Вольфрам – полезные свойства и особенности металла  

Светло-серый металл, обладающий очень высокой твёрдостью, тугоплавкостью и тяжестью – это вольфрам. Вдобавок к этому он имеет очень высокую химическую стойкость.

Как был открыт

Знакомство людей с вольфрамом датируется эпохой Средневековья.

Старатели

Вольфрам получали еще европейские старатели при восстановлении олова. Но его считали «мусором», засоряющим ценный элемент. Под влиянием вольфрамовой руды в процессе восстановления часть олова превращалась в шлак, уменьшая долю чистого вещества.

Отсюда присказка, которая появилась у старателей: «Вольфрам сжирает олово, как волк овечку».

Наука

История открытия вольфрама связана с несколькими учеными-химиками:

• В середине 18 века швед Аксель Фредерик Кронштедт открыл тяжелый металл, названый им Tung Sten (по-шведски – тяжелый камень).
• Через 30 лет за дело взялся его соотечественник, член академии наук страны Карл Шееле. Свободное от работы в аптеке время он отдавал экспериментам в домашней лаборатории. Его считают «отцом» не только вольфрама. В списке также барий, марганец, кислород, хлор. Из вольфрамовой руды (тунгстена) он выделил соль кислоты, не числящейся в реестрах.
• Дальнейшую работу над соединением доверил испанским коллегам братьям Элюар. Которые и получили новый элемент.

Название и символ металла – Wolframium и W – предложил Йенс Якоб Берцелиус.

Этимология названия вольфрама имеет немецкие корни: Wolf Rahm («волчий крем/сливки»).

А тунгстен переименовали в честь ученого – в шеелит.

Уловистая «ведьма» без пайки

«Ведьма» – конусная мормышка с несколькими независимо укрепленными крючками в верхней части тела.

Инструменты:

• настольный точильный станок мощностью 800-1000 вт;
• гравировальная бормашина;
• шуруповерт;
• абразивный круг для станка из карбида кремния или электрокорунда мелкой, или средней зернистости любого диаметра толщиной от 20мм;
• мини круг с алмазным напылением для гравировальной бормашины диаметром 16; 25 мм;
• небольшие круглогубцы;
• молоточек;
• пассатижи.

Материалы:

• вольфрамовый электрод;
• железистая упругая проволока 0,2-0,4 мм;
• рыболовные крючки с длинным цевьем 3 шт;

Изготовление

Параметры заточенных электродов или сами электроды могут не устроить рыболова. В