Вольфрам, его свойства и сплавы.

Вольфрам, его свойства и сплавы

Вольфрам. Химический элемент, символ W (лат. Wolframium, англ. Tungsten, франц. Tungstene, нем. Wolfram, от нем. Wolf Rahm — волчья слюна, пена). Имеет порядковый номер 74, атомный вес 183, 85, плотность 19, 30 г/см³, температуру плавления 3380^ОС, температуру кипения 5680^ОС.

Нити накаливании от электрических ламп.

После прокаливания на газовой горелке докрасна вольфрамовая проволока покрылась жёлто-зелёным налётом.

Вольфрам — металл светло-серого цвета, при комнатной температуре обладает высокой коррозионной стойкостью в воде и на воздухе, а также в кислотах и щелочах. Он начинает немного окисляться на воздухе при 400 — 500 ^ОС (при температуре красного каления) и интенсивно окисляется при более высоких температурах. Вольфрам образует два устойчивых окисла: WO₃ и WO₂. С водородом вольфрам не взаимодействует практически до самого плавления, а с азотом начинает вступать в реакцию только при температурах более 2000 ^ОС. С хлором вольфрам образует хлориды WCl₂, WCl₄, WCl₅, WCl₆. Твёрдый углерод и некоторые содержащие его газы при 1100 — 1200^ОС реагируют с вольфрамом, образуя карбиды WC и W₂C.

Вольфрам растворяется в смесях плавиковой и азотной кислот, также растворяется в расплавленных щелочах при доступе воздуха и особенно окислителей. Отдельные кислоты на вольфрам не действуют.

Вольфрам очень высокой чистоты пластичен при комнатной температуре. По прочности при высоких температурах вольфрам превосходит все остальные металлы. На механические свойства вольфрама сильное влияние оказывают примеси. Содержание в металле небольших количеств примесей делает его очень хрупким (хладноломким). Наиболее отрицательное влияние на свойства вольфрама оказывают кислород, азот, углерод, железо, фосфор, кремний.

Вольфрам широко используют в радиоламповой, радиотехнической и электронно-вакуумной промышленности для изготовления нитей накаливания, нагревателей и экранов высокотемпературных вакуумных печей, электрических контактов, катодов рентгеновских трубок.

В металлургии вольфрамом легируют стали и используют при изготовлении твёрдых сплавов (например, металлокерамический сплав на основе карбида вольфрама — победит), в химической промышленности из него изготовляют краски и катализаторы, в ракетной технике — изделия, работающие при очень высоких температурах, в атомной промышленности — тигли для хранения радиоактивных материалов, т.к. защитное действие у сплава вольфрама, никеля и меди выше, чем у свинца. Сплавы с металлами получают спеканием, а не давлением потому, что при температуре плавления вольфрама многие металлы превращаются в пар.

Вольфрам применяют также для нанесения покрытий: на детали, работающие при очень высоких температурах в восстановительной и нейтральной средах; на литейные формы из молибдена, используемые для получения прутков сильно радиоактивных металлов; на детали, работающие на трение.

Также распространены сплавы на основе вольфрама с рением. Добавка рения (до 20 — 25%) снижает температуру перехода вольфрама в хрупкое состояние, резко повышает его пластичность при нормальной температуре и улучшает технологические свойства. Сплавы получают методом порошковой металлургии и плавлением в электродуговых вакуумных печах. Из этих сплавов изготовляют термопары, электрические контакты.

Сплавы вольфрама с молибденом пригодны для работы при температурах более 3000^ОС, применяют их для сопел реактивных двигателей.

При нагревании вольфрама выше 400^ОС на его поверхности образуется порошкообразный окисел жёлтого цвета, который заметно испаряется при температурах более 800 ^ОС. Поэтому вольфрам может быть использован как высокопрочный материал при высоких температурах только при надёжной защите поверхности изделия от воздействия окисляющей среды или при работе в нейтральной среде или в вакууме. Для кратковременной защиты вольфрама от окисления при 2000 — 3000^ОС применяют керамические эмалевидные покрытия, содержащие тугоплавкие соединения в качестве основного заполнителя им тугоплавкое связующее стекло.