Как проверить вольфрам в домашних условиях – Вольфрам: свойства и марки, области применения и производство тугоплавкого вольфрама, продукция — Сантех склад

Содержание

Золото или вольфрам? Вот как узнать…

Надеемся, что Бундесбанк и конечно, немецкий народ, используют что-нибудь из этого в ближайшем будущем (до 2020 года включительно).

Источник Olympus:

Ультразвуковой контроль золотых слитков

Применение: неразрушающая проверка физической целостности золотых слитков.

Пояснения:

Золотые слитки мошеннически подделывались путём вставки брусков не драгоценного металла, обладающего похожей плотностью. Такие вставки сложно или невозможно обнаружить путём взвешивания, рентгенографии или рентгеновской люминесценции, поэтому некоторые технологи по металлу прибегают к сверлению отверстий или разрезанию слитков с целью проверки целостности. Однако с помощью простого ультразвукового теста можно быстро и надёжно определить местоположение вставок без необходимости сверлить, резать или иным образом изменять слиток.

Оборудование:

Любой дефектоскоп Olympus или прибор с фазированной антенной решёткой (ФАР), например: EPOCH XT, EPOCH 600, EPOCH 1000, OmniScan SX и OmniScan MX2. Рекомендуется использовать частоту преобразователя 2,25 МГц.

Принцип:

В поддельном слитке золота с внутренней вставкой другого металла предсказуемым образом изменяется путь, по которому ультразвуковые волны проходят через металл. Вставки материала, отличного от золота, как и пустоты внутри слитка, изменят углы отражения волн. Большие вставки, занимающие большую часть слитка, могут быть также обнаружены по изменению скорости распространения звука.

1. Метод отражения импульса/эха

Ультразвуковые волны, проходящие через любую среду, будут распространяться в одном направлении, пока не достигнут границы с другим материалом, что вызовет их отражение в направлении источника.

Ультразвуковые дефектоскопы и приборы с ФАР генерируют импульсы высокочастотных звуковых волн, источниками которых служат небольшие ручные преобразователи. Звуковая энергия взаимодействует с тестируемым объектом, прибор измеряет и отображает картину распределения отражённых сигналов. Сигналы, отражённые изнутри золотого слитка, а не с его противоположной поверхности, изменяют картину и указывают на наличие либо вставки другого металла, либо внутренней полости.

При проведении этого испытания сначала регистрируют эталонный сигнал датчика, т. е. сигнал, отражённый нижней поверхностью известного слитка золота. Для измерения времени распространения ультразвуковой волны до нижней поверхности можно использовать стробимпульсы. Все отражённые сигналы из зоны, отмеченной стробимпульсом, указывают на то, что звуковой поток отражён от границы неоднородности материала, и необходимо провести дальнейшую проверку слитка. Ниже показаны типичные картинки на экране.

Изображения на экране дефектоскопа в случаях монолитного металла (выше) и металла с нарушением (ниже).

Примечание. Сигнал появляется в интервале, отмеченном красным.

Изображения монолитного металла (выше) и металла с неоднородностью (ниже), полученные с помощью прибора ФАР. Неоднородность отображается цветом там, где должен быть белый фон.

2. Метод измерения скорости

Скорость звука в чистом золоте равна 3,240 м/с или 0,1275 дюйм/мкс. В более твёрдых сплавах золота, используемых в ювелирных изделиях, скорость выше, но каждый сплав также характеризуется определённым значением скорости. Если скорость распространения звука отлична от ожидаемой величины, это означает, что состав металла был изменён.

Для проведения этого теста датчик располагают над известным слитком золота и регистрируют сигнал, отражённый задней поверхностью. Отражённый сигнал может быть помечен стробимпульсом. Если в слитке определённой толщины положение отражённого сигнала изменяется, значит, изменилась скорость звука в металле, и слиток подлежит дальнейшей проверке другими методами. Наиболее распространённые примеси повышают скорость звука, и отражённый сигнал смещается влево.

Примечание. Этот же метод с небольшими изменениями может применяться для других драгоценных металлов — серебра и платины.

Конечно, судя по фотографиям, на которых сотрудник Бундесбанка использует один из приборов Olympus для проверки подлинности золота, можно с уверенностью сказать, что герр Вайдман (Weidmann) хорошо осведомлён о том, что не всё то, что блестит в картеле глобального центробанка, является золотом.

Вольфрам магнитится или нет — Морской флот

Одним из самых распространенных химических элементов является вольфрам. Он обозначается символом W и имеет атомный номер — 74. Вольфрам относится к группе металлов, имеющих высокую стойкость к изнашиванию и температуру плавления. В периодической системе Менделеева он находится в 6-й группе, обладает схожими свойствами с «соседями» — молибденом, хромом.

Открытие и история

Еще в XVI веке был известен такой минерал, как вольфрамит. Он был интересен тем, что при выплавке олова из руды его пена превращался в шлак и, конечно же, это мешало производству. С тех пор, вольфрамит стали называть «волчья пена» (с нем. Wolf Rahm). Название минерала перешло и на сам металл.

