Как определить вольфрам в домашних условиях

Вольфрам — что за металл? Свойства и сферы применения

Одним из самых распространенных химических элементов является вольфрам. Он обозначается символом W и имеет атомный номер — 74. Вольфрам относится к группе металлов, имеющих высокую стойкость к изнашиванию и температуру плавления. В периодической системе Менделеева он находится в 6-й группе, обладает схожими свойствами с «соседями» — молибденом, хромом.

Открытие и история

Еще в XVI веке был известен такой минерал, как вольфрамит. Он был интересен тем, что при выплавке олова из руды его пена превращался в шлак и, конечно же, это мешало производству. С тех пор, вольфрамит стали называть «волчья пена» (с нем. Wolf Rahm). Название минерала перешло и на сам металл.

Шведский химик Шееле в 1781 году обрабатывал азотной кислотой металл шеелит. В процессе эксперимента у него получился жёлтый тяжёлый камень — оксид вольфрама (VI). Через два года братья Элюар (испанские химики) получили из саксонского минерала сам вольфрам в чистом виде.

Добывают этот элемент и его руды в Португалии, Боливии, Южной Корее, России, Узбекистане, а наибольшие запасы были найдены в Канаде, США, Казахстане и Китае. В год добывается всего 50 тонн этого элемента, поэтому он дорого стоит. Рассмотрим подробнее, что за металл вольфрам.

Свойства элемента

Как уже было сказано ранее, вольфрам – это один из самых тугоплавких металлов. Он имеет блестящий светло-серый цвет. Его температура плавления 3422°С, а кипения — 5555°C, плотность в чистом виде — 19,25 г/см 3 , а твердость 488 кг/мм². Это один из самых тяжелых металлов, обладающий высокой коррозионной стойкостью. Он практически не растворим в серной, соляной и плавиковой кислотах, но быстро вступает в реакцию с перекисью водорода. Что за металл вольфрам, если он не реагирует с расплавленными щелочами? Вступая в реакцию с гидроксидом натрия и кислородом, он образует два соединения – вольфрамат натрия и обычную воду Н2О. Интересно, что при повышении температуры вольфрам саморазогревается, тогда процесс происходит намного активнее.

Получение вольфрама

На вопрос о том, к какой группе металлов относится вольфрам, можно ответить, что он входит в категорию редких элементов, как рубидий и молибден. А это, в свою очередь, означает, что для него характерны небольшие масштабы производства. Кроме того, такой металл не получают восстановлением из сырья, сначала он перерабатывается на химические соединения. Как же происходит получение редкого металла?

  1. Из рудного материала выделяют необходимый элемент и концентрируют его в растворе или осадке.
  2. Следующим шагом, получают чистое химическое соединение путем очистки.
  3. Из полученного вещества выделяют чистый редкий металл – вольфрам.

Для обогащения руды используют гравитацию, флотацию, магнитную или электростатическую сепарацию. В результате получают концентрат, который содержит 55-65% ангидрида вольфрама WO3. Для получения порошка его восстанавливают при помощи водорода или углерода. Для некоторых изделий, на этом процесс получения элемента заканчивается. Так, вольфрамовый порошок используют для приготовления твердых сплавов.

Изготовление штабиков

Мы уже выяснили, что за металл вольфрам, а теперь узнаем, в каком сортаменте он изготавливается. Из порошкового соединения изготавливают компактные слитки – штабики. Для этого используют только порошок, который был восстановлен водородом. Их изготавливают путем прессования и спекания. Получаются довольно прочные, но хрупкие слитки. Иными словами, они плохо поддаются ковке. Для улучшения этого технологического свойства, штабики подвергают высокотемпературной обработке. Из этого изделия изготавливают другой сортамент.

Вольфрамовые прутки

Конечно же, это один из самых распространенных видов продукции из этого металла. Что за вольфрам используется для их изготовления? Это вышеописанные штабики, которые подвергаются ковке на ротационной ковочной машине. Важно отметить, что процесс происходит в нагретом состоянии (1450-1500°С). Полученные прутки применяют в самых различных отраслях промышленности. Например, для изготовления сварочных электродов. Кроме того, вольфрамовые прутки нашли широкое применение в нагревателях. Они работают в печах при температуре до 3000 °С в вакууме, инертном газе или водороде. Прутки также могут быть использованы как катоды электронных и газоразрядных приборов, радиоламп.

