Articles

tungsten

H, et kemisk element i gruppe VI i Mendeleev periodiske system. Atomnummer, 74; atomvægt, 183,85. Det er et ildfast, tungmetal med en lysegrå farve. Naturlig tungsten består af en blanding af fem stabile isotoper med massetal 180, 182, 183, 184 og 186.

Tungsten blev opdaget og isoleret som tungstisk ilt (ULD3) i 1781 af den svenske kemiker K. Scheele fra mineralet tungsten, som senere blev kaldt scheelite. I 1783 forberedte de spanske kemikere, brødrene d ‘ Elhuyar, ULD3 fra mineralet ulvframit og ved at reducere ULD3 med kulstof var de første til at få det egentlige metal, som de kaldte tungsten. Den egentlige mineralulvframit var også kendt af Agricola (16.århundrede); han kaldte det spuma lupi (ulvecreme), fordi tungsten, som altid ledsager tinmalm, blandede sig i smeltning af tin og omdannede det til skum eller skum af slagger (“det fortærer tin, når ulven fortærer fårene”). I USA og nogle andre lande blev elementet også kaldt tungsten (svensk, “tung sten”). I lang tid blev tungsten ikke brugt industrielt. Det var først i anden halvdel af det 19.århundrede, at virkningerne af tungsten på stålets egenskaber blev undersøgt.

Tungsten er tyndt fordelt i naturen; dens indhold i jordskorpen er 1 * 10~4 vægtprocent. Det forekommer ikke i fri tilstand, men danner sine egne mineraler, hovedsageligt tung-stater, blandt hvilke ulvframit, (Fe, Mn)ULD4OG scheelite, Cavo4, er af industriel betydning.

fysiske og kemiske egenskaber. Tungsten krystalliserer i et kropscentreret kubisk gittersystem med dimension a = 3.1647 Ångstrøm. Tæthed, 19,3 g/cm3; smeltepunkt, 3410° + 20° C kogepunkt, 5900° C. Termisk ledningsevne (cal/cm – sek – ° C), 0.31 ved 20° C og 0,26 ved 1300° C, specifikke elektriske modstand (ohm · cm x 10~6), 5.5 ved 20° C og 90.4 på 2700° C; electron arbejde, 7.21 x 10~19 joule (J), eller 4.55 electron volt (e-V); høj-temperatur stråling koefficient (watt per sq cm), 18.0 ved 1000° C, 64.0 på 2200° C, 153.0 på 2700° C, og 255.0 ved 3030 kr. C. tungstens mekaniske egenskaber afhænger af dens tidligere behandling. Kvm) af sintrede ingots er 11 og af trykbehandlede ingots, 100-430; det elastiske modul er 35.000-38.000 i tilfælde af tråd og 39.000-41.000 for enkeltkrystalltråde. Brinell-hårdheden af sintrede ingots er 200-230 og af smedede ingots 350-400 (1 kgf / mm2 til 10 meganytons pr. Ved stuetemperatur er tungstens plasticitet lav.

under almindelige forhold er tungsten kemisk stabil. Ved 400 liter -500 liter C er det tætte metal mærkbart iltet i luft til ULD3. Over 600 liter C damp ilter det kraftigt til ULD2. Halogener, svovl, kulstof, silicium og bor reagerer med tungsten ved høje temperaturer; fluor reagerer med tungstenpulver ved stuetemperatur. Brint reagerer ikke med tungsten ved temperaturer op til smeltepunktet. Tungsten danner et nitrid med nitrogen over 1500 liter C. Under almindelige forhold er tungsten resistent over for saltsyre, svovlsyre, salpetersyre og flussyrer såvel som til vandregia; ved 100 liter C reagerer det lidt med dem, og det opløses hurtigt i en blanding af flussyre og salpetersyrer. Ved opvarmning opløses tungsten lidt i opløsninger af alkalier, og det opløses hurtigt i smeltede alkalier med tilsætning af luft eller iltningsmidler; tungstater dannes under denne proces. I sin com-Pund har tungsten en valens på 2 til 6; forbindelserne med højere valens er de mest stabile.

Tungsten danner fire ilter, hvoraf den Højeste er TRIOKSID ULD3 (tungsten triokside) og den laveste DIOKSIDE ULD2, med to mellemliggende ilter, V10O29 og V4O11. Tungsten er et citrongult pulver, som opløses i opløsninger af alkalier med dannelsen af tungstater. Ved reduktion med hydrogen giver det de lavere ilt og tungsten successivt. Tungstic acid (H2TO4), et gult pulver, der er næsten uopløseligt i vand og syrer, svarer til tungsten triokse. Opløsninger af tungstater dannes ved dets reaktion med opløsninger af alkalier og ammoniak. Ved 188. kr. mister H2TO4 vand og danner ULD3. Tungsten danner en række chlorider og oksychlorider med chlor. De vigtigste er TOILET16 (smeltepunkt, 275 k; kogepunkt, 348 liter C) og Uld2cl2 (smeltepunkt, 266 liter C; sublimerer over 300 liter C), som fremstilles ved virkningen af chlor på tungsten triokse i nærværelse af kulstof. Tungsten danner to sulfider med svovl, VS2 og VS3. TUNGSTENCARBIDER toilet (smeltepunkt, 2900 liter C) og V2 C (smeltepunkt, 2750 liter C) er faste ildfaste forbindelser; de er fremstillet af tungsten og kulstof ved 1000 liter -1500 liter C.

