W, ett kemiskt element i Grupp VI i det periodiska systemet Mendeleev. Atomnummer, 74; atomvikt, 183,85. Det är en eldfast tungmetall med en ljusgrå färg. Naturlig volfram består av en blandning av fem stabila isotoper med massnummer 180, 182, 183, 184 och 186.

volfram upptäcktes och isolerades som tungstisk oxid (WO3) 1781 av den svenska kemisten K. Scheele från mineralet volfram, som senare kallades scheelite. År 1783 förberedde de spanska kemisterna, bröderna D ’ Elhuyar, WO3 från mineralet wolframit och, genom att reducera WO3 med kol, var de första som fick den faktiska metallen, som de kallade volfram. Den faktiska mineral wolframite var också känd för Agricola (16th century); han kallade det spuma lupi (wolfs cream) eftersom volfram, som alltid åtföljer tennmalmer, störde smältningen av tenn och omvandlade den till skum eller avskum av slagg (”det slukar tenn som vargen slukar fåren”). I USA och några andra länder kallades elementet också volfram (Svensk, ”tung sten”). Under lång tid användes inte volfram industriellt. Det var först under andra hälften av 19-talet att effekterna av volfram på stålets egenskaper undersöktes.

volfram är glest fördelad i naturen; dess innehåll i jordskorpan är 1 x 10~4 viktprocent. Det förekommer inte i det fria tillståndet, men bildar sina egna mineraler, främst tung-stater, bland vilka wolframite, (Fe, Mn)WO4 och scheelite, CaWO4, är av industriell betydelse.

fysikaliska och kemiska egenskaper. Volfram kristalliserar i ett kroppscentrerat kubiskt gittersystem med dimension a = 3.1647 Ångström. Densitet, till 19,3 g/cm3, smältpunkt, 3410° + 20° C, kokpunkt, 5900° C. Termisk konduktivitet (cal/cm – sec – ° C), 0.31 vid 20° C och 0,26 på 1300° C, särskilda elektriska motstånd (ohm · cm x 10~6), 5.5 vid 20° C och 90.4 på 2700° C; electron arbete, 7.21 x 10~19 joule (J) eller 4.55 elektron volt (e V). hög temperatur, strålning koefficient (watt per kvm cm), 18.0 vid 1000° C, 64.0 vid 2200° C, 153.0 på 2700° C och 255.0 vid 3030 C. C. De mekaniska egenskaperna hos volfram beror på dess tidigare behandling. Draghållfastheten (kilogram-kraft per kvm mm ) hos sintrade göt är 11 och av tryckbehandlade göt, 100-430; den elastiska modulen är 35 000-38 000 för tråd och 39 000-41 000 för enkristallgängor. Brinell hårdhet av sintrade göt är 200-230, och smidda göt 350-400 (1 kgf/mm2 10 meganewtons per kvm ). Vid rumstemperatur är volframens plasticitet låg.

under vanliga förhållanden är volfram kemiskt stabil. Vid 400 -500-C oxideras den täta metallen märkbart i luft till WO3. Över 600 C C ånga oxiderar den kraftigt till WO2. Halogenerna, svavel, kol, kisel och bor reagerar med volfram vid höga temperaturer; fluor reagerar med volframpulver vid rumstemperatur. Väte reagerar inte med volfram vid temperaturer upp till smältpunkten. Volfram bildar en nitrid med kväve över 1500 kcal C. Under vanliga förhållanden är volfram resistent mot saltsyra, svavelsyra, salpetersyra och fluorvätesyror, såväl som vattenregion; vid 100 c c reagerar det något med dem, och det löser sig snabbt i en blandning av fluorvätesyra och salpetersyra. Vid uppvärmning löses volfram något i lösningar av alkalier, och det löser sig snabbt i smälta alkalier med tillsats av luft eller oxidationsmedel; tungstater bildas under denna process. I sin com-pounds volfram har en valens av 2 till 6; föreningarna med högre valens är de mest stabila.

volfram bildar fyra oxider, varav den högsta är trioxiden WO3 (volframtrioxid) och den lägsta dioxiden WO2, med två mellanliggande oxider, W10O29 och W4O11. Volframtrioxid är ett citrongult pulver, som löses i lösningar av alkalier med bildandet av tungstater. Vid reduktion med väte ger den de lägre oxiderna och volfram successivt. Tungstensyra (H2WO4), ett gult pulver som är praktiskt taget olösligt i vatten och syror, motsvarar volframtrioxid. Lösningar av tungstater bildas vid dess reaktion med lösningar av alkalier och ammoniak. Vid 188 kcal C förlorar H2WO4 vatten och bildar WO3. Volfram bildar en serie klorider och oxiklorider med klor. De viktigaste är WC16 (smältpunkt, 275; kokpunkt, 348 CC2) och WO2Cl2 (smältpunkt, 266 CCL; sublimerar över 300 CCL), som produceras genom verkan av klor på volframtrioxid i närvaro av kol. Volfram bildar två sulfider med svavel, WS2 och WS3. Volframkarbiderna WC (smältpunkt, 2900 CB) och W2C (smältpunkt, 2750 CB) är fasta eldfasta föreningar; de framställs av volfram och kol vid 1000 CB -1500 CB.

beredning och användning. Wolframite och scheelite koncentrat (50-60 procent WO3) är råmaterialet för framställning av volfram. Ferrotungsten (en legering av järn med 65-80 procent volfram), som används i stålproduktion, smälts direkt från koncentraten; volframtrioxid smälts ut för att erhålla volfram och dess legeringar och föreningar. Flera metoder används i industrin för att erhålla WO3. Scheelite koncentrat sönderdelas med en sodalösning vid 180 -200 C i autoklaver (för att producera en industriell lösning av natriumvolframat) eller med saltsyra (för att producera industriell volframsyra):

(1) CaWO4 (fast) + Na2CO3 (flytande) = Na2WO4 (flytande) + CaCO3 (fast)

(2) CaWO4 (fast) +2HC1 (flytande) = H2WO4 (fast) + CaCl2 (flytande)

wolframit-koncentrat sönderdelas antingen genom sintring med soda vid 800 kg -900 kg C, följt av utlakning av Na2WO4 med vatten eller genom uppvärmning med en kaustisk sodavätning. Nedbrytning med alkaliska reagens (soda eller kaustik soda) ger en lösning av Na2WO4 som innehåller föroreningar. Efter att föroreningarna avlägsnats isoleras H2WO4 från lösningen. (För att producera fällningar som är grovare och lättare att filtrera och tvätta, fälls CaWO4 först ut från na2wo4-lösningen och sönderdelas sedan med saltsyra.) Den torkade H2WO4 innehåller 0,2-0,3 procent föroreningar. Kalcinering av H2WO4 vid 700 -800-C ger WO3, från vilken hårda legeringar kan framställas. För att producera metallisk volfram renas H2WO4 ytterligare med ammoniakmetoden-det vill säga genom att lösa upp det i ammoniak och kristallisera ammoniumparatungstate, 5(NH4)2o · 12wo3 · ”H2O. kalcinering av detta salt ger ren WO3.

volframpulver produceras genom reduktion av WO3 med väte (kol används också vid tillverkning av hårda metaller) i elektriska rörugnar vid 700 kg -850 kg C. Kompaktmetall tillverkas av pulvret genom pulvermetallurgimetoden—det vill säga genom komprimering i stålformar vid tryck på 3-5 ton-kraft per kvm cm och värmebehandling av ämnena. Det sista steget av värmebehandlingen, uppvärmning till ca 3000 CCG, utförs i en speciell apparat, med direkt passage av elektrisk ström genom ämnena i en väteatmosfär. Volfram som lämpar sig väl för tryckbehandling (smide, ritning och rullande) efter uppvärmning produceras som ett resultat av denna process. Enstaka volframkristaller erhålls från ämnena genom metoden för smältning av crucibleless elektronstrålezon.i modern teknik används volfram i stor utsträckning både som ren metall och i form av ett antal legeringar, varav de viktigaste är legerade stål, hårda legeringar baserade på volframkarbid och slitstarka och temperaturbeständiga legeringar. Volfram är en komponent i ett antal slitstarka legeringar som används för att belägga ytorna på maskindelar (ventiler i flygmotorer, turbinblad, och så vidare). Temperaturbeständiga legeringar av volfram med andra eldfasta metaller används i luftfart och raket. Dess höga smältpunkt och låga ångtryck vid höga temperaturer gör volfram oumbärlig för elektriska ljusfilament, liksom för tillverkning av delar av vakuumelektriska apparater i radioelektronik och röntgenteknik. Flera kemiska föreningar av volfram används inom olika teknikområden-till exempel Na2WO4 i färg-och lack-och textilindustrin, och WS2 som katalysator i organisk syntes och ett effektivt fast smörjmedel för delar utsatta för friktion.