Интересно, что сами по себе электроды являются неплавящимися, и поэтому во время сварки, необходима подача присадочного материала (проволока, прут). При расплавлении со свариваемым материалом он создает сварочную ванну. Данные электроды, как правило, применяются для сварки цветных металлов.

Вольфрам и проволока

Вот еще один вид широко распространённой продукции. Вольфрамовая проволока изготавливается из кованых прутков, рассмотренных нами ранее. Волочение производится с постепенным снижением температуры от 1000°С до 400°С. Затем проводят очистку изделия путем отжига, электролитической полировкой или электролитическим травлением. Поскольку вольфрам – тугоплавкий металл, проволока используется в элементах сопротивления в нагревательных печах при температурах до 3000°С. Из нее изготавливают термоэлектрические преобразователи, а также спирали ламп накаливания, петлевые подогреватели и многое другое.

Соединения вольфрама с углеродом

Карбиды вольфрама считаются очень важными с практической точки зрения. Они применяются для изготовления твердых сплавов. Соединения с углеродом имеют положительный коэффициент электросопротивления и хорошую проводимость металла. Карбиды вольфрама образуются двух видов: WC и W2C. Они различаются своим поведениям в кислотах, а также растворимостью в других соединениях с углеродом.

На основе вольфрамовых карбидов изготавливают два типа твердых сплавов: спеченные и литые. Последние получают из порошкообразного соединения и карбида с недостатком С (менее 3%) путем литья. Второй тип изготавливают из монокарбида вольфрама WC и цементирующего металла-связки, которым может выступать никель или кобальт. Спеченные сплавы получают только методом порошковой металлургии. Порошок цементирующего металла и карбид вольфрама смешивают, прессуют и спекают. Такие сплавы обладают высокой прочностью, твёрдостью износоустойчивостью.

В современной металлургической промышленности их используют для обработки металлов резанием и для изготовления бурового инструмента. Одним из самых распространённых сплавов являются ВК6 и ВК8. Их применяют для изготовления фрез, резцов, сверл и другого режущего инструмента.

Область применения карбидов вольфрама достаточно объёмная. Так, их используют для изготовления:

  • бронебойных припасов;
  • деталей двигателей, самолетов, космических кораблей и ракет;
  • оборудования в атомной промышленности;
  • хирургических инструментов.

На Западе особенно широко применяются карбиды вольфрама в ювелирных изделиях, в особенности, для изготовления свадебных колец. Металл смотрится красиво, эстетично, его легко обрабатывать.

Это объясняется тем, что они невероятно износоустойчивы. Чтобы поцарапать такое изделие, придется приложить немало усилий. Даже через несколько лет, кольцо будет выглядеть как новое. Оно не потускнеет, не повредится рельефный узор, да и полированная часть не потеряет своего блеска.

Вольфрам и рений

Сплав этих двух элементов довольно широко применяется для изготовления высокотемпературных термопар. Вольфрам – какой металл? Как и рений, это жаропрочный металл, а легирование элементов снижает это свойство. Но что, если взять два практически одинаковых вещества? Тогда температура их плавления снижаться не будет.

Если использовать рений в качестве присадки, будет наблюдаться повышение жаропрочности и пластичности вольфрама. Данный сплав получают методом плавки в порошковой металлургии. Термопары, изготавливаемые из этих материалов, являются жаропрочными и могут измерять температуру больше 2000°С, но только в инертной среде. Конечно же, подобные изделия стоят дорого, ведь в один год добывается всего 40 тонн рения и только 51 тонна вольфрама.

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.

Читать еще:  Как заварить трещину в чугуне?

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.

Как выгодно сдать лом вольфрама, цена за 1 кг в пунктах приема

Вольфрам – металл, ценность которого для современной промышленности невозможно переоценить.

Благодаря своим уникальным качествам он получил широкое распространение.

Спрос на этот металл не покрывается его добычей и вторичной переработкой.

Содержание его в природе очень невелико, также его крайне редко находят при копе цветмета с металлоискателем, поэтому цена на него всегда остается высокой.

