טונגסטן: נכסים, ייצור, יישומים וסגסוגות

טונגסטן היא מתכת עמומה בצבע כסף, עם נקודת ההתכה הגבוהה ביותר של כל מתכת טהורה. ידוע גם בשם וולפרם, ממנו לוקח האלמנט את הסמל שלו, W, טונגסטן עמיד יותר בפני שברים מאשר יהלום והוא הרבה יותר קשה מפלדה.

תכונותיו הייחודיות של מתכת עקשן - כוחה ויכולתו לעמוד בטמפרטורות גבוהות - הופכות אותו לאידיאלי עבור יישומים מסחריים ותעשייתיים רבים.

• סמל אטומי: W
• מספר אטומי: 74
• קטגוריית אלמנטים: מעבר מתכת
• צפיפות: 19.24 גרם / סנטימטר³
• נקודת התכה: 3422 מעלות צלזיוס
• נקודת רתיחה: 5555 מעלות צלזיוס
• הקשיות של מו: 7.5

טונגסטן מופק בעיקר משני סוגים של מינרלים, וולפרמיט, ושליט. עם זאת, מיחזור טונגסטן מהווה גם כ -30% מההיצע העולמי. סין היא היצרנית הגדולה ביותר בעולם של המתכת, ומספקת מעל 80% מהאספקה ​​העולמית.

לאחר שעיבוד עפרות טונגסטן עבר עיבוד והפרדה, נוצר הצורה הכימית, ammonium paratungstate (APT). ניתן לחמם את APT עם מימן ליצירת תחמוצת טונגסטן או יגיב עם פחמן בטמפרטורות מעל 1050 מעלות צלזיוס לייצור מתכת טונגסטן.

היישום העיקרי של טונגסטן במשך למעלה ממאה שנה היה כנימה בנורות ליבון. מסוממים בכמויות קטנות של סיליקט אלומיניום, אבקת טונגסטן מועתמת בטמפרטורה גבוהה לייצר את חוט הניצב שנמצא במרכז נורות הדלקת מיליוני בתים מסביב עולם.

בשל יכולתו של טונגסטן לשמור על צורתו בטמפרטורות גבוהות, משמשים כיום גם חוטי טונגסטן במגוון של יישומים ביתיים, כולל מנורות, זרקורים, גופי חימום בתנורים חשמליים, מיקרוגלים ורנטגן צינורות.

הסובלנות של המתכת לחום אינטנסיבי הופכת אותו גם לאידיאלי עבור צמד תרמי ומגעים חשמליים בתנורי קשת חשמליים וציוד ריתוך. יישומים הדורשים מסה או משקל מרוכז, כמו משקולות נגדיות, שוקעי דייגים וחצים משתמשים לרוב בטונגסטן בגלל צפיפותה.

טונגסטן קרביד מיוצר באמצעות קשירת אטום טונגסטן אחד עם אטום פחמן יחיד (המיוצג על ידי הסמל הכימי WC) או שני אטומי טונגסטן עם אטום פחמן יחיד (W2C). זה נעשה על ידי חימום אבקת טונגסטן בפחמן בטמפרטורות של 2550 עד 2900 מעלות (1400 מעלות צלזיוס עד 1600 מעלות צלזיוס) בזרם של גז מימן.

על פי סולם הקשיות של מו (מדד ליכולתו של חומר אחד לגרד אחר), לטונגסטן קרביד יש קשיות של 9.5, רק מעט נמוכה יותר מיהלום. מסיבה זו, סינטר טונגסטן (תהליך הדורש לחיצה וחימום של צורת האבקה בטמפרטורות גבוהות) לייצור מוצרים המשמשים לעיבוד וחיתוך.

התוצאה היא חומרים שיכולים לפעול בתנאים של טמפרטורה ולחץ גבוהה, כמו מקדחות, כלי מחרטה, חותכי כרסום ותחמושת חודרת שריון.

קרביד מלט מיוצר באמצעות שילוב של טונגסטן קרביד ו קובלט אבקה. הוא משמש גם לייצור כלים עמידים בפני שחיקה, כמו אלה המשמשים בתעשיית הכרייה. המכונה המשעממת במנהרה ששימשה לחפירת מנהרת התעלה המחברת בין בריטניה לאירופה, הוצגה למעשה כמעט 100 קצות קרביד מלטים.

ניתן לשלב מתכת טונגסטן עם מתכות אחרות כדי להגביר את חוזקם ועמידותם בלאי קורוזיה. פלדהסגסוגות מכילים לעתים קרובות טונגסטן עבור תכונות מועילות אלה. סטל המשמש ביישומים במהירות גבוהה - אלה המשמשים בכלי חיתוך ועיבוד שבבי כמו להבי מסור - מכיל כ -18% טונגסטן.

סגסוגות פלדת טונגסטן משמשות גם בייצור חרירי מנוע טילים, אשר חייבים להיות בעלי תכונות עמידות בחום גבוהה. סגסוגות טונגסטן אחרות כוללות סטליט (קובלט, כרום וטונגסטן) המשמשת במיסב ובוכנות בגלל עמידותו ו עמידות בפני שחיקה, והבימת, המיוצרת על ידי סינון אבקת סגסוגת טונגסטן ומשמשת בתחמושת, חביות חץ וגולף מועדונים.

סגסוגות סופר עשוי קובלט, ברזל או ניקל, יחד עם טונגסטן, ניתן להשתמש בהם כדי לייצר להבי טורבינה לכלי טיס.