التنغستن: التطبيق والخصائص والخصائص الكيميائية

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

الطبيعة الأم أثرت البشرية بالعناصر الكيميائية المفيدة. بعضها مخبأ في أحشاءه ويتم احتواؤه بكميات صغيرة نسبيًا ، لكن أهميتها كبيرة جدًا. التنغستن هو واحد من هؤلاء. يرجع استخدامه إلى خصائصه الخاصة.

قصة الأصل

القرن الثامن عشر - قرن اكتشاف الجدول الدوري - أصبح أساسياً في تاريخ هذا المعدن.

في السابق ، كان من المقبول وجود مادة معينة ، وهي جزء من الصخور المعدنية ، مما حال دون صهر المعادن اللازمة منها. على سبيل المثال ، كان الحصول على القصدير أمرًا صعبًا إذا كان الخام يحتوي على مثل هذا العنصر. أدى اختلاف درجة حرارة الانصهار والتفاعلات الكيميائية إلى تكوين رغوة الخبث ، مما قلل من كمية محصول القصدير.

في القرن الثامن ، تم اكتشاف المعدن على التوالي من قبل العالم السويدي Scheele والإخوان الإسبان Eluard. حدث هذا نتيجة التجارب الكيميائية على أكسدة الصخور المعدنية - السكيليت والولفراميت.

مسجل في النظام الدوري للعناصر وفقًا للعدد الذري 74. معدن نادر مقاوم للصهر له ذريبكتلة 183.84 من التنجستن. يرجع استخدامه إلى خصائص غير عادية تم اكتشافها بالفعل خلال القرن العشرين.

أين تبحث

من حيث العدد في أحشاء الأرض ، فهي "قليلة السكان" وتحتل المرتبة 28. إنه مكون من حوالي 22 نوعًا من المعادن المختلفة ، ولكن 4 منها فقط ضرورية لاستخراجها: السكيليت (يحتوي على حوالي 80٪ من ثلاثي أكسيد) ، ولفراميت ، وفربريت ، وهوبنيريت (تحتوي كل واحدة منها على 75-77٪). غالبًا ما يحتوي تكوين الخامات على شوائب ، وفي بعض الحالات يتم إجراء "استخراج" موازٍ لمعادن مثل الموليبدينوم والقصدير والتنتالوم وما إلى ذلك. أكبر الودائع في الصين وكازاخستان وكندا والولايات المتحدة الأمريكية ، وهناك أيضًا في روسيا والبرتغال وأوزبكستان.

كيف يحصلون عليها؟

نظرًا للخصائص الخاصة ، فضلاً عن المحتوى المنخفض في الصخور ، فإن تقنية الحصول على التنغستن النقي معقدة للغاية.

1. فصل مغناطيسي ، فصل إلكتروستاتيكي أو تعويم لإثراء خام إلى 50-60٪ تركيز أكسيد التنجستن.
2. عزل أكسيد 99٪ بالتفاعلات الكيميائية مع الكواشف القلوية أو الحمضية والتنقية المرحلية للمادة المترسبة الناتجة.
3. اختزال المعادن بالكربون أو الهيدروجين ، ناتج مسحوق المعدن المقابل.
4. إنتاج سبائك أو قوالب مسحوق متكلس.

إحدى المراحل المهمة في إنتاج المنتجات المعدنية هي معالجة المساحيق. يعتمد على خلط المعادن المقاومة للصهر المسحوق ، وضغطها وتلبيدها اللاحق.بهذه الطريقة ، يتم الحصول على عدد كبير من السبائك المهمة من الناحية التكنولوجية ، بما في ذلك كربيد التنجستن ، والذي يوجد تطبيقه بشكل أساسي في الإنتاج الصناعي لأدوات القطع ذات القوة والمتانة المتزايدة.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

التنغستن معدن ثقيل حراري من اللون الفضي مع شبكة بلورية محورها الجسم.

• نقطة الانصهار - 3422 درجة مئوية.
• نقطة الغليان - 5555 درجة مئوية.
• الكثافة - 19.25 جم / سم3.

إنه موصل جيد للتيار الكهربائي. لا يمغنط. بعض المعادن (مثل السكيليت) مضيئة.

مقاومة للأحماض والمواد العدوانية في درجات الحرارة العالية والتآكل والشيخوخة. يساهم التنغستن أيضًا في تعطيل تأثير الشوائب السلبية في الفولاذ ، وتحسين مقاومته للحرارة ، ومقاومة التآكل والموثوقية. إن استخدام سبائك الحديد والكربون هذه له ما يبرره من قابليتها للتصنيع ومقاومة التآكل.