Область применения металла и сплавы с ним

Вольфрам – очень распространенный в промышленности и быту металл. Спектр его применения очень велик. Он используется в таких областях, как:

  • медицина;
  • автомобильная промышленность;
  • военная техника;
  • космическая промышленность;
  • бытовые приборы;
  • приборы температурного и радиационного контроля;
  • металлообрабатывающая промышленность.

В домашних условиях его можно встретить в нитях накаливания осветительных приборов, которые состоят практически из чистого вольфрама.

Много этого цветного металла в:

  • электронно-лучевых трубках кинескопов;
  • рентгеновских аппаратах;
  • в катодах вакуумных ламп.

Твердые сплавы вольфрама с титаном и кобальтом используются в металлообработке благодаря своей износостойкости. К ним относятся:

  • ВК8 и ВК6 с содержанием 92 и 94 процента вольфрама соответственно;
  • сплавы ТК с содержанием от 65 до 85 процентов вольфрама;
  • сплавы ТТК – 81-82 процента.

Тяжелые сплавы вольфрама, обладающие способностью поглощать гамма-излучение, применяются для изготовления контейнеров для радиоактивных веществ. Из сплавов с медью производят роторы и гироскопы, поскольку они немагнитны.

К тяжелым сплавам относятся:

  • ВД, ВНД, ВНМ – сплавы вольфрама с медью, а также вольфрама и меди с никелем. Цена за кг таких сплавов зависит от количества основного элемента (вольфрама), который составляет от 75 до 98 процентов.
  • ВНЖ – сплав вольфрама с железом. Присутствует около 90 процентов нужного нам металла.

Вольфрам в составе сплавов содержится в промышленных инструментах:

Содержание в этих инструментах интересующего нас металла намного ниже, но такие сплавы все равно охотно принимаются скупщиками.

В названиях быстрорежущих сплавов в начале ставится буква Р. Примеры – Р6М5, Р18. В них содержится от 6 до 18 процентов вольфрама.

В автомобильной промышленности данный металл используется для изготовления электрических контактов системы распределения зажигания.

В военной промышленности вольфрам используется в качестве сердечников снарядов и вольфрамовых пуль из-за своей высокой плотности, которая почти в 2 раза выше, чем у свинца.

В этом случае применяются марки ВНЖ.

Основные источники лома

Парадокс этого редкого металла состоит в том, что встретить его можно даже в обычном жилом доме.

Он содержится в лампочках накаливания и в обмотках электропечей. Это и есть основные источники вольфрама для рядовых граждан и частных лиц.

Однако накопить достаточное количество для сдачи этого цветного металла из данных источников весьма и весьма сложно.

Поэтому те, кто хочет получить прибыль с нескольких десятков лампочек, обычно обращаются к перекупщикам.

В последнее время лампы накаливания с содержанием вольфрама стали непопулярны. Все потому, что в обиход вошли энергосберегающие лампочки или светодиодные в которых не содержится данный металл.

Также вольфрам содержится в победитовых напайках буров по бетону, которые тоже встречаются в быту. Там содержится больше основного элемента, но это не чистый металл, а один из его сплавов – «победит» или ВК с кобальтом.

Вторсырье сдают государственные и частные предприятия, которые специализируются на металлообработке. От них принимают отработанные инструменты из быстрорежущих сталей:

  • резцы;
  • фрезы;
  • буры;
  • отрезные диски и так далее.

Не стоит забывать и о том, что вольфрам распространен в виде готового продукта:

А также в виде отходов производства:

Вольфрамовая пыль взвешивается в граммах и, соответственно, цена также устанавливается за грамм.

Условия приема вольфрама

Важно отметить, что в разных компаниях по-разному подходят к приему вторсырья. Однако несмотря на это, существует ряд общих правил, которых стараются придерживаться предприятия всех типов.

Лом вольфрама вправе сдавать как физические, так и юридические лица при оприходовании металлолома на предприятии. При его приеме проводится анализ и определяется точное содержание чистого металла и примесей. Эта процедура проводится при помощи специальных приборов — анализаторов металлов и сплавов.

Конечная цена может меняться в зависимости от состава вольфрамового сплава и наличия в нем различных добавок.

Однако стоимость в любом случае остается очень высокой, поскольку в качестве примесей используются редкие цветные металлы.

Принимается вторсырье с различным содержанием основного элемента от 5 до 99%.