Шведский химик Шееле в 1781 году обрабатывал азотной кислотой металл шеелит. В процессе эксперимента у него получился жёлтый тяжёлый камень — оксид вольфрама (VI). Через два года братья Элюар (испанские химики) получили из саксонского минерала сам вольфрам в чистом виде.

Добывают этот элемент и его руды в Португалии, Боливии, Южной Корее, России, Узбекистане, а наибольшие запасы были найдены в Канаде, США, Казахстане и Китае. В год добывается всего 50 тонн этого элемента, поэтому он дорого стоит. Рассмотрим подробнее, что за металл вольфрам.

Свойства элемента

Как уже было сказано ранее, вольфрам – это один из самых тугоплавких металлов. Он имеет блестящий светло-серый цвет. Его температура плавления 3422°С, а кипения — 5555°C, плотность в чистом виде — 19,25 г/см 3 , а твердость 488 кг/мм². Это один из самых тяжелых металлов, обладающий высокой коррозионной стойкостью. Он практически не растворим в серной, соляной и плавиковой кислотах, но быстро вступает в реакцию с перекисью водорода. Что за металл вольфрам, если он не реагирует с расплавленными щелочами? Вступая в реакцию с гидроксидом натрия и кислородом, он образует два соединения – вольфрамат натрия и обычную воду Н₂О. Интересно, что при повышении температуры вольфрам саморазогревается, тогда процесс происходит намного активнее.

Получение вольфрама

На вопрос о том, к какой группе металлов относится вольфрам, можно ответить, что он входит в категорию редких элементов, как рубидий и молибден. А это, в свою очередь, означает, что для него характерны небольшие масштабы производства. Кроме того, такой металл не получают восстановлением из сырья, сначала он перерабатывается на химические соединения. Как же происходит получение редкого металла?

Из рудного материала выделяют необходимый элемент и концентрируют его в растворе или осадке.
Следующим шагом, получают чистое химическое соединение путем очистки.
Из полученного вещества выделяют чистый редкий металл – вольфрам.

Для обогащения руды используют гравитацию, флотацию, магнитную или электростатическую сепарацию. В результате получают концентрат, который содержит 55-65% ангидрида вольфрама WO₃. Для получения порошка его восстанавливают при помощи водорода или углерода. Для некоторых изделий, на этом процесс получения элемента заканчивается. Так, вольфрамовый порошок используют для приготовления твердых сплавов.

Изготовление штабиков

Мы уже выяснили, что за металл вольфрам, а теперь узнаем, в каком сортаменте он изготавливается. Из порошкового соединения изготавливают компактные слитки – штабики. Для этого используют только порошок, который был восстановлен водородом. Их изготавливают путем прессования и спекания. Получаются довольно прочные, но хрупкие слитки. Иными словами, они плохо поддаются ковке. Для улучшения этого технологического свойства, штабики подвергают высокотемпературной обработке. Из этого изделия изготавливают другой сортамент.

Вольфрамовые прутки

Конечно же, это один из самых распространенных видов продукции из этого металла. Что за вольфрам используется для их изготовления? Это вышеописанные штабики, которые подвергаются ковке на ротационной ковочной машине. Важно отметить, что процесс происходит в нагретом состоянии (1450-1500°С). Полученные прутки применяют в самых различных отраслях промышленности. Например, для изготовления сварочных электродов. Кроме того, вольфрамовые прутки нашли широкое применение в нагревателях. Они работают в печах при температуре до 3000 °С в вакууме, инертном газе или водороде. Прутки также могут быть использованы как катоды электронных и газоразрядных приборов, радиоламп.

Интересно, что сами по себе электроды являются неплавящимися, и поэтому во время сварки, необходима подача присадочного материала (проволока, прут). При расплавлении со свариваемым материалом он создает сварочную ванну. Данные электроды, как правило, применяются для сварки цветных металлов.

Вольфрам и проволока

Вот еще один вид широко распространённой продукции. Вольфрамовая проволока изготавливается из кованых прутков, рассмотренных нами ранее. Волочение производится с постепенным снижением температуры от 1000°С до 400°С. Затем проводят очистку изделия путем отжига, электролитической полировкой или электролитическим травлением. Поскольку вольфрам – тугоплавкий металл, проволока используется в элементах сопротивления в нагревательных печах при температурах до 3000°С. Из нее изготавливают термоэлектрические преобразователи, а также спирали ламп накаливания, петлевые подогреватели и многое другое.

Соединения вольфрама с углеродом

Карбиды вольфрама считаются очень важными с практической точки зрения. Они применяются для изготовления твердых сплавов. Соединения с углеродом имеют положительный коэффициент электросопротивления и хорошую проводимость металла. Карбиды вольфрама образуются двух видов: WC и W₂C. Они различаются своим поведениям в кислотах, а также растворимостью в других соединениях с углеродом.

На основе вольфрамовых карбидов изготавливают два типа твердых сплавов: спеченные и литые. Последние получают из порошкообразного соединения и карбида с недостатком С (менее 3%) путем литья. Второй тип изготавливают из монокарбида вольфрама WC и цементирующего металла-связки, которым может выступать никель или кобальт. Спеченные сплавы получают только методом порошковой металлургии. Порошок цементирующего металла и карбид вольфрама смешивают, прессуют и спекают. Такие сплавы обладают высокой прочностью, твёрдостью износоустойчивостью.