الخصائص الميكانيكية والتكنولوجية

التنغستن معدن صلب ودائم. صلابته 488 HB ، قوة الشد 1130-1375 ميجا باسكال. عندما تكون باردة ، فهي ليست بلاستيكية. عند درجة حرارة 1600 درجة مئوية ، تزداد اللدونة إلى حالة من القابلية المطلقة للمعالجة بالضغط: التشكيل ، الدرفلة ، السحب. ومن المعروف أن 1 كغ من هذا المعدن يجعل من الممكن إنتاج خيط بطول إجمالي يصل إلى 3 كم.

الآلات صعبة بسبب الصلابة المفرطة وهشاشة. للحفر ، الخراطة ، الطحن ، تستخدم مواد كربيد التنغستن والكوبالت ، المصنوعة من مسحوق تعدين. في كثير من الأحيان ، في السرعات المنخفضة والظروف الخاصة ، يتم استخدام الأدوات المصنوعة من فولاذ التنغستن عالي السرعة. مبادئ القطع القياسية غير قابلة للتطبيق ، حيث أن المعدات تبلى بسرعة كبيرة ، وشقوق التنغستن المعالجة. يتم تطبيق التقنيات التالية:

1. المعالجة الكيميائية وتشريب الطبقة السطحية بما في ذلك استخدام الفضة لهذا الغرض.
2. تسخين السطح بمساعدة الأفران ، لهب غاز ، تيار كهربائي 0.2 أ. درجة الحرارة المسموح بها حيث توجد زيادة طفيفة في اللدونة ، وبالتالي ، يتحسن القطع ، هي 300-450 درجة مئوية.
3. قطع التنغستن بمواد قابلة للانصهار.

يجب أن يتم الشحذ والطحن باستخدام أدوات الماس والبور ، أقل من اكسيد الالمونيوم.

يتم لحام هذا المعدن المقاوم للحرارة بشكل أساسي تحت تأثير قوس كهربائي أو أقطاب تنجستن أو كربون في غاز خامل أو درع سائل. اللحام بالتماس ممكن أيضا.

هذا العنصر الكيميائي المعين له خصائص تجعله يبرز من بين الحشود. لذلك ، على سبيل المثال ، تتميز بمقاومة عالية للحرارة ومقاومة التآكل ، فهي تحسن جودة وخصائص القطع للفولاذ المخلوط المحتوي على التنجستن ، ونقطة انصهارها العالية تجعل من الممكن إنتاج خيوط للمصابيح الكهربائية وأقطاب اللحام.

التطبيق

تحدد الندرة والغرابة والأهمية الاستخدام الواسع النطاق في التكنولوجيا الحديثة لمعدن يسمى التنجستن - التنجستن. الخصائص والتطبيقات تبرر التكلفة العالية والطلب. نقطة الانصهار العالية والصلابة والقوة ومقاومة الحرارة ومقاومة الهجوم الكيميائي والتآكل ومقاومة التآكل وميزات القطع هي أوراقها الرابحة الرئيسية. حالات الاستخدام:

1. شعيرات.
2. سبائك الفولاذ من أجل الحصول على سبائك كربون حديدية عالية السرعة ومقاومة للاهتراء ومقاومة للحرارة ومقاومة للحرارة ، والتي تُستخدم لإنتاج المثاقب والأدوات الأخرى واللكمات والينابيع والينابيع ، القضبان.
3. إنتاج السبائك الصلبة "المسحوقة" ، تستخدم بشكل رئيسي كأدوات قطع أو حفر أو ضغط عالية المقاومة للتآكل.
4. أقطاب لحام TIG ولحام المقاومة
5. إنتاج قطع للأشعة السينية وهندسة الراديو ، ومصابيح فنية متنوعة.
6. الدهانات المضيئة الخاصة
7. أسلاك وأجزاء للصناعات الكيماوية.
8. أشياء صغيرة عملية مختلفة ، على سبيل المثال ، رقصات لصيد الأسماك.

تكتسب السبائك المختلفة التي تحتوي على التنجستن شعبية. يكون نطاق هذه المواد مفاجئًا في بعض الأحيان - من الهندسة الثقيلة إلى الصناعات الخفيفة ، حيث تُصنع الأقمشة ذات الخصائص الخاصة (على سبيل المثال ، مقاومة للحريق).

لا توجد مواد عالمية. يتميز كل عنصر معروف وسبائك مخلقة بتفردها وضرورتها في مجالات معينة من الحياة والصناعة. ومع ذلك ، فإن بعضها له خصائص خاصة تجعل العمليات غير المجدية سابقًا ممكنة. التنغستن هو أحد هذه المعادن. تطبيقه ليس واسعا بما فيه الكفاية ، مثل الفولاذ ، لكن كل خيار من الخيارات مفيد للغاية وضروري للبشرية.