Крупные предприятия, обеспечивающие безопасные и документально оформленные сделки, предъявляют повышенные требования к качеству лома и к физическим или юридическим лицам, сдающим металл, а именно:

  1. Прием лома осуществляется по государственным стандартам, а сделка не должна противоречить нормативным актам.
  2. Металл может быть принят от физического лица только при предъявлении документа, удостоверяющего личность.
  3. Вторсырье принимается только в чистом виде без какой-либо грязи и примесей.

Продукты военной, атомной и космической промышленности оцениваются более тщательно, в частности, особое внимание уделяется радиационному контролю.

Важно понимать, что многие компании, осуществляющие прием лома вольфрама, устанавливают минимальный вес в один килограмм, а крупные — от 50 и выше. Разумеется, есть возможность найти мелких скупщиков по объявлениям, но цена может оказаться гораздо ниже.

Цены в пунктах приема

Для формирования средних цен рассмотрим стоимость приема вольфрамового лома на трех видах предприятий:

  • те, которые принимают лом совокупным весом от нескольких десятков килограмм;
  • предприятия, покупающие металл от 0,5 килограмма;
  • места, где можно сдавать вольфрамовый лом до 0,5 килограмма.

Крупные партии

Мосвторметалл

Это московское предприятие занимается приемом лома сырья различных типов, включая вольфрам. На сайте компании есть информация о том, что скупка лома производится от 50 килограммов, при этом цена за один килограмм чистого металла составляет от 900 до 950 рублей в зависимости от состояния, в котором лом был доставлен на предприятие.

Читать еще:  Как просверлить отверстие в кафельной плитке?

Также предприятие скупает ряд сплавов вольфрама по следующим ценам:

  • ВН, ВНЖ – 550 рублей;
  • ВД, ВНД – 450 рублей;
  • ВМН – 500 рублей.

Вольфрамовую проволоку можно сдать весом от одного килограмма по цене от 1200р/кг.

Московская компания «Технолом» также принимает почти все виды металлолома, в том числе занимается и скупкой вольфрама.

Приемка осуществляется весом от 10 килограммов, а самовывоз лома из любой точки Московской области возможен только в том случае, если общий вес лома превышает одну тонну.

Цена вторсырья с содержанием вольфрама за один килограмм составляет 700 рублей, а в крупных партиях от 100 кг цены повышаются. Также предприятие принимает сплавы вольфрама. Стоимость твердых сплавов ВК и ТК равна 500 рублям.

ООО «Ресурс»

ООО «Ресурс» — московское предприятие, осуществляющее прием лома вольфрама от 10 кг. Компания скупает лом по общим правилам:

  • отсутствие загрязнений,
  • примесей в ломе,
  • нормальный радиационный фон.

Цена за килограмм лома чистого вольфрама составляет 500 рублей, причем от увеличения количества сданного лома увеличивается и его стоимость.

Прием сплавов характеризуется следующими ценами:

  • ТК, ВК – 500 рублей за кг;
  • Р18 – 60 рублей;
  • Р6М5 – 60 рублей.

От 0,5 кг

Векомет – компания, находящаяся в Московской области.

Она занимается скупкой вольфрама весом от половины килограмма.

Предприятие по желанию сдающего может самостоятельно вывезти вторсырье и на месте произвести анализ и взвешивание.

Наличный расчет осуществляется после принятия металла по следующим ценам:

  • лом чистого вольфрама – от 909 рублей/кг;
  • ВД, ВНД – 570 рублей;
  • вольфрам прокат – до 2000 рублей.

Данная новосибирская компания производит самостоятельный вывоз лома любого веса.

Также по желанию продавца может произвести демонтаж и взвешивание товара, правда, цена от этого станет ниже.

На сайте компании не обозначена цена на лом чистого вольфрама, однако предприятие производит скупку следующих сплавов вольфрама:

  • твердые сплавы ТК и ВК – 820р/кг;
  • Р6М5 – 118р/кг;
  • Р18 – 173р/кг;
  • Р9, Р12 – 75р/кг.

ООО «Металлыч»

ООО «Металлыч» — пермское предприятие, занимающееся скупкой лома различных металлов, куда входит и вольфрам. Компания производит самостоятельный демонтаж и вывоз, а цена за лом чистого вольфрама составляет от 900 до 950 рублей за один килограмм.