В современной металлургической промышленности их используют для обработки металлов резанием и для изготовления бурового инструмента. Одним из самых распространённых сплавов являются ВК6 и ВК8. Их применяют для изготовления фрез, резцов, сверл и другого режущего инструмента.

Область применения карбидов вольфрама достаточно объёмная. Так, их используют для изготовления:

бронебойных припасов;
деталей двигателей, самолетов, космических кораблей и ракет;
оборудования в атомной промышленности;
хирургических инструментов.

На Западе особенно широко применяются карбиды вольфрама в ювелирных изделиях, в особенности, для изготовления свадебных колец. Металл смотрится красиво, эстетично, его легко обрабатывать.

Это объясняется тем, что они невероятно износоустойчивы. Чтобы поцарапать такое изделие, придется приложить немало усилий. Даже через несколько лет, кольцо будет выглядеть как новое. Оно не потускнеет, не повредится рельефный узор, да и полированная часть не потеряет своего блеска.

Вольфрам и рений

Сплав этих двух элементов довольно широко применяется для изготовления высокотемпературных термопар. Вольфрам – какой металл? Как и рений, это жаропрочный металл, а легирование элементов снижает это свойство. Но что, если взять два практически одинаковых вещества? Тогда температура их плавления снижаться не будет.

Если использовать рений в качестве присадки, будет наблюдаться повышение жаропрочности и пластичности вольфрама. Данный сплав получают методом плавки в порошковой металлургии. Термопары, изготавливаемые из этих материалов, являются жаропрочными и могут измерять температуру больше 2000°С, но только в инертной среде. Конечно же, подобные изделия стоят дорого, ведь в один год добывается всего 40 тонн рения и только 51 тонна вольфрама.

Ультразвуковой контроль золотых слитков

Применение: неразрушающая проверка физической целостности золотых слитков.

Пояснения:

Оборудование:

Принцип:

1. Метод отражения импульса/эха

Изображения на экране дефектоскопа в случаях монолитного металла (выше) и металла с нарушением (ниже).

Примечание. Сигнал появляется в интервале, отмеченном красным.

2. Метод измерения скорости

Приветствую всех мастеров!

В общем такая у меня сложилась ситуация, родственники решили продать дедов гараж, царство ему небесное. Дед последнее десятилетие был порядочный плюшкин. Продавать решили со всем барахлом, что меня очень сильно возмутило, т.к. денег они с него (барахла) не выручат, а добра там порядочно, особенно для электриков (дед энергетиком был). В общем позвонил, сказал ничего не выбрасывать и никому не раздавать, и помчался на следующий день за 400 км в столицу нашего края (гараж там продают). Съездил не зря, набрал всякой цветнинки (проволки латунь-медь-нерж-нихром (или фольфрам?), рулоны тонкой меди-латуни, свинца на грузила и прочее), напильников советских, метчиков, свёрел, инструментн подручный. всё и не упомнишь! Особливо понравились тиски, что на фото — крутятся как хотят! Также взял пару двигателей, пока не опознанных и неплохое советское точило на 2 камня с кожухами.

Теперь собственно вопросы:

1. Были прихватизированны тиски со съёмными губками — нафига это нужно в тисках, никак понять не могу. Учитывая не очень силовой способ затягивания губок, проедполагаю, что тиски не для серьёзных работ, но тогда нафига эта наковаленка? В общем кто сталкивался с такими тисками объясните нафиг их придумали, чтоб я не испортил их с дуру.

2. Было обнаружено с десяток банок какогото солидола — что это, кто-нить в курсе? Также прихватил упакованную банку Литола-24. Есть ли у него срок годности, или пофиг ему время в упаковке?

3. Захватил случайно катушку проволки какой то — что это такое? Как проверить в домашних условиях. Подозреваю, что это како-нибудь вольфрам-нихром. Толщина 0,5 мм. Гнется легко, после 10-15 перыламываний отломить не удалось. Следы корозии незначительны неглубокие.

Вот пока и всё. Прошу совета и помощи.

не плохой улов. По тискам: у меня такие же прикручены к верстаку, я в них мормышки осенние паяю. насчет несилового зажима — тут не скажите, небольшую деталь (не лом конечно) зажать можно без проблем. Вообще они расчитаны как «полевые» тисочки, надо поставил на табуретку, надо снял.
Смазка без надписи скорей всего солидол. По моему мнению у солидола и литола нет срока годности, самое главное что бы не засох. По проволоке ничего не скажу.

quote: Originally posted by leprikon_65:

Вообще они расчитаны как «полевые» тисочки, надо поставил на табуретку, надо снял.

Проволоки отмотать десять метров и замерить сопротивление. Десять , а не один — это для точности.
Потом просто посмотреть по таблицам в инете. Разница в сопротивлении между нихромом и сталью большая, не ошибётесь.

Тиски разборные — удобно, можно их как два зажима использовать при склейке, например.
С уважением.

