Tungsten (Wolfram): Egenskaper, produksjon, applikasjoner og legeringer

Alchemist-hp/Wikimedia Commons

Tungsten er et matt sølvfarget metall med det høyeste smeltepunktet av noe rent metall. Også kjent som Wolfram, hvorfra elementet tar symbolet sitt, W, er wolfram mer motstandsdyktig mot brudd enn diamant og er mye hardere enn stål.

Dette ildfaste metallets unike egenskaper – dets styrke og evne til å tåle høye temperaturer – gjør det ideelt for mange kommersielle og industrielle bruksområder.

Tungsten Properties

• Atomsymbol: W
• Atomnummer: 74
• Elementkategori: Overgangsmetall
• Tetthet: 19,24 gram/centimeter³
• Smeltepunkt: 6192°F (3422°C)
• Kokepunkt: 10031°F (5555°C)
• Mohs hardhet: 7,5

Produksjon

Wolfram utvinnes først og fremst fra to typer mineraler, wolframitt og scheelitt. Imidlertid utgjør resirkulering av wolfram også rundt 30 % av den globale forsyningen. Kina er verdens største produsent av metallet, og står for over 80 % av verdens forsyning.

Når wolframmalm er behandlet og separert, produseres den kjemiske formen, ammoniumparawolframat (APT). APT kan varmes opp med hydrogen for å danne wolframoksid eller vil reagere med karbon ved temperaturer over 1925°F (1050°C) for å produsere wolframmetall.

applikasjoner

Tungstens primære anvendelse i over 100 år har vært som glødetråden i glødepærer. Dopet med små mengder kalium-aluminiumsilikat, sintres wolframpulver ved høy temperatur for å produsere trådtråden som er i sentrum av lyspærer som tenner millioner av hjem rundt om i verden.

På grunn av wolframs evne til å holde formen ved høye temperaturer, brukes wolframfilamenter nå også i en rekke husholdningsapplikasjoner, inkludert lamper, flomlys, varmeelementer i elektriske ovner, mikrobølger og røntgenrør.

Metallets toleranse for intens varme gjør det også ideelt for termoelementer og elektriske kontakter i lysbueovner og sveiseutstyr. Applikasjoner som krever en konsentrert masse, eller vekt, som motvekter, fiskesenker og dart, bruker ofte wolfram på grunn av dens tetthet.

Wolframkarbid

Wolframkarbid produseres enten ved å binde ett wolframatom med et enkelt karbonatom (representert med det kjemiske symbolet WC) eller to wolframatomer med et enkelt karbonatom (W2C). Det gjøres ved å varme wolframpulver med karbon ved temperaturer på 2550 °F til 2900 °F (1400 °C til 1600 °C) i en strøm av hydrogengass.

I følge Mohs hardhetsskala (et mål på ett materiales evne til å skrape opp et annet), har wolframkarbid en hardhet på 9,5, bare litt lavere enn diamant. Av denne grunn blir wolfram sintret (en prosess som krever pressing og oppvarming av pulverformen ved høye temperaturer) for å lage produkter som brukes til maskinering og skjæring.

Resultatet er materialer som kan fungere under forhold med høy temperatur og stress, slik som borkroner, dreiebenkverktøy, freser og pansergjennomtrengende ammunisjon.

Sementert karbid er produsert ved bruk av en kombinasjon av wolframkarbid og kobolt pulver. Det brukes også til å produsere slitesterke verktøy, slik som de som brukes i gruveindustrien. Tunnelboremaskinen som ble brukt til å grave Kanaltunnelen som forbinder Storbritannia med Europa, var faktisk utstyrt med nesten 100 hardmetallspisser.

Tungsten legeringer

Tungsten metall kan kombineres med andre metaller for å øke deres styrke og motstand mot slitasje ogkorrosjon. Stål legeringer inneholder ofte wolfram for disse gunstige egenskapene. Stell som brukes i høyhastighetsapplikasjoner – de som brukes i skjære- og maskineringsverktøy som sagblader – inneholder rundt 18 % wolfram.

Tungsten-stållegeringer brukes også i produksjonen av rakettmotordyser, som må ha høye varmebestandige egenskaper. Andre wolframlegeringer inkluderer Stellite (kobolt, krom og wolfram), som brukes i lager og stempler på grunn av sin holdbarhet og motstand mot slitasje, og Hevimet, som er laget ved å sintre et wolframlegeringspulver og brukes i ammunisjon, dartfat. , og golfkøller.

Superlegeringer laget av kobolt, jern eller nikkel , sammen med wolfram, kan brukes til å produsere turbinblader for fly.