Tungsten (Wolfram): eigenschappen, productie, toepassingen en legeringen

Alchemist-hp/Wikimedia Commons

Wolfraam is een dof zilverkleurig metaal met het hoogste smeltpunt van alle puur metaal. Ook bekend als Wolfram, waaraan het element zijn symbool W ontleent, is wolfraam beter bestand tegen breken dan diamant en veel harder dan staal.

De unieke eigenschappen van dit vuurvaste metaal - de sterkte en het vermogen om hoge temperaturen te weerstaan ​​- maken het ideaal voor vele commerciële en industriële toepassingen.

Wolfraam Eigenschappen

• Atoomsymbool: W
• Atoomnummer: 74
• Element Categorie: Overgangsmetaal
• Dichtheid: 19,24 gram/centimeter³
• Smeltpunt: 6192 ° F (3422 ° C)
• Kookpunt: 10031°F (5555°C)
• Moh's hardheid: 7,5

Productie

Wolfraam wordt voornamelijk gewonnen uit twee soorten mineralen, wolframiet en scheeliet. Wolfraamrecycling is echter ook goed voor ongeveer 30% van het wereldwijde aanbod. China is 's werelds grootste producent van het metaal en levert meer dan 80% van de wereldvoorraad.

Nadat wolfraamerts is verwerkt en gescheiden, wordt de chemische vorm, ammoniumparawolframaat (APT), geproduceerd. APT kan worden verwarmd met waterstof om wolfraamoxide te vormen of zal reageren met koolstof bij temperaturen boven 1925°F (1050°C) om wolfraammetaal te produceren.

Toepassingen

De primaire toepassing van wolfraam is al meer dan 100 jaar als gloeidraad in gloeilampen. Gedoteerd met kleine hoeveelheden kalium-aluminiumsilicaat, wordt wolfraampoeder bij hoge temperatuur gesinterd om de draadgloeidraad te produceren die zich in het midden van gloeilampen bevindt die miljoenen huizen over de hele wereld verlichten.

Vanwege het vermogen van wolfraam om zijn vorm bij hoge temperaturen te behouden, worden wolfraamfilamenten nu ook gebruikt in een verscheidenheid aan huishoudelijke toepassingen, waaronder lampen, schijnwerpers, verwarmingselementen in elektrische ovens, magnetrons en röntgenbuizen.

De tolerantie van het metaal voor intense hitte maakt het ook ideaal voor thermokoppels en elektrische contacten in vlamboogovens en lasapparatuur. Toepassingen die een geconcentreerde massa of gewicht vereisen, zoals contragewichten, zinkers voor vissen en darts, gebruiken vanwege de dichtheid vaak wolfraam.

Wolfraamcarbide

Wolfraamcarbide wordt geproduceerd door ofwel één wolfraamatoom te binden met een enkel koolstofatoom (weergegeven door het chemische symbool WC) of twee wolfraamatomen met een enkel koolstofatoom (W2C). Het wordt gedaan door wolfraampoeder te verhitten met koolstof bij temperaturen van 1400°C tot 1600°C van 2550°F tot 2900°F in een stroom waterstofgas.

Volgens de hardheidsschaal van Moh (een maat voor het vermogen van het ene materiaal om het andere te krassen), heeft wolfraamcarbide een hardheid van 9,5, slechts iets lager dan diamant. Om deze reden wordt wolfraam gesinterd (een proces waarbij de poedervorm bij hoge temperaturen moet worden geperst en verwarmd) om producten te maken die worden gebruikt bij machinale bewerking en snijden.

Het resultaat zijn materialen die kunnen werken in omstandigheden van hoge temperatuur en stress, zoals boren, draaibankgereedschappen, frezen en pantserdoordringende munitie.

Gecementeerd carbide wordt geproduceerd met behulp van een combinatie van wolfraamcarbide en kobalt poeder. Het wordt ook gebruikt om slijtvaste gereedschappen te maken, zoals die worden gebruikt in de mijnbouw. De tunnelboormachine die werd gebruikt om de Kanaaltunnel te graven die Groot-Brittannië met Europa verbond, was in feite uitgerust met bijna 100 hardmetalen punten.

wolfraam legeringen

Wolfraammetaal kan worden gecombineerd met andere metalen om hun sterkte en slijtvastheid te vergroten encorrosie. Staal legeringen bevatten vaak wolfraam voor deze gunstige eigenschappen. Stell dat wordt gebruikt in toepassingen met hoge snelheid - die worden gebruikt bij snij- en bewerkingsgereedschappen zoals zaagbladen - bevat ongeveer 18% wolfraam.

Wolfraam-staallegeringen worden ook gebruikt bij de productie van straalbuizen voor raketmotoren, die hoge hittebestendige eigenschappen moeten hebben. Andere wolfraamlegeringen zijn Stellite (kobalt, chroom en wolfraam), dat wordt gebruikt in lagers en zuigers vanwege de duurzaamheid en slijtvastheid, en Hevimet, dat wordt gemaakt door een wolfraamlegeringspoeder te sinteren en wordt gebruikt in munitie, dartvaten en golfclubs.

Superlegeringen van kobalt, ijzer of nikkel , samen met wolfraam, kan worden gebruikt om turbinebladen voor vliegtuigen te produceren.