тисочки можно использовать как ручные, для удержания заготовки, например, при сверлении, шлифовке, сам такими владею, хорошая штука

проволочка для натягивания на рамки для пчелиных ульев

У проволоки можно померять сопротивление на длине в десяток метров. Только вот нихром, по моему, совсем нержавеет.

quote: Вообще они расчитаны как «полевые»

quote: Originally posted by pivo:
Только вот нихром, по моему, совсем нержавеет.

quote: Originally posted by Andy KMS:

а нафиг они разбираются? Для удобства транспортировки?

Это типа ручные тиски — деталь зажать чтобы на станке что-то просверлить или на наждаке какую-нибудь маленькую деталь обработать.
А вот крутящиеся тиски — завидую черной завистью, отец как-то приносил с работы на время такие — удобно очень, все держат на ура. Проволока вроде бы со следами ржавчины — это может быть вязальная проволока — теплоизоляцию прихватывать, тогда это просто железная проволока

quote: Originally posted by verniy:

Проволоки отмотать десять метров и замерить сопротивление. Десять , а не один — это для точности. Потом просто посмотреть по таблицам в инете. Разница в сопротивлении между нихромом и сталью большая, не ошибётесь.

Да, кстати таблиц зависимости сопротивления от диаметра проволоки и дляны я не нашёл, пришлось считать в ручную, мож где и погрешность вылезла.

Склоняюсь к просто стальной проволоке, эх, жаль.

тиски хорошие, сам такие покупал в детстве. где сейчас — хз

Не зря съездил, классные тисочки, что те, что другие. Как верхние я вообще вижу в первый раз, оченно удобная штука.
С уважением, Николай.

..тисочки -чума..имею подобные..съемная наковаленка-прелесть.. Смазкам наподобие ваших..(литол,солидол,циатим? )..им пофиг время..главное плотней крышкой прикрывать..
Проволока скорей всего обычная сталистая..обычная..но от этого ее ценность не уменьшается.
Дедушка не плюшкинист..Дедушка видимо разумный человек..

Разборные тиски это для ювелиров, для тонких работ с мягкими металлами

quote: Originally posted by Andy KMS:
Склоняюсь к просто стальной проволоке

Сначала поддержу тему фотами. Есть похожие.

У моих при попытке зажать вот этот винт пошла трещина по корпусу вниз от резьбы отверстия (а может и была до того?), которую пришлось подваривать.

У меня нижние поновее будут. Из набора середины 80—х.У Вас съемными тиски, предположу, для того сделаны, чтобы в случае необходимости их можно было использлвать в качестве зажима-струбцинки.

quote: Originally posted by Тилль:

Дедушка не плюшкинист..Дедушка видимо разумный человек..

quote: Originally posted by Тилль:

Проволока скорей всего обычная сталистая..обычная..но от этого ее ценность не уменьшается.

Поворотные тиски-просто песня!Для нашего дела оч.зашибись.
Съемные тисочки тоже хороши.Отдельно наковаленка,отдельно надежная струбцина,а вместе — нормальные тисочки для небольших работ.
Смазка рядовая — везде можно найти.Закройте плотненько-чтоб пыль не попала,и не высохла.Пригодится
Проволока,вроде как увязочная-контровочная.Пригодится тоже

quote: Дедушка не плюшкинист..Дедушка видимо разумный человек..

quote: Проверил магнитом — магнитится нормально. Вольфрам тоже магнитится, кто-нибудь знает как сильно? Сравнить чтоб можно было.

quote: Originally posted by Andy KMS:

неправы вы, яж не весь гараж описал. Просто там столько барахла. Начиная от чермета, заканчивая противогазами и нафик никому не нужными б/у запчастями от жигулей, хотя машину продал уже лет 10 назад. Хотя всё равно спасибо ему за столь скурпулёзное собирание железяк.

Доброго дня земляк (хотя уже вечера). По проволоке- можно сильно, до красна нагреть и остудить на воздухе (отпустить). Если обычная «сталька» то станет мягкой, если это какой-нибудь вольфрам-нихром, то останется без изменений или станет хрупкой. А наследство действительно знатное.
С уважением .

По проволоке вопрос снимается — сталистая обыкновенная, искра достаточно яркая и лекго извлекаемая.

quote: Originally posted by А-й:

Доброго дня земляк (хотя уже вечера).

Ух ты, епт! Так вы из Комсомольска? Нужно повстречаться.

Мне тоже приятно!))) Думаю состыкуемся как-нибудь, выберем время.

тисочки кузнечные, малые вроде.
солидол, как солидол.
проволока -сталистая, судя по ржавчине— очень универсальная вещь (и скрутить что-то, и варить, если газовой горелкой)

Тиски поворотные-однозначно вещь, у меня такие, только в малых губках два треуголный пропила, трубки заживать.
Маленькие тисы дома, очень, удобно мелочи делать, плюс режим ручных тисков. Только там на наковальне следы фрезеровки были- я заполировал и в путь.
Проволока сталистая, действительно для ульев, у меня дед пчел держал. Ржавеет. В детстве прошил ножны- под дождем заржавела, ножны испортила.

