ВОЛЬФРАМ.
В 14-16 веках немецкие металлурги при выплавке олова сталкивались с тем, что в ряде случаев при прокаливании оловянноу руды с углем большая часть олова оказывается в составе пенистого шлака. Позднее это было объяснено присутствием в оловянной руде SnO2 (касситерите), примеси вольфрамита OsO4(Fe,Mn)WO4. Оксид вольфрама WO3 впервые был выделен в 1781 шведским исследователем к.Шееле. Металлический вольфрам был получен через несколько лет испанскими химиками — братьями д'Элуяр.
Название Wolframium перешло на элемент с минерала вольфрамит, известного ещё в XVI в. под названием «волчья пена» — «Spuma lupi» на латыни, или «Wolf Rahm» по-немецки. Название было связано с тем, что вольфрам, сопровождая оловянные руды, мешал выплавке олова, переводя его в пену шлаков («пожирает олово как волк овцу»).
В настоящее время в США, Вееликобритании и Франции для вольфрама используют название «tungsten» (швед.tung sten - «тяжелый камень»).
Применение вольфрама определяется его исключительными свойствами (тугоплавкость, химическая стойкость и высокая механическая прочность, эмиссионная способность и светоотдача в накаленном состоянии), которые позволяют использовать его в производстве качественных сталей, сверхтвердых и кислотоупорных сплавов, карбидов, и специальных материалов для многих отраслей промышленности.
В 1864 году англичанин Роберт Мюшет впервые ввел вольфрам (примерно 5%) как легирующую добавку в сталь. Сталь, вошедшая в историю металлургии под названием «само-кал Мюшета», могла выдерживать красное каление, не только сохраняя, но и увеличивая свою твердость, т. е. обладала свойством «самозакалки». Резцы, изготовленные из этой стали, позволили в полтора раза повысить скорость резания металла (7,5 метров в минуту вместо 5).
Спустя примерно 40 лет появилась быстрорежущая сталь, содержащая уже до 8% вольфрама. Теперь скорость резания металла достигла 18 метров в минуту. Прошло еще несколько лет, и скорость обработки металла возросла до 35 метров в минуту. Так примерно за полвека вольфрам сумел повысить производительность металлорежущих станков в 7 раз!
Чтобы расплавить вольфрам, его нужно нагреть до такой температуры, при которой большинство металлов уже испаряется—почти до 3400°С. Сам же вольфрам мог бы оставаться в жидком состоянии даже вблизи самого Солнца: температура кипения его свыше 5500°С. Тугоплавкость этого элемента и обеспечила ему применение в одной из важнейших отраслей промышленности — электротехнике.
С тех пор как в 1906 году вольфрамовая нить вытеснила применявшиеся ранее для изготовления электрических ламп угольные, осмиевые и танталовые нити. Высокая прочность металлического вольфрама сочетается с хорошей пластичностью: из него можно вытянуть тончайшую проволоку, 100 километров которой весят всего 250 граммов!
Ученые и инженеры постоянно совершенствуют электрическую лампу, стремясь к тому, чтобы ее «жизнь» продолжалась как можно дольше. Подобно тому как тает горящая восковая свеча, при включении лампы вольфрам начинает испаряться с поверхности нити накаливания. Чтобы уменьшить испарение и тем самым продлить срок службы лампы, в нее под давлением обычно вводят различные инертные газы. А недавно предложено использовать для этой цели пары иода, который, как выяснилось, играет любопытную роль: он «ловит» испарившиеся молекулы вольфрама, вступает с ним в химическую связь, а затем оседает на нити, возвращая ей тем самым «беглецов»,—лампа становится намного долговечнее.
Вольфрамовая проволока, электроды и контакты используются в электронике, электротехнике (в осветительных и нагревательных приборах), а также при сварке. Разнообразные вольфрамовые продукты широко используются в производстве различных видов вооружения и военной техники, теплопоглотителей, сплавов тяжелых металлов, материалов с высокой плотностью, суперсплавов для лопастей турбин, антикоррозионных покрытий и других изделий. В химической промышленности вольфрам находит применение в качестве катализаторов, а также сырья для производства неорганических пигментов и высокотемпературных смазочных материалов.
Учеными разработан плазменно-дуговой метод выращивания крупных монокристаллов вольфрама, молибдена и других тугоплавких металлов. Благодаря высокой чистоте такой металл отличается необычными механическими свойствами: при очень низких температурах он сохраняет пластичность, а при значительном нагреве почти не теряет своей прочности. Монокристаллы находят применение во многих электровакуумных приборах.
Благодаря высокой плотности вольфрам используется для противовесов, бронебойных сердечников подкалиберных и стреловидных оперенных снарядов артиллерийских орудий, сердечников бронебойных пуль и сверхскоростных роторов гироскопов для стабилизации полёта баллистических ракет (до 180 тыс. об/мин).
