fino a 3 km.

La lavorazione è difficile a causa dell'eccessiva durezza efragilità. Per la foratura, la tornitura, la fresatura vengono utilizzati materiali in carburo di tungsteno-cob alto, prodotti dalla metallurgia delle polveri. Meno spesso, a basse velocità e condizioni speciali, vengono utilizzati strumenti in acciaio al tungsteno legato ad alta velocità. I principi di taglio standard non sono applicabili, poiché l'attrezzatura si consuma molto rapidamente e il tungsteno lavorato si incrina. Vengono applicate le seguenti tecnologie:

1. Trattamento chimico e impregnazione dello strato superficiale, compreso l'uso di argento per questo scopo.
2. Riscaldare la superficie con l'aiuto di forni, una fiamma di gas, una corrente elettrica di 0,2 A. La temperatura consentita alla quale si verifica un leggero aumento della plasticità e, di conseguenza, il taglio migliora, è 300-450 ˚С.
3. Taglio del tungsteno con materiali fusibili.

L'affilatura e la molatura devono essere eseguite utilizzando utensili diamantati ea gomito, meno spesso corindone.

La saldatura di questo metallo refrattario viene eseguita principalmente sotto l'azione di un arco elettrico, elettrodi di tungsteno o carbonio in una schermatura di gas inerte o liquido. È possibile anche la saldatura a contatto.

Questo particolare elemento chimico ha caratteristiche che lo distinguono dalla massa. Quindi, ad esempio, caratterizzato da un'elevata resistenza al calore e all'usura, migliora la qualità e le proprietà di taglio degli acciai legati contenenti tungsteno e il suo alto punto di fusione consente di produrre filamenti per lampadine ed elettrodi per saldatura.

Applicazione

Rarità, insolita e importanza determinano l'uso diffuso nella moderna tecnologia di un metallo chiamato tungsteno - tungsteno. Le proprietà e l'applicazione giustificano l' alto costo e la domanda. Elevato punto di fusione, durezza, resistenza, resistenza al calore e resistenza all'attacco chimico e alla corrosione, resistenza all'usura e caratteristiche di taglio sono le sue principali carte vincenti. Casi d'uso:

1. Filamenti.
2. Leghe di acciai al fine di ottenere leghe ferro-carbonio ad alta velocità, resistenti all'usura, al calore e al calore, che vengono utilizzate per la produzione di punte e altri utensili, punzoni, molle e molle, binari.
3. Produzione di leghe dure "in polvere", utilizzate principalmente come utensili da taglio, foratura o pressatura altamente resistenti all'usura.
4. Elettrodi per saldatura TIG e resistenza.
5. Produzione di parti per ingegneria radiologica e radiologica, lampade tecniche varie.
6. Vernici luminose speciali.
7. Fili e parti per l'industria chimica.
8. Varie piccole cose pratiche, ad esempio maschere per la pesca.

Varie leghe contenenti tungsteno stanno guadagnando popolarità. La portata di tali materiali a volte è sorprendente: dall'ingegneria pesante all'industria leggera, dove vengono realizzati tessuti con proprietà speciali (ad esempio, ignifughi).

Non ci sono materiali universali. Ogni elemento conosciuto e le leghe create si distinguono per la loro unicità e necessità per determinati settori della vita e dell'industria. Tuttavia, alcuni di essi hanno proprietà speciali che rendono possibili processi precedentemente non fattibili. Uno di questi metalli è il tungsteno. La sua applicazione non è abbastanza ampia, come l'acciaio, ma ciascuna delle opzioni è estremamente utile e necessaria per l'umanità.