Очень чистый вольфрам (для термопар который) гнётся на ура — чуть хуже меди , и не хрупкий.
Проволока похожа на «карданную» — вязальная проволока для увязывания тюков соломы. Когда запутывается — колхозники её выбрасывают, если не заметил — на кардан намотается — жуть.

quote: Originally posted by suhai123:

Противогаз есть источник — резина маски — идеальная вещь намотать бандаж на небольшой свищок в трубе отопления или водопровода

Вольфрам (Wolfram) — Знаешь как

Вольфрам это

Aт. вес 183,86. Природные соединения вольфрама в большинстве случаев представляют собой соли вольфрамовой кислоты H₂WO₄. Самая важная вольфрамовая руда — вольфрамит — состоит из железной и марганцовой солей вольфрамовой кислоты, образующих изоморфную смесь (Fe,Mn) WO4. Часто встречается также минерал шеелит CaWО₄, названный так в честь Шееле, который в 1781 г. впервые получил из него вольфрамовую кислоту.

По распространенности в земной коре (0,007 весовых процента) вольфрам уступает хрому, но несколько превосходит молибден. Крупные месторождения вольфрама находятся в Китае, Бирме, США, Боливии, на Малайских островах и в Португалии. Мировая (без СНГ) добыча вольфрамовых концентратов (содержащих 60% WО₃) в 1953 г. составила 42 тыс. г.

Для выделения вольфрама из вольфрамита последний сплавляют в присутствии воздуха с содой. Вольфрам переходит в натриевую соль вольфрамовой кислоты Na₂W0₄, которая извлекается из полученного сплава водой, а железо и марганец превращаются в нерастворимые в воде соединения Fe₂О₃ и Мn₃О₄(ср. получение хроматов из хромистого железняка).

Из водного раствора действием соляной кислоты выделяют свободную .вольфрамовую кислоту в виде аморфного желтого осадка:

Na₂WO₄ + 2HCl = ↓ H₂WO₄ + 2NaCl

При прокаливании вольфрамовая кислота переходит в вольфрамовый ангидрид WO₃. Восстанавливая его углем или водородом, получают порошок металлического вольфрама, подвергаемый в дальнейшем для получения сплошной массы металла такой же обработке, как и порошок молибдена.

Металлический вольфрам представляет собой тяжелый белый; металл уд. веса 19,3. Его температура плавления (3380°) вышеС чем температура плавления всех других металлов. Вольфрам можно сваривать и вытягивать в тонкие нити диаметром до 0,2 мм.

На воздухе вольфрам окисляется только при температуре красного каления. Он очень устойчив по отношению к кислотам, даже к царской водке, но растворяется в смеси азотной и фтористоводородной кислот.

Большая часть добываемого вольфрама расходуется в металлургии для приготовления специальных сталей и сплавов. Быстро-режущая инструментальная сталь содержит до 18—22% вольфрама и обладает способностью самозакаливаться. Такая сталь не теряет своей твердости даже при нагревании докрасна. Поэтому применение резцов, сделанных из вольфрамовой стали, позволяет значительно увеличить скорости резания металлов.

Другая отрасль промышленности, широко использующая вольфрам, — это производство электрических ламп накаливания, где вольфрам является незаменимым ввиду его высокой температуры плавления. Как известно, количество света, испускаемого накаленным телом, зависит от температуры накала. Чем выше температура, тем большее относительное количество тепловой или электрической энергии превращается в световую. Угольные нити, применявшиеся в первых электрических лампах, нельзя было накаливать выше температуры, при которой испускается желтый свет, так как уголь начинал испаряться; вольфрам же практически не испаряется даже при температуре белого каления. Применение в лампах накаливания вольфрамовых нитей позволяет превращать в световую энергию больше электрической энергии, чем при употреблении угольных нитей; поэтому в настоящее время нити в электрических лампах приготовляют почти исключительно из вольфрама.

Соединения вольфрама очень похожи на соединения молибдена. Наиболее важны вольфрамовая кислота H₂WO₄ и ее соли, называемые вольфраматами. Некоторые вольфраматы применяются в качестве художественных красок.

Карбиды вольфрама, WC и W₂C, представляют собой вещества, по твердости почти не уступающие алмазу. Из смеси карбидов вольфрама с 10—15% порошкообразного металлического кобальта методами металлокерамики получают сплавы исключительной твердости, широко применяемые в буровой технике, для изготовления режущего инструмента и для других целей. Использование металлокерамических сплавов на основе карбидов вольфрама, например сплава победит, в металлообрабатывающей промышленности позволило значительно увеличить производительность станков.

245 246 247

Вы читаете, статья на тему Вольфрам (Wolfram)

Вольфрам — Википедия

Вольфрам
← Тантал \| Рений →

Тугоплавкий прочный металл, стального цвета или белый

Название, символ, номер	Вольфра́м / Wolframium (W), 74
Атомная масса (молярная масса)	183,84(1)^[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Xe] 4f¹⁴ 5d⁴ 6s²
Радиус атома	141 пм
Ковалентный радиус	170 пм
Радиус иона	(+6e) 62 (+4e) 70 пм
Электроотрицательность	2,3 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	W ← W³⁺ 0,11 В W ← W⁶⁺ 0,68 В
Степени окисления	6, 5, 4, 3, 2, 0
Энергия ионизации (первый электрон)	769,7 (7,98) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.)	19,25^[2] г/см³
Температура плавления	3695 K (3422 °C, 6192 °F)^[2]
Температура кипения	5828 K (5555 °C, 10031 °F)^[2]
Уд. теплота плавления	285,3 кДж/кг 52,31^[3]^[4] кДж/моль
Уд. теплота испарения	4482 кДж/кг 824 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	24,27^[5] Дж/(K·моль)
Молярный объём	9,53 см³/моль
Структура решётки	кубическая объёмноцентрированная
Параметры решётки	3,160 Å
Температура Дебая	310 K
Теплопроводность	(300 K) 162,8^[6] Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-33-7

Вольфрам

4f¹⁴5d⁴6s²

Вольфра́м — химический элемент с атомным номером 74 в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, обозначается символом W (лат. Wolframium). При нормальных условиях представляет собой твёрдый блестящий серебристо-серый переходный металл^[5].

