Βολφράμιο: Ιδιότητες, Παραγωγή, Εφαρμογές & Κράματα

Το βολφράμιο είναι ένα θαμπό ασήμι χρώμα με το υψηλότερο σημείο τήξης οποιουδήποτε καθαρού μετάλλου. Επίσης γνωστό ως Wolfram, από το οποίο το στοιχείο παίρνει το σύμβολό του, το W, το βολφράμιο είναι πιο ανθεκτικό στη διάσπαση από το διαμάντι και είναι πολύ πιο δύσκολο από το χάλυβα.

Οι μοναδικές ιδιότητες αυτού του πυρίμαχου μετάλλου - η αντοχή και η αντοχή του σε υψηλές θερμοκρασίες - το καθιστούν ιδανικό για πολλές εμπορικές και βιομηχανικές εφαρμογές.

• Ατομικό σύμβολο: W
• Ατομικός αριθμός: 74
• Στοιχείο Κατηγορία: Μεταβατικό Μέταλλο
• Πυκνότητα: 19,24 γραμμάρια / εκατοστό³
• Σημείο τήξης: 6192 ° F (3422 ° C)
• Σημείο ζέσης: 10031 ° F (5555 ° C)
• Η σκληρότητα του Moh: 7.5

Το βολφράμιο εξάγεται κυρίως από δύο τύπους ορυκτών, το βολφραμίτη και το σκελετό. Ωστόσο, η ανακύκλωση βολφραμίου αντιπροσωπεύει επίσης περίπου το 30% της συνολικής προσφοράς. Η Κίνα είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός του μετάλλου στον κόσμο, παρέχοντας πάνω από το 80% της παγκόσμιας προσφοράς.

Αφού το μεταλλεύμα βολφραμίου έχει υποστεί επεξεργασία και διαχωρίσει, παράγεται η χημική μορφή, paratungstate αμμωνίου (APT). Το APT μπορεί να θερμανθεί με υδρογόνο για να σχηματίσει οξείδιο βολφραμίου ή θα αντιδράσει με άνθρακα σε θερμοκρασίες άνω των 1950 ° F (1050 ° C) για την παραγωγή μετάλλου βολφραμίου.

Η πρωτογενής εφαρμογή του Tungsten για πάνω από 100 χρόνια ήταν ως το νήμα σε λαμπτήρες πυρακτώσεως. Το ντοπαμμένο με μικρές ποσότητες πυριτικού αλουμινίου-καλίου, η σκόνη βολφραμίου πυροσυσσωρεύεται σε υψηλή θερμοκρασία για να παράγει το σύρμα που είναι στο κέντρο των λαμπτήρων που φωτίζουν εκατομμύρια σπίτια γύρω από το κόσμος.

Λόγω της ικανότητας του βολφραμίου να διατηρεί το σχήμα του σε υψηλές θερμοκρασίες, τα νήματα βολφραμίου χρησιμοποιούνται τώρα και σε διάφορες οικιακές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων λαμπτήρων, προβολέων, θερμαντικών στοιχείων σε ηλεκτρικούς φούρνους, μικροκύματα και ακτίνες Χ σωλήνες.

Η ανοχή του μετάλλου σε έντονη θερμότητα το καθιστά ιδανικό για θερμοστοιχεία και ηλεκτρικές επαφές σε ηλεκτρικούς φούρνους τόξου και εξοπλισμό συγκόλλησης. Οι εφαρμογές που απαιτούν συμπυκνωμένη μάζα ή βάρος, όπως τα αντίβαρα, τα αλιευτικά βυτία και τα βελάκια, συχνά χρησιμοποιούν βολφράμιο λόγω της πυκνότητας του.

Το καρβίδιο του βολφραμίου παράγεται είτε με σύνδεση ενός ατόμου βολφραμίου με ένα μόνο άτομο άνθρακα (που αντιπροσωπεύεται από το χημικό σύμβολο WC) είτε δύο ατόμων βολφραμίου με ένα μόνο άτομο άνθρακα (W2C). Αυτό γίνεται με τη θέρμανση βολφραμίου σε σκόνη με άνθρακα σε θερμοκρασίες από 1450 ° C έως 1600 ° C σε ρεύμα αερίου υδρογόνου.

Σύμφωνα με την κλίμακα σκληρότητας του Moh (ένα μέτρο της ικανότητας ενός υλικού να ξύνει το άλλο), το καρβίδιο του βολφραμίου έχει σκληρότητα 9,5, μόνο ελαφρώς χαμηλότερο από το διαμάντι. Για το λόγο αυτό, το βολφράμιο είναι φρυγμένο (διαδικασία που απαιτεί συμπίεση και θέρμανση της μορφής σκόνης σε υψηλές θερμοκρασίες) για την παραγωγή προϊόντων που χρησιμοποιούνται για μηχανική κατεργασία και κοπή.

Το αποτέλεσμα είναι τα υλικά που μπορούν να λειτουργήσουν σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και τάσης, όπως τρυπάνια, εργαλεία τόρνου, φρέζες και πυρομαχικά διάτρησης.

Το τσιμεντοειδές καρβίδιο παράγεται χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό καρβιδίου βολφραμίου και κοβάλτιο σκόνη. Χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή εργαλείων ανθεκτικά στη φθορά, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία εξόρυξης. Η μηχανή διάνοιξης σήραγγας που χρησιμοποιήθηκε για την εκσκαφή της σήραγγας της Μάγχης που συνδέει τη Βρετανία με την Ευρώπη ήταν στην πραγματικότητα εξοπλισμένη με περίπου 100 συμβουλές από σκυρόδεμα.

Το μεταλλικό βολφράμιο μπορεί να συνδυαστεί με άλλα μέταλλα για να αυξηθεί η αντοχή τους και η αντοχή τους στη φθορά και διάβρωση. Ατσάλικράματα συχνά περιέχουν βολφράμιο για αυτές τις ευεργετικές ιδιότητες. Το Stell χρησιμοποιείται σε εφαρμογές υψηλής ταχύτητας - εκείνες που χρησιμοποιούνται σε εργαλεία κοπής και κατεργασίας, όπως πριονιστήρια - περιέχουν περίπου 18% βολφράμιο.

Τα κράματα βολφραμίου χρησιμοποιούνται επίσης στην παραγωγή ακροφυσίων πυραυλοκινητήρων, τα οποία πρέπει να έχουν υψηλές θερμικές αντοχές. Άλλα κράματα βολφραμίου περιλαμβάνουν το Stellite (κοβάλτιο, χρώμιο και βολφράμιο), το οποίο χρησιμοποιείται σε έδρανα και έμβολα λόγω της αντοχής του και αντοχή στη φθορά και Hevimet, η οποία παράγεται με την πυροσυσσωμάτωση σκόνης κράματος βολφραμίου και χρησιμοποιείται σε πυρομαχικά, βαρέλια βελανιδιάς και γκολφ κλαμπ.

Υπερκράματα από κοβάλτιο, σίδερο ή νικέλιο, μαζί με βολφράμιο, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή πτερυγίων στροβίλου για αεροσκάφη.