В 1907 году был создан сплав, состоящий из вольфрама, хрома и кобальта—стеллит, ставший родоначальником широко известных ныне твердых сплавов, которые позволили еще более повысить скорость резания. В наши дни она достигает уже 2000 метров в минуту.
Важнейшей областью использования вольфрама стало его применение в виде карбида вольфрама в производстве режущих и износостойких материалов, применяемых в металлообработке, горном деле, строительной индустрии. Для механической обработки металлов и неметаллических конструкционных материалов в машиностроении (точение, фрезерование, строгание, долбление), бурение скважин, в горнодобывающей промышленности широко используются твердые сплавы и композиционные материалы на основе карбида вольфрама (например, победит, состоящий из кристаллов WC в кобальтовой матрице; широко применяемые марки — ВК2, ВК4, ВК6, ВК8, ВК15, ВК25, Т5К10, Т15К6, Т30К4), а также смесей карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала (марки ТТ для особо тяжёлых условий обработки, например, долбление и строгание поковок из жаропрочных сталей и перфораторное ударно-поворотное бурение крепкого материала).
Металлообработка была основным, но не единственным направлением, по которому вольфрам вторгался в технику. Еще в середине прошлого века было замечено, что ткани, пропитанные натриевой солью вольфрамовой кислоты, приобретали огнеупорность. Широкое распространение получили тогда же и краски, содержащие вольфрам, — желтые, синие, белые, фиолетовые, зеленые, голубые. Эти краски использовали в живописи, в производстве керамики и фарфора. Кстати, до сих пор сохранились изготовленные в Китае еще в XVII веке изумительные фарфоровые изделия, окрашенные в необычайно красивый цвет—«цвет персика». Химический анализ, проведенный уже в наши дни, показал, что своей нежной окраской фарфор обязан вольфраму.
Сульфид вольфрама WS2 применяется как высокотемпературная (до 500 °C) смазка. Трехокись вольфрама находит применение для производства твердого электролита высокотемпературных топливных элементов. Монокристаллы вольфраматов (вольфраматы свинца, кадмия, кальция) используются как сцинтилляционные детекторы рентгеновского излучения и других ионизирующих излучений в ядерной физике и ядерной медицины.
Дителлурид вольфрама WTe2 применяется для преобразования тепловой энергии в электрическую (термо-ЭДС около 57 мкВ/К).
Искусственный радионуклид 185W используется в качестве радиоактивной метки при исследованиях вещества. Стабильный 184W применяется как компонент сплавов с ураном-235, применяемых в твердофазных ядерных ракетных двигателях, поскольку это единственный из распространённых изотопов вольфрама, имеющий низкое сечение захвата тепловых нейтронов (около 2 барн).
В наше время примерно 80% всего добываемого в мире вольфрама потребляет металлургия качественных сталей, около 15% идет на производство твердых сплавов, остальные 5% промышленность использует в виде чистого вольфрама — металла, обладающего удивительными свойствами.
Перечень продукции, выпускаемой комбинатом
|
№
|
Наименование выпускаемой продукции
|
Номер НТД
|
Техническая характеристика
|
Применение
|
|
1
|
Штабики вольфрамовые
|
ТУ
4819-76-90
|
Массовая доля вольфрама не менее 99,5917%. Длина штабика не менее 300мм. Штабики должны быть сварены до плотности не менее 17,4 г/куб.см. Плотность кусков должна быть не менее 17,0 г/куб.см.
|
Предназначен в легирования в производстве специальных сталей.
|
|
2
|
Порошок вольфрамовый
|
ТУ
48-19-72-92
|
Массовая доля вольфрама не менее 99,478%. Средний размер зерна по Фишеру 3,5-6,0 мкм. Насыпная плотность должна быть в пределах 3,0-5,5 г/куб.см.
|
Предназначен для изготовления компактного металла твердых сплавов и других целей.
|
|
3
|
Проволока вольфрамовая для источников света
|
ГОСТ
19671-91
|
Массовая доля вольфрама не менее:
Марка ВА – 99,95%
Марка ВРН – 99,9%
|
Вольфрамовая проволока изготовленная методом порошковой металлургии и предназначенная для источников света.
|
|
4
|
Прутки и проволока вольфрамовая
|
ТУ
48-19-39-92
|
Массовая доля вольфрама при изготовлении из штабиков:
Сварных: - 99,9146%
Большего сечения - 99,926%
|
Прутки и проволока применяемые для различных целей.
|
|
5
|
Электроды вольфрамовые марки СВИ-1
|
ТУ
48-19-221-85
|
Массовая доля вольфрама не менее: 97,623%. Окись иттрия 1,5-2,3%.
|
Электроды предназначены для сварки активных металлов защитной атмосфере аргона и гелия
|
|
6
|
Ферровольфрам
|
ГОСТ
|
|
|
|