Вольфрам — самый тугоплавкий из металлов. Более высокую температуру плавления имеет только неметаллический элемент — углерод, но он существует в жидком виде только при высоких давлениях. При стандартных условиях вольфрам химически стоек.

Название Wolframium перешло на элемент с минерала вольфрамит, известного ещё в XVI в. под названием «волчья пена» — лат. spuma lupi или нем. Wolf Rahm

[5]^[7]. Название было связано с тем, что вольфрам, сопровождая оловянные руды, мешал выплавке олова, переводя его в пену шлаков («пожирал олово как волк овцу»).

В английском и французском языках вольфрам называется tungsten (от швед. tung sten — «тяжёлый камень»). В 1781 году знаменитый шведский химик Карл Шееле, обрабатывая азотной кислотой минерал шеелит, получил жёлтый «тяжёлый камень» (триоксид вольфрама)^{[источник не указан 2556 дней]}. В 1783 году испанские химики братья Элюар сообщили о получении из саксонского минерала вольфрамита как растворимой в аммиаке жёлтой окиси нового металла, так и самого металла

[источник не указан 2556 дней]. При этом один из братьев, Фаусто, был в Швеции в 1781 году и общался с Шееле. Шееле не претендовал на открытие вольфрама, а братья Элюар не настаивали на своём приоритете.

Кларк вольфрама земной коры составляет (по Виноградову) 1,3 г/т (0,00013 % по содержанию в земной коре). Его среднее содержание в горных породах, г/т: ультраосновных — 0,1, основных — 0,7, средних — 1,2, кислых — 1,9.

Вольфрам встречается в природе главным образом в виде окисленных сложных соединений, образованных трёхокисью вольфрама WO₃ с оксидами железа и марганца или кальция, а иногда свинца, меди, тория и редкоземельных элементов. Промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрамат железа и марганца nFeWO₄ · mMnWO₄ — соответственно, ферберит и гюбнерит) и шеелит (вольфрамат кальция CaWO₄). Вольфрамовые минералы обычно вкраплены в гранитные породы, так что средняя концентрация вольфрама составляет 1—2 %.

Месторождения[править | править код]

Наиболее крупными запасами обладают Казахстан, Китай, Канада и США; известны также месторождения в Боливии, Португалии, России, Узбекистане и Южной Корее. Мировое производство вольфрама составляет 49—50 тысяч тонн в год, в том числе в Китае 41, России 3,5; Казахстане 0,7, Австрии 0,5. Основные экспортёры вольфрама: Китай, Южная Корея, Австрия. Главные импортёры: США, Япония, Германия, Великобритания.
Также есть месторождения вольфрама в Армении и других странах.

Wolfram evaporated crystals and 1cm3 cube.jpg

Вольфрамовый порошок

Процесс получения вольфрама проходит через подстадию выделения триоксида WO₃ из рудных концентратов и последующем восстановлении до металлического порошка водородом при температуре ок. 700 °C. Из-за высокой температуры плавления вольфрама для получения компактной формы используются методы порошковой металлургии: полученный порошок прессуют, спекают в атмосфере водорода при температуре 1200—1300 °C, затем пропускают через него электрический ток. Металл нагревается до 3000 °C, при этом происходит спекание в монолитный материал. Для последующей очистки и получения монокристаллической формы используется зонная плавка.

Вольфрам — блестящий светло-серый металл, имеющий самые высокие доказанные температуры плавления и кипения (предполагается, что сиборгий ещё более тугоплавок, но пока что об этом твёрдо утверждать нельзя — время существования сиборгия очень мало). Температура плавления — 3695 K (3422 °C), кипит при 5828 K (5555 °C)^[2]. Плотность чистого вольфрама составляет 19,25 г/см³^[2]. Обладает парамагнитными свойствами (магнитная восприимчивость 0,32⋅10⁻⁹). Твёрдость по Бринеллю 488 кг/мм², удельное электрическое сопротивление при 20 °C — 55⋅10⁻⁹ Ом·м, при 2700 °C — 904⋅10⁻⁹ Ом·м. Скорость звука в отожжённом вольфраме 4290 м/с.

Вольфрам является одним из наиболее тяжёлых, твёрдых и самых тугоплавких металлов^[5]. В чистом виде представляет собой металл серебристо-белого цвета, похожий на платину, при температуре около 1600 °C хорошо поддаётся ковке и может быть вытянут в тонкую нить. Металл обладает высокой устойчивостью в вакууме^[8].

Проявляет валентность от 2 до 6. Наиболее устойчив 6-валентный вольфрам. 3- и 2-валентные соединения вольфрама неустойчивы и практического значения не имеют.

Вольфрам имеет высокую коррозионную стойкость: при комнатной температуре не изменяется на воздухе; при температуре красного каления медленно окисляется в оксид вольфрама (VI). Вольфрам в ряду напряжений стоит сразу после водорода, и в соляной, разбавленной серной и плавиковой кислотах почти нерастворим. В азотной кислоте и царской водке окисляется с поверхности. Растворяется в перекиси водорода.

Легко растворяется в смеси азотной и плавиковой кислот^[9]:

2W+4HNO3+10HF⟶WF6+WOF4+4NO↑+7h3O{\displaystyle {\mathsf {2W+4HNO_{3}+10HF\longrightarrow WF_{6}+WOF_{4}+4NO\uparrow +7H_{2}O}}}

Реагирует с расплавленными щелочами в присутствии окислителей^[10]:

2W+4NaOH+3O2⟶2Na2WO4+2h3O{\displaystyle {\mathsf {2W+4NaOH+3O_{2}\longrightarrow 2Na_{2}WO_{4}+2H_{2}O}}}

W+2NaOH+3NaNO3⟶Na2WO4+3NaNO2+h3O{\displaystyle {\mathsf {W+2NaOH+3NaNO_{3}\longrightarrow Na_{2}WO_{4}+3NaNO_{2}+H_{2}O}}}

Поначалу данные реакции идут медленно, однако при достижении 400 °C (500 °C для реакции с участием кислорода) вольфрам начинает саморазогреваться, и реакция протекает достаточно бурно, с образованием большого количества тепла.

Растворяется в смеси азотной и плавиковой кислоты, образуя гексафторвольфрамовую кислоту H₂[WF₆]. Из соединений вольфрама наибольшее значение имеют: триоксид вольфрама или вольфрамовый ангидрид, вольфраматы, перекисные соединения с общей формулой Me₂WO_X, а также соединения с галогенами, серой и углеродом. Вольфраматы склонны к образованию полимерных анионов, в том числе гетерополисоединений с включением других переходных металлов.

Главное применение вольфрама — как основа тугоплавких материалов в металлургии.

Металлический вольфрам[править | править код]

${\mathsf {W+2NaOH+3NaNO_{3}\longrightarrow Na_{2}WO_{4}+3NaNO_{2}+H_{2}O}}$

Нить накаливания

Тугоплавкость и пластичность вольфрама делают его незаменимым для нитей накаливания в осветительных приборах, а также в кинескопах и других вакуумных трубках.
Благодаря высокой плотности вольфрам является основой тяжёлых сплавов, которые используются для противовесов, бронебойных сердечников подкалиберных и стреловидных оперенных снарядов артиллерийских орудий, сердечников бронебойных пуль и сверхскоростных роторов гироскопов для стабилизации полёта баллистических ракет (до 180 тыс. об/мин).
Вольфрам используют в качестве электродов для аргонно-дуговой сварки.
Сплавы вольфрама, ввиду его высокой температуры плавления, получают методом порошковой металлургии. Сплавы, содержащие вольфрам, отличаются жаропрочностью, кислотостойкостью, твердостью и устойчивостью к истиранию. Из них изготовляют хирургические инструменты (сплав «амалой»), танковую броню, оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетов и двигателей, контейнеры для хранения радиоактивных веществ. Вольфрам — важный компонент лучших марок инструментальных сталей.
Вольфрам применяется в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления в качестве нагревательных элементов. Сплав вольфрама и рения применяется в таких печах в качестве термопары.
Высокая плотность вольфрама делает его удобным для защиты от ионизирующего излучения. Несмотря на бо́льшую плотность по сравнению с традиционным и более дешёвым свинцом, защита из вольфрама оказывается менее тяжёлой при равных защитных свойствах^[11] или более эффективной при равном весе^[12]. Из-за тугоплавкости и твёрдости вольфрама, затрудняющих его обработку, в таких случаях используются более пластичные сплавы вольфрама с добавлением никеля, железа, меди и др.^[13] либо взвесь порошкообразного вольфрама (или его соединений) в полимерной основе^[14].

Соединения вольфрама[править | править код]

Для механической обработки металлов и неметаллических конструкционных материалов в машиностроении (точение, фрезерование, строгание, долбление), бурения скважин, в горнодобывающей промышленности широко используются твёрдые сплавы и композитные материалы на основе карбида вольфрама (например, победит, состоящий из кристаллов WC в кобальтовой матрице; широко применяемые в России марки — ВК2, ВК4, ВК6, ВК8, ВК15, ВК25, Т5К10, Т15К6, Т30К4), а также смесей карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала (марки ТТ для особо тяжёлых условий обработки, например, долбление и строгание поковок из жаропрочных сталей и перфораторное ударно-поворотное бурение крепкого материала). Широко используется в качестве легирующего элемента (часто совместно с молибденом) в сталях и сплавах на основе железа. Высоколегированная сталь, относящаяся к классу «быстрорежущая», с маркировкой, начинающейся на букву Р, практически всегда содержит вольфрам.
Сульфид вольфрама WS₂ применяется как высокотемпературная (до 500 °C) смазка.

Другие сферы применения[править | править код]

Искусственный радионуклид ¹⁸⁵W используется в качестве радиоактивной метки при исследованиях вещества. Стабильный ¹⁸⁴W используется как компонент сплавов с ураном-235, применяемых в твердофазных ядерных ракетных двигателях, поскольку это единственный из распространённых изотопов вольфрама, имеющий низкое сечение захвата тепловых нейтронов (около 2 барн).

Рынок вольфрама^[15][править | править код]

Цены на металлический вольфрам (содержание элемента порядка 99 %) на конец 2010 года составляли около 40—42 долларов США за килограмм, в мае 2011 года составляли около 53—55 долларов США за килограмм. Полуфабрикаты от 58 USD (прутки) до 168 (тонкая полоса). В 2014 году цены на вольфрам колебались в диапазоне от 55 до 57 USD.

Вольфрам не играет значительной биологической роли. У некоторых архебактерий и бактерий имеются ферменты, включающие вольфрам в своем активном центре. Существуют облигатно-зависимые от вольфрама формы архебактерий-гипертермофилов, обитающие вокруг глубоководных гидротермальных источников. Присутствие вольфрама в составе ферментов может рассматриваться как физиологический реликт раннего архея — существуют предположения, что вольфрам играл роль в ранних этапах возникновения жизни^[16].

Пыль вольфрама, как и большинство других видов металлической пыли, раздражает органы дыхания.

Известны изотопы вольфрама с массовыми числами от 158 до 192 (количество протонов 74, нейтронов от 84 до 118), и более 10 ядерных изомеров.^[17]

Природный вольфрам состоит из смеси пяти изотопов (¹⁸⁰W — 0,12(1)%, ¹⁸²W — 26,50(16) %, ¹⁸³W — 14,31(4) %, ¹⁸⁴W — 30,64(2) % и ¹⁸⁶W — 28,43(19) %)^[17]. В 2003 открыта^[18] чрезвычайно слабая радиоактивность природного вольфрама (примерно два распада на грамм элемента в год), обусловленная α-активностью ¹⁸⁰W, имеющего период полураспада 1,8⋅10¹⁸ лет^[19].

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047—1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ Tungsten: physical properties (англ.). WebElements. Дата обращения 17 августа 2013.
↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 6-134. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
↑ См. обзор измерений в: Tolias P. (2017), «Analytical expressions for thermophysical properties of solid and liquid tungsten relevant for fusion applications», arΧiv:1703.06302
↑ ¹ ² ³ ⁴ Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 418. — 623 с. — 100 000 экз.
↑ Теплофизические свойства вольфрама
↑ Большая советская энциклопедия Гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Сов. энцикл., 1969 – 1978
↑ Титан — металл будущего (рус.).
↑ Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — С. 347.
↑ Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — С. 348.
↑ Brian Wheeler. Tungsten Shielding Helps at Fukushima Daiichi (неопр.). Power Engineering Magazine (1 июля 2011).
↑ Murata Taisuke, Miwa Kenta, Matsubayashi Fumiyasu, Wagatsuma Kei, Akimoto Kenta, Fujibuchi Toshioh, Miyaji Noriaki, Takiguchi Tomohiro, Sasaki Masayuki, Koizumi Mitsuru. Optimal radiation shielding for beta and bremsstrahlung radiation emitted by 89Sr and 90Y: validation by empirical approach and Monte Carlo simulations // Annals of Nuclear Medicine. — 2014. — 10 мая (т. 28, № 7). — С. 617—622. — ISSN 0914-7187. — DOI:10.1007/s12149-014-0853-6. [исправить]
↑ Kobayashi S., Hosoda N., Takashima R. Tungsten alloys as radiation protection materials // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. — 1997. — Май (т. 390, № 3). — С. 426—430. — ISSN 0168-9002. — DOI:10.1016/S0168-9002(97)00392-6. [исправить]
↑ Soylu H. M., Yurt Lambrecht F., Ersöz O. A. Gamma radiation shielding efficiency of a new lead-free composite material // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. — 2015. — 17 марта (т. 305, № 2). — С. 529—534. — ISSN 0236-5731. — DOI:10.1007/s10967-015-4051-3. [исправить]
↑ по данным «Цены на вольфрам»
↑ Федонкин М. А. Сужение геохимического базиса жизни и эвкариотизация биосферы: причинная связь // Палеонтологический журнал. — 2003. — № 6. — С. 33—40
↑ ¹ ² Audi G., Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S. The Nubase2016 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2017. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030001-1—030001-138. — DOI:10.1088/1674-1137/41/3/030001. — Bibcode: 2017ChPhC..41c0001A.
↑ F. A. Danevich et al. α activity of natural tungsten isotopes (англ.) // Phys. Rev. C : journal. — 2003. — Vol. 67. — P. 014310. — DOI:10.1103/PhysRevC.67.014310.
↑ C. Cozzini et al. Detection of the natural α decay of tungsten (англ.) // Phys. Rev. C : journal. — 2004. — Vol. 70. — P. 064606. — DOI:10.1103/PhysRevC.70.064606.