fremstilling og anvendelse. Ulvframit og scheelite koncentrater (50-60 procent ULD3) er råmaterialet til fremstilling af tungsten. Ferrotungsten (en legering af jern med 65-80 procent tungsten), som anvendes i stålproduktion, smeltes direkte fra koncentraterne; tungsten triokse smeltes ud for at opnå tungsten og dets legeringer og forbindelser. Flere metoder anvendes i industrien til at opnå ULD3. Scheelitkoncentrater nedbrydes af en sodavand ved 180 liter -200 liter C i autoklaver (til fremstilling af en industriel opløsning af natrium tungstate) eller med saltsyre (til fremstilling af industriel tungstinsyre):

(1) Cao4 (fast) + Na2CO3 (flydende) = Na2o4 (flydende) + CaCO3 (fast)

(2) Cao4 (fast) +2HC1 (flydende) = H2O4 (fast) + CaCl2 (flydende)

Ulvframitkoncentrater nedbrydes enten ved sintring med sodavand ved 800 liter -900 liter C efterfulgt af udvaskning af Na2o4 med vand eller ved opvarmning med en kaustisk sodavand. Nedbrydning med alkaliske reagenser (sodavand eller kaustisk soda) giver en opløsning af Na2to4, der indeholder urenheder. Efter at urenhederne er fjernet, isoleres H2TO4 fra opløsningen. (For at producere bundfald, der er grovere og lettere at filtrere og vaske, udfældes Cao4 først fra na2o4-opløsningen og nedbrydes derefter med saltsyre.) Den tørrede H2O4 indeholder 0,2-0,3 procent urenheder. Kalcinering af H2O4 ved 700 liter -800 liter C giver ULD3, hvorfra hårde legeringer kan fremstilles. For at fremstille metallisk tungsten renses H2O4 yderligere ved ammoniakmetoden-det vil sige ved at opløse den i ammoniak og krystallisere ammoniumparatungstate, 5(NH4)2o · 12o3 · “H2O. kalcinering af dette salt giver ren ULD3.

Tungstenpulver fremstilles ved reduktion af ULD3 med brint (kulstof bruges også til fremstilling af hårde metaller) i elektriske rørovne ved 700 liter -850 liter C. kompakt metal fremstilles af pulveret ved pulvermetallurgimetoden—det vil sige ved at komprimere i stålforme ved tryk på 3-5 tons-kraft pr.kvm og varmebehandling af billets. 3000 liter C, udføres i specielt apparat med direkte passage af en elektrisk strøm gennem billets i en hydrogenatmosfære. Tungsten, der egner sig godt til trykbehandling (smedning, tegning og rullning) efter opvarmning produceres som et resultat af denne proces. Enkelt tungsten krystaller opnås fra billets ved metoden til smelteløs elektronstrålesone smeltning.

i moderne teknologi anvendes tungsten i vid udstrækning både som rent metal og i form af en række legeringer, hvoraf de vigtigste er legeret stål, hårde legeringer baseret på tungstencarbid og slidstærke og temperaturbestandige legeringer. Tungsten er en komponent i en række slidbestandige legeringer, der anvendes til belægning af overfladerne på maskindele (ventiler i flymotorer; turbineblade; og så videre). Temperaturbestandige legeringer af tungsten med andre ildfaste metaller anvendes i luftfart og raketry. Dets høje smeltepunkt og lave damptryk ved høje temperaturer gør tungsten uundværlig for elektriske lysfilamenter samt til fremstilling af dele af vakuumelektriske apparater i radioelektronik og røntgenteknologi. Flere kemiske forbindelser af tungsten anvendes inden for forskellige teknologiske områder—for eksempel Na2o4 i maling og lak og tekstilindus-forsøg og VS2 som katalysator i organisk syntese og et effektivt fast smøremiddel til dele udsat for friktion.Smithells, J. Vol ‘ fram. Moskva, 1958. (Oversat fra engelsk.)
Agte, C., Og I. Vacek. Vol ‘ fram i molibden. Moskva, 1964. (Oversat fra tjekkisk.)
A. N., O. E. Krein og G. V. Samsonov. Metallurgiia redkikh metallov, 2.udgave. Moskva, 1964.
Khimiia i tekhnologiia redkikh i rasseiannykh elementov, vol. 1. Redigeret af K. A. Bol ‘ Shak. Moskva, 1965.
Spravochnik po redkim metallam. Moskva, 1965. (Oversat fra engelsk.)
osnovy metallurgii. Vol. 4: Redkie metally. Moskva, 1967.

O. E. KREIN