  • ВН, ВНЖ – 550 р/кг;
  • ВД, ВНД – 450р/кг;
  • ВМН – 500 р/кг;
  • ВК, ТК – 800 р/кг;
  • Р18 – 150 р/кг;
  • Р9, Р12 – 20 р/кг;
  • Р6М5 – 100 р/кг.

Килограмм вольфрамовой проволоки ООО «Металлыч» скупает за 1000 рублей.

МДМ Вторметалл

Предприятие находится в Москве и принимает лом от 0,5 кг с одним очень важным условием: масса отдельного элемента лома должна составлять не менее 10г.

Исключением может быть лишь порошок и пыль, для которых минимальная масса установлена в 1,5-3г.

Предприятие не принимает лом чистого вольфрама.

  • ВН, ВНЖ – 700 р/кг;
  • ВД, ВНД – 600 р/кг;
  • ВМН – 600 р/кг.
  • Р18 – 180 р/кг;
  • Р6М5 – 120 р/кг;
  • Р9, Р12 – 80 р/кг.

ООО «СнабРесурс»

ООО «СнабРесурс» осуществляет скупку лома вольфрама в Москве по следующим ценам:

  • чистый вольфрам — 800 р/кг;
  • ВК, ТК — 650 р/кг;
  • Р18 — 90 р/кг;
  • Р6М5 — 150 р/кг.

Быстрорежущие сплавы Р9 и Р12 предприятие не принимает.

До 0,5 кг

Скупка лома вольфрама до 0,5 кг производится чаще всего частными перекупщиками. В сети можно найти множество объявлений о покупке металла всего от нескольких граммов, однако цены частники не указывают. Просят звонить по указанным номерам и «договориться».

Многие из таких предприятий работают без лицензии, поэтому будьте настороже.

Сколько стоит лом вольфрама различных видов за 1 кг вы узнаете из таблицы:

Применение и использование вольфрама

Еще в 16 веке был известен минерал вольфрамит, который в переводе с немецкого (Wolf Rahm) означает «волчьи сливки». Такое название минерал получил в связи со своими особенностями. Дело в том, что вольфрам, который сопровождал оловянные руды, во время выплавки олова превращал его просто в пену шлаков, поэтому и говорили: «пожирает олово, как волк овцу». Спустя время, именно от вольфрамита и было унаследовано 74 химическим элементом периодической системы название вольфрам.

Характеристики вольфрама

Вольфрам является переходным металлом светло-серого цвета. Имеет внешнее сходство со сталью. В связи с обладанием достаточно уникальными свойствами, данный элемент является очень ценным и редким материалом, чистый вид которого в природе отсутствует. Вольфрам обладает:

  • достаточно высокой плотностью, которая приравнивается к 19,3 г/см 3 ;
  • высокой температурой плавления, составляющей 3422 0 С;
  • достаточным электросопротивлением – 5,5 мкОм*см;
  • нормальным показателем коэффициента параметра линейного расширения, равняющегося 4,32;
  • наивысшей среди всех металлов температурой кипения, равняющейся 5555 0 С;
  • низкой скоростью испарения, даже не смотря на температуры, превышающие 200 0 С;
  • относительно низкой электропроводностью. Однако, это не мешает вольфраму оставаться хорошим проводником.

Все это делает вольфрам очень прочным металлом, который не поддается механическим повреждениям. Но наличие таких уникальных свойств не исключает присутствие недостатков, которые также есть у вольфрама. К ним относятся:

  • высокая ломкость при воздействии на него очень низких температур;
  • высокая плотность, что затрудняет процесс его обработки;
  • низкая сопротивляемость кислотам при низких температурах.

Получение вольфрама

Вольфрам, наряду с молибденом, рубидием и рядом других веществ, входит в группу редких металлов, которые характеризуются очень малым распространением в природе. В связи с этим, его нельзя добыть традиционным способом, как многие полезные ископаемые. Таким образом, промышленное получение вольфрама состоит из следующих этапов:

  • добычи руды, в составе которой содержится определенная доля вольфрама;
  • организации надлежащих условий, в которых можно выделить металл от перерабатываемой массы;
  • концентрации вещества в виде раствора или осадка;
  • очистки получившегося в результате предыдущего этапа химического соединения;
  • выделении чистого вольфрама.

