Wolfram: Eigenschaften, Produktion, Anwendungen & Legierungen

Wolfram ist ein mattes silberfarbenes Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt eines reinen Metalls.

Auch als Wolfram bekannt, von dem das Element sein Symbol, W, hat, ist Wolfram beständiger gegen Bruch als Diamant und ist viel härter als Stahl. Es sind die einzigartigen Eigenschaften des hochschmelzenden Metalls - seine Stärke und Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten -, die es ideal für viele kommerzielle und industrielle Anwendungen machen.

Eigenschaften:

• Atomsymbol: W
• Ordnungszahl: 74
• Element Kategorie: Übergangsmetall
• Dichte: 19. 24g / cm ³
• Schmelzpunkt: 6192 ° F (3422 ° C)
• Siedepunkt: 10031 ° F (5555 ° C)
• Mohs-Härte: 7. 5

Produktion:

Wolfram wird hauptsächlich aus zwei Arten von Mineralien, Wolframit und Scheelit. Das Wolfram-Recycling macht jedoch auch etwa 30% des weltweiten Angebots aus. China ist der weltweit größte Hersteller von Metallen und liefert über 80% des weltweiten Angebots.

Nach der Verarbeitung und Abtrennung von Wolframerz entsteht die chemische Form Ammoniumparawolframat (APT). APT kann mit Wasserstoff erhitzt werden, um Wolframoxid zu bilden, oder wird mit Kohlenstoff bei Temperaturen oberhalb von 1925ºF (1050ºC) reagieren, um Wolframmetall zu erzeugen.

Anwendungen:

Tungstens Hauptanwendung seit über 100 Jahren war der Glühfaden in Glühbirnen. Mit kleinen Mengen Kalium-Aluminiumsilikat dotiert, wird Wolframpulver bei hoher Temperatur gesintert, um das Drahtfilament zu produzieren, das sich in der Mitte von Glühbirnen befindet, die Millionen von Häusern auf der ganzen Welt beleuchten.

Da Wolfram bei hohen Temperaturen seine Form behält, werden Wolfram-Filamente nun auch in einer Vielzahl von Haushaltsanwendungen eingesetzt, darunter Lampen, Fluter, Heizelemente in Elektroöfen, Mikrowellenöfen, Strahlrohre und Kathodenstrahlröhren (CRTs) in Computermonitoren und Fernsehgeräten.

Die Toleranz des Metalls gegenüber intensiver Hitze macht es auch ideal für Thermoelemente und elektrische Kontakte in Lichtbogenöfen und Schweißgeräten. Anwendungen, die eine konzentrierte Masse oder ein konzentriertes Gewicht erfordern, wie Gegengewichte, Senkblei und Abnäher, verwenden aufgrund ihrer Dichte häufig Wolfram.

Wolframcarbid:

Wolframcarbid wird entweder durch Bindung eines Wolframatoms an ein einzelnes Kohlenstoffatom (dargestellt durch das chemische Symbol WC) oder zwei Wolframatome mit einem einzelnen Kohlenstoffatom (W2C) erzeugt. Dies geschieht durch Erhitzen von Wolframpulver mit Kohlenstoff bei Temperaturen von 2550 ° F bis 2900 ° F (1400 ° C bis 1600 ° C) in einem Strom von Wasserstoffgas.

Nach Mohs Härteskala (ein Maß für die Fähigkeit eines Materials, einen anderen zu kratzen) hat Wolframcarbid eine Härte von 9.5, nur etwas niedriger als Diamant. Aus diesem Grund wird diese harte Verbindung gesintert, ein Verfahren, das das Pressen und Erwärmen der Pulverform bei hohen Temperaturen erfordert, um Produkte herzustellen, die beim Zerspanen und Schneiden verwendet werden. Das Ergebnis sind Materialien, die unter hohen Temperatur- und Beanspruchungsbedingungen arbeiten können, wie Bohrer, Drehwerkzeuge, Fräser und panzerbrechende Munition.

Hartmetall wird aus einer Kombination von Wolframkarbid und Kobaltpulver hergestellt und dient zur Herstellung verschleißfester Werkzeuge, wie sie im Bergbau eingesetzt werden.

Die Tunnelbohrmaschine, mit der der Kanaltunnel zwischen Großbritannien und Europa gebaut wurde, war mit fast 100 Hartmetallspitzen ausgestattet.

Wolframlegierungen:

Wolframmetall kann mit anderen Metallen kombiniert werden, um seine Festigkeit und Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Stahllegierungen enthalten Wolfram häufig für diese vorteilhaften Eigenschaften. Viele Schnellarbeitsstähle, die in Schneid- und Bearbeitungswerkzeugen wie Sägeblättern verwendet werden, enthalten rund 18 Prozent Wolfram.

Wolfram-Stahl-Legierungen werden auch bei der Herstellung von Raketentriebwerksdüsen verwendet, die hohe Wärmebeständigkeit aufweisen müssen. Andere Wolframlegierungen umfassen Stellite (Kobalt, Chrom und Wolfram), das aufgrund seiner Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit in Lagern und Kolben verwendet wird, und Hevimet, das durch Sintern eines Wolframlegierungspulvers hergestellt wird und in Munition, Dartfässern verwendet wird. und Golfclubs.

Superlegierungen aus Kobalt, Eisen oder Nickel können zusammen mit Wolfram zur Herstellung von Turbinenschaufeln für Flugzeuge verwendet werden.