Volfram: Egenskaper, produktion, applikationer och legeringar

Tungsten är en matt silverfärgad metall med den högsta smältpunkten för någon ren metall.

Även känd som Wolfram, från vilken elementet tar sin symbol, W, är volfram resistent mot sprickbildning än diamant och är mycket hårdare än stål. Det är den eldfasta metalls unika egenskaper - dess styrka och förmåga att motstå höga temperaturer - vilket gör den idealisk för många kommersiella och industriella applikationer.

Egenskaper:

Atomic Symbol: W

• Atomic Number: 74
• Element Kategori: Övergångsmetall
• Densitet: 19. 24g / cm
• 3 ^{Smältpunkt: 6192 ° F (3422 ° C)}
• Kokpunkt: 10031 ° F (5555 ° C)
• Mohs hårdhet: 7. 5
• Produktion:

Tungsten extraheras huvudsakligen från två typer av mineraler, wolframit och scheelite. Återvinning av volfram utgör dock också cirka 30% av den globala försörjningen. Kina är världens största tillverkare av metall, vilket ger över 80% av världens utbud.

När wolframmalm har bearbetats och separerats, produceras den kemiska formen, ammoniumparatungstate (APT). APT kan upphettas med väte för att bilda volframoxid eller reagera med kol vid temperaturer över 1950 ° C (1050 ° C) för att producera volframmetall.

Tillämpningar:

Tungstens primära applikation i över 100 år har varit som glödlampa i glödlampor. Dopad med små mängder kaliumaluminiumsilikat sintas wolframpulver vid hög temperatur för att producera trådfilamentet som ligger i mitten av glödlampor som tänder miljontals bostäder runt om i världen.

På grund av volframens förmåga att behålla sin form vid höga temperaturer används nu också tungstenfilament i en mängd olika hushållsapplikationer, inklusive lampor, strålkastare, värmeelement i elektriska ugnar, mikrovågsugnar, x- strålrör och katodstrålerör (CRT) i datorskärmar och televisionsapparater.

Metallens tolerans mot intensiv värme gör den också idealisk för termoelement och elektriska kontakter i elektriska ljusbågsugnar och svetsutrustning. Tillämpningar som kräver en koncentrerad massa eller vikt, såsom motvikter, fiskesänkar och dart använder ofta wolfram på grund av dens densitet.

Tungstenkarbid:

Tungstenkarbid tillverkas antingen genom bindning av en volframatom med en enda kolatom (representerad av kemisk symbol WC) eller två volframatomer med en enda kolatom (W2C). Det görs genom att värma volframpulver med kol vid temperaturer av 2550 ° F till 2900 ° F (1400 ° C till 1600 ° C) i en ström av vätegas.

Enligt Mohs hårdhetsskala (ett mått på ett materials förmåga att skrapa en annan) har volframkarbid en hårdhet på 9.5, bara något lägre än diamant. Av denna anledning sintras den här hårda föreningen, en process som kräver att man trycker och värmer pulverformen vid höga temperaturer, för att göra produkter som används vid bearbetning och skärning. Resultatet är material som kan fungera under förhållanden med hög temperatur och spänning, såsom borrbitar, svarvverktyg, fräsklippare och armor-piercingammunition.

Cementerad karbid tillverkas med en kombination av volframkarbid och koboltpulver och används för att tillverka slitstarka verktyg, som de som används inom gruvindustrin.

Den tunnelborrmaskin som användes för att gräva kanaltunneln som förbinder Storbritannien till Europa, var faktiskt utrustad med nästan 100 hårdmetalltips.

Tungstenlegeringar:

Tungstenmetall kan kombineras med andra metaller för att öka deras hållfasthet och motståndskraft mot slitage och korrosion. Stållegeringar innehåller ofta volfram för dessa fördelaktiga egenskaper. Många höghastighetsstål - de som används i skärnings- och bearbetningsverktyg som sågblad - innehåller cirka 18 procent volfram.

Tungsten-stållegeringar används också vid tillverkning av raketmunstycken, som måste ha höga värmebeständiga egenskaper. Andra volframlegeringar inkluderar Stellite (kobolt, krom och volfram), som används i lager och kolvar på grund av dess hållbarhet och slitstyrka, och Hevimet, som tillverkas genom sintring av ett volframlegeringspulver och används i ammunition, dartfiskar , och golfklubbar.

Superlegeringar av kobolt, järn eller nickel, tillsammans med volfram, kan användas för att producera turbinblad för flygplan.