Таким образом, чистое вещество из добытой руды, содержащей вольфрам, можно выделить несколькими способами.

  1. В результате обогащения вольфрамовой руды гравитацией, флотацией, магнитной или электрической сепарацией. В процессе этого образуется вольфрамовый концентрат, на 55-65% состоящий из ангидрида (трехокиси) вольфрама WO3. В концентратах данного металла ведется контроль за содержанием примесей, в качестве которых могут выступать фосфор, сера, мышьяк, олово, медь, сурьма и висмут.
  2. Как известно, трехокись вольфрама WO3 является основным материалом для выделения металлического вольфрама или карбида вольфрама. Получение WO3­­ происходит в результате разложения концентратов, выщелачивания сплава или спека и др. В таком случае, на выходе образуется материал на 99,9% состоящий из WO3.
  3. Из ангидрида вольфрама WO3. Именно путем восстановления данного вещества водородом или углеродом получают вольфрамовый порошок. Применения второго компонента для восстановительной реакции применяют реже. Это связано с насыщением в процессе реакции WO3 карбидами, в результате чего металл теряет свою прочность и его становится тяжелее обработать. Вольфрамовый порошок получают особыми способами, благодаря которым становится возможным проводить контроль его химического состава, размеров и формы зерен, а также гранулометрического состава. Так, фракцию частиц порошка можно увеличить путем быстрого нарастания температуры или низкой скоростью подачи водорода.
  4. Производство компактного вольфрама, который имеет вид штабиков или слитков и представляет собой заготовку для дальнейшего изготовления полуфабрикатов – проволоки, прутков, ленты и др.

Последний способ, в свою очередь, включает в себя два возможных варианта. Один из них связан с методами порошковой металлургии, а другой – с плавкой в электрических дуговых печах с расходуемым электродом.

Метод порошковой металлургии

В силу того, что благодаря данному способу можно равномернее распределить присадки, наделяющие вольфрам особыми его свойствами, он более популярен.

Он включает несколько этапов:

  1. Металлический порошок прессуется в штабики;
  2. Заготовки подвергаются спеканию при низких температурах (так называемое, предварительное спекание);
  3. Сваривание заготовок;
  4. Получение полуфабрикатов путем обработки заготовок. Реализация данного этапа осуществляется ковкой или механической обработкой (шлифовка, полировка). Стоит отметить, что механическая обработка вольфрама становится возможной только под воздействием высоких температур, в противном случае, его обработать невозможно.

При этом, порошок должен быть хорошо очищен с максимально допустимым процентным содержанием примесей до 0,05%.

Данный метод позволяет получить вольфрамовые штабики, имеющие квадратное сечение от 8х8 до 40х40 мм и длину в 280-650 мм. Стоит отметить, что в условиях комнатных температур они достаточно прочны, однако имеют повышенную хрупкость.

Читать еще:  Как пользоваться степлером для бумаги

Данный способ применяется, если необходимо получить вольфрамовые заготовки достаточно крупных габаритов – от 200 кг до 3000 кг. Такие заготовки, как правило, необходимы для проката, вытяжки труб, изготовления изделий путем литья. Для плавки необходимо создание специальных условий – вакуум или разреженная атмосфера водорода. На выходе образуются слитки вольфрама, обладающие крупнокристаллической структурой, а также высокой хрупкостью в связи с наличием большого количества примесей. Содержание примесей можно снизить за счет предварительной плавки вольфрама в электронно-лучевой печи. Однако, структура при этом остается неизменной. В связи с чем, для уменьшения размера зерна происходит дальнейшая плавка слитков, но уже в электрической дуговой печи. При этом, в процессе плавки к слиткам добавляются легирующие вещества, наделяющие вольфрам особыми свойствами.

Чтобы получить вольфрамовые слитки, имеющие мелкозернистую структуру, используют дуговую гарниссажную плавку с разливкой металла в изложницу.

Способ получения металла определяет наличие в нем присадок и примесей. Таким образом, сегодня производится несколько марок вольфрама.

