Tungsten: aplikasi, sifat dan karakteristik kimia

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Ibu alam telah memperkaya umat manusia dengan unsur-unsur kimia yang bermanfaat. Beberapa dari mereka tersembunyi di perutnya dan terkandung dalam jumlah yang relatif kecil, tetapi signifikansinya sangat signifikan. Salah satunya adalah tungsten. Penggunaannya karena sifat khusus.

Asal cerita

Abad XVIII - abad penemuan tabel periodik - menjadi fundamental dalam sejarah logam ini.

Sebelumnya, keberadaan zat tertentu, yang merupakan bagian dari batuan mineral, diterima, yang mencegah peleburan logam yang diperlukan dari mereka. Misalnya, mendapatkan timah sulit jika bijihnya mengandung unsur seperti itu. Perbedaan suhu leleh dan reaksi kimia menghasilkan pembentukan terak busa, yang mengurangi jumlah hasil timah.

Pada abad VIII, logam ini berturut-turut ditemukan oleh ilmuwan Swedia Scheele dan saudara-saudara Spanyol Eluard. Hal ini terjadi sebagai hasil percobaan kimia pada oksidasi batuan mineral - scheelite dan wolframite.

Terdaftar dalam sistem periodik unsur berdasarkan nomor atom 74. Logam tahan api yang langka dengan nomor atomdengan massa 183,84 adalah tungsten. Penggunaannya karena sifat-sifat yang tidak biasa ditemukan selama abad ke-20.

Di mana mencarinya?

Dalam hal jumlah di perut bumi, itu "berpenduduk jarang" dan menempati urutan ke-28. Ini adalah komponen dari sekitar 22 mineral yang berbeda, tetapi hanya 4 di antaranya yang penting untuk ekstraksi: scheelite (mengandung sekitar 80% trioksida), wolframite, ferberite dan hubnerite (masing-masing mengandung 75-77%). Komposisi bijih paling sering mengandung kotoran, dalam beberapa kasus "ekstraksi" paralel dari logam seperti molibdenum, timah, tantalum, dll. dilakukan. Deposit terbesar ada di China, Kazakhstan, Canada, USA, ada juga di Russia, Portugal, Uzbekistan.

Bagaimana mereka mendapatkannya?

Karena sifat khusus, serta kandungan batu yang rendah, teknologi untuk mendapatkan tungsten murni cukup rumit.

1. Pemisahan magnetik, pemisahan elektrostatik atau flotasi untuk memperkaya bijih hingga konsentrasi oksida tungsten 50-60%.
2. Isolasi 99% oksida melalui reaksi kimia dengan reagen basa atau asam dan pemurnian bertahap dari endapan yang dihasilkan.
3. Reduksi logam dengan karbon atau hidrogen, keluaran bubuk logam yang sesuai.
4. Produksi briket ingot atau bubuk sinter.

Salah satu tahapan penting dalam produksi produk metalurgi adalah metalurgi serbuk. Ini didasarkan pada pencampuran logam tahan api bubuk, pengepresan dan sintering selanjutnya. Dengan cara ini, sejumlah besar paduan yang penting secara teknologi diperoleh, termasuk tungsten karbida, yang aplikasinya ditemukan terutama dalam produksi industri alat pemotong dengan peningkatan daya dan daya tahan.

Sifat fisika dan kimia

Tungsten adalah logam tahan api dan berat berwarna perak dengan kisi kristal yang berpusat pada tubuh.

• Titik leleh - 3422.
• Titik didih - 5555.
• Kepadatan - 19,25 g/cm3.

Ini adalah penghantar arus listrik yang baik. Tidak membuat magnet. Beberapa mineral (seperti scheelite) berpendar.

Tahan terhadap asam, zat agresif pada suhu tinggi, korosi dan penuaan. Tungsten juga berkontribusi pada penonaktifan pengaruh kotoran negatif pada baja, peningkatan ketahanan panas, ketahanan korosi, dan keandalannya. Penggunaan paduan besi-karbon tersebut dibenarkan oleh kemampuan manufaktur dan ketahanan ausnya.

Sifat mekanik dan teknologi

Tungsten adalah logam yang keras dan tahan lama. Kekerasannya 488 HB, kekuatan tarik 1130-1375 MPa. Saat dingin, itu bukan plastik. Pada suhu 1600, plastisitas meningkat ke keadaan kerentanan mutlak terhadap perlakuan tekanan: penempaan, penggulungan, penarikan. Diketahui bahwa 1 kg logam ini memungkinkan untuk menghasilkan benang dengan panjang total hingga 3 km.

Pemesinan sulit karena kekerasan yang berlebihan dankerapuhan. Untuk pengeboran, pembubutan, penggilingan, bahan tungsten-kob alt karbida digunakan, dibuat dengan metalurgi serbuk. Lebih jarang, pada kecepatan rendah dan kondisi khusus, alat yang terbuat dari baja tungsten paduan berkecepatan tinggi digunakan. Prinsip pemotongan standar tidak berlaku, karena peralatan sangat cepat aus, dan tungsten yang diproses retak. Teknologi berikut diterapkan:

1. Perlakuan kimia dan impregnasi lapisan permukaan, termasuk penggunaan perak untuk tujuan ini.
2. Memanaskan permukaan dengan bantuan tungku, nyala gas, arus listrik 0,2 A. Suhu yang diizinkan di mana ada sedikit peningkatan plastisitas dan, karenanya, peningkatan pemotongan, adalah 300-450.
3. Pemotongan tungsten dengan bahan yang dapat melebur.

Mengasah dan menggiling harus dilakukan menggunakan alat berlian dan siku, lebih jarang korundum.

Pengelasan logam tahan api ini dilakukan terutama di bawah aksi busur listrik, tungsten atau elektroda karbon dalam gas inert atau pelindung cair. Pengelasan kontak juga dimungkinkan.

Elemen kimia khusus ini memiliki karakteristik yang membuatnya menonjol dari yang lain. Jadi, misalnya, ditandai dengan ketahanan panas dan ketahanan aus yang tinggi, ini meningkatkan kualitas dan sifat pemotongan baja paduan yang mengandung tungsten, dan titik lelehnya yang tinggi memungkinkan untuk menghasilkan filamen untuk bola lampu dan elektroda untuk pengelasan.

Aplikasi

Kelangkaan, keanehan, dan kepentingan menentukan penggunaan yang luas dalam teknologi modern dari logam yang disebut Tungsten - tungsten. Properti dan aplikasi membenarkan tingginya biaya dan permintaan. Titik leleh tinggi, kekerasan, kekuatan, ketahanan panas dan ketahanan terhadap serangan kimia dan korosi, ketahanan aus dan fitur pemotongan adalah kartu truf utamanya. Kasus penggunaan:

1. Filamen.
2. Pemaduan baja untuk mendapatkan paduan besi-karbon berkecepatan tinggi, tahan aus, tahan panas dan tahan panas, yang digunakan untuk produksi bor dan alat lainnya, pelubang, pegas dan pegas, rel.
3. Produksi paduan keras "bubuk", terutama digunakan sebagai alat pemotongan, pengeboran, atau pengepresan yang sangat tahan aus.
4. Elektroda untuk TIG dan pengelasan resistansi.
5. Produksi suku cadang untuk sinar-X dan teknik radio, berbagai lampu teknis.
6. Cat bercahaya khusus.
7. Kawat dan suku cadang untuk industri kimia.
8. Berbagai hal kecil yang praktis, misalnya jig untuk memancing.

Berbagai paduan yang mengandung tungsten semakin populer. Cakupan bahan semacam itu terkadang mengejutkan - dari teknik berat hingga industri ringan, di mana kain dengan sifat khusus (misalnya, tahan api) dibuat.

Tidak ada materi universal. Setiap elemen yang dikenal dan paduan yang dibuat dibedakan oleh keunikan dan kebutuhannya untuk bidang kehidupan dan industri tertentu. Namun, beberapa dari mereka memiliki sifat khusus yang memungkinkan proses yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan. Salah satu logam tersebut adalah tungsten. Penerapannya tidak cukup luas, seperti baja, tetapi setiap opsi sangat berguna dan diperlukan bagi umat manusia.