Марки вольфрама

  1. ВЧ – чистый вольфрам, в котором отсутствуют какие-либо присадки;
  2. ВА – металл, имеющий в своем составе алюминиевую и кремнещелоную присадку, которые наделяют его дополнительными свойствами;
  3. ВМ – металл, имеющий в своем составе ториевую и кремнещелочную присадку;
  4. ВТ – вольфрам, в составе которого содержится оксид тория в качестве присадки, что существенно повышает эмиссионные свойства металла;
  5. ВИ – металл, содержащий оксид иттрия;
  6. ВЛ – вольфрам с окисью лантана, что также повышает эмиссионные свойства;
  7. ВР – сплав рения и вольфрама;
  8. ВРН – какие-либо присадки в металле отсутствуют, однако могут присутствовать примеси в больших объемах;
  9. МВ – сплав вольфрама с молибденом, что существенно повышает прочность после отжига, сохраняя при этом пластичность.

Где применяется вольфрам?

Благодаря своим уникальным свойствам, 74 химический элемент стал незаменимым во многих промышленных отраслях.

  1. Основное применение вольфрама – в качестве основы для производства тугоплавких материалов в металлургии.
  2. С обязательным участием вольфрама производятся нити накаливания, являющиеся главным элементом приборов освещения, кинескопов, а также иных вакуумных труб.
  3. Также данный металл лежит в основе производства тяжелых сплавов, используемых в качестве противовесов, бронебойных сердечников подкалиберных и стреловидных оперенных снарядов артиллерийских орудий.
  4. Вольфрам является электродами при аргонно-дуговой сварке;
  5. Его сплавы отличаются высокой устойчивостью к воздействиям различных температур, кислой среде, а также твердостью и устойчивостью к истиранию, в связи с чем применяются при производстве хирургических инструментов, брони танков, торпедных и снарядных оболочек, деталей самолетов и двигателей, а также контейнеров для хранения ядерных отходов;
  6. Вакуумные печи сопротивления, температура в которых достигает предельно высоких величин, оборудованы нагревательными элементами, произведенными также из вольфрама;
  7. Использование вольфрама популярно для обеспечения защиты от ионизирующего излучения.
  8. Соединения вольфрама используются в качестве легирующих элементов, высокотемпературных смазок, катализаторов, пигментов, а также для преобразования тепловой энергии в электрическую (дителлурид вольфрама).

Где применяется вольфрам высокой плотности.

Вольфрам выделяется среди металлов не только тугоплавкостью, но и массой. Плотность вольфрама при нормальных условиях составляет 19,25 г/см³, это примерно в 6 раз больше, чем у алюминия. По сравнению с медью вольфрам тяжелее ее в 2 раза. На первый взгляд, большая плотность может показаться недостатком, потому что сделанные из него изделия будут тяжелыми. Но даже эта особенность металла нашла свое применение в технике. Полезные свойства вольфрама, обусловленные высокой плотностью:

  1. Возможность концентрировать большую массу в малом объеме.
  2. Защита от ионизирующего излучения (радиации).

Первое свойство объясняется внутренним строением металла. Ядро атома содержит 74 протона и 110 нейтронов, т. е. 184 частицы. В Периодической системе химических элементов, в которой атомы расположены по возрастанию атомной массы, вольфрам находится на 74 месте. По этой причине вещество, состоящее из тяжелых атомов, будет иметь большую массу. Способность защищать от радиации присуща всем материалам с высокой плотностью. Это обусловлено тем, что ионизирующее излучение, сталкиваясь с любым препятствием, передает ему часть своей энергии. Более плотные вещества имеют высокую концентрацию частиц в единице объема, поэтому ионизирующие лучи претерпевают больше столкновений и, соответственно, теряют больше энергии. Использование металла базируется на вышеуказанных свойствах.

Применение вольфрама

Вольфрам находит широкое применение в разных областях промышленности.

Использование, основанное на большой массе металла

Значительная плотность делает вольфрам ценным материалом для балансировки. Изготовленные из него балансировочные грузики уменьшают нагрузку, действующую на детали. Таким образом продлевается их эксплуатационный период. Области применения вольфрама:

  1. Аэрокосмическая сфера. Запчасти из тяжелого металла уравновешивают действующие моменты сил. Поэтому вольфрам используется для изготовления лопастей вертолетов, пропеллеров, рулей направления. По причине того, что материал не обладает магнитными свойствами, он применяется в производстве бортовых электронных систем авиации.
  2. Автомобильная промышленность. Вольфрам применяется там, где необходимо сосредоточить большую массу в малом объеме пространства, например, в автомобильных двигателях, установленных на тяжелых грузовиках, дорогих внедорожниках, машинах, работающих на дизельном топливе. Также вольфрам является выгодным материалом для изготовления коленвалов и маховиков, грузов на шасси. Кроме высокой плотности, металл характеризуется большим модулем упругости, благодаря этим качествам он применяется для гашения колебаний на приводах.
  3. Оптика. Вольфрамовые грузики сложной конфигурации выступают балансирами в микроскопах и других высокоточных оптических инструментах.
  4. Производство спортинвентаря. Вольфрам используется вместо свинца в спортивном оборудовании, потому что, в отличие от последнего, не наносит вреда здоровью и окружающей среде. Например, материал применяется в производстве клюшек для гольфа.
  5. В машиностроении. Из вольфрама делают вибромолоты, которыми забивают сваи. В середине каждого прибора находится вращающийся груз. Он преобразовывает энергию вибраций в силу для забивания. Благодаря наличию вольфрама имеется возможность применять вибромолоты для уплотненного грунта значительной толщины.
  6. Для изготовления высокоточных инструментов. В глубоком сверлении применяются прецизионные приборы, держатель которых не должен поддаваться вибрациям. Этому требованию соответствует вольфрам, имеющий к тому же и высокий модуль упругости. Антивибрационные держатели обеспечивают плавную работу, поэтому их используют в расточных и шлифовальных оправках, в стержнях инструментов. На основе вольфрама изготавливают рабочую часть инструмента, так как он обладает повышенной твердостью.

Использование, основанное на способности защищать от радиации

  • По этому критерию вольфрамовые сплавы опережают чугун, сталь, свинец и воду, поэтому из металла делают коллиматоры и защитные экраны, которые используются при радиотерапии. Сплавы из вольфрама не подвержены деформации и отличаются высокой надежностью. Применение многолепестковых коллиматоров дает возможность направить излучение на определенный участок пораженной ткани. Во время терапии в первую очередь делают рентгеновские снимки, чтобы локализовать расположение и определить характер опухоли. Затем лепестки коллиматора перемещаются электродвигателем в нужное положение. Может быть задействовано 120 лепестков, с помощью которых создается поле, повторяющее форму опухоли. Далее на пораженный участок направляются лучи, имеющие высокую радиацию. При этом опухоль получает облучение посредством того, что многолепестковый коллиматор вращается вокруг пациента. Чтобы защитить от радиации соседние здоровые ткани и окружающую среду, коллиматор должен обладать высокой точностью.
  • Разработаны специальные кольцевые коллиматоры из вольфрама для радиохирургии, облучение которых направлено на голову и шею. Прибор осуществляет высокоточную фокусировку гамма-излучения. Также вольфрам входит в состав пластин для компьютерных томографов, экранирующих элементов для детекторов и линейных ускорителей, дозиметрического оборудования и приборов неразрушающего контроля, емкостей для радиоактивных веществ. Вольфрам используется в устройствах для бурения. Из него делают экраны для защиты погружающихся инструментов от рентгеновского и гамма-излучении.

Классификация вольфрамовых сплавов

Такие критерии, как повышенная плотность и тугоплавкость вольфрама, дают возможность использовать его во многих отраслях. Однако современным технологиям иногда требуются дополнительные свойства материала, которыми чистый металл не обладает. Например, его электропроводность меньше, чем у меди, а изготовление детали сложной геометрической формы затруднительно из-за хрупкости материала. В таких ситуациях помогают примеси. При этом их количество часто не превышает 10%. После добавления меди, железа, никеля вольфрам, плотность которого остается очень высокой (не меньше 16,5 г/см³), лучше проводит электрический ток и становится пластичным, что дает возможность хорошо его обрабатывать.

В зависимости от состава сплавы по-разному маркируются.

  1. ВНЖ — это сплавы вольфрама, которые содержат никель и железо,
  2. ВНМ — никель и медь,
  3. ВД — только медь.

В маркировке после заглавных букв следуют цифры, указывающие на процентное содержание. Например, ВНМ 3–2 — это вольфрамовый сплав с добавлением 3% никеля и 2% меди, ВНМ 5–3 содержит в примеси 5% никеля и 3% железа, ВД-30 состоит на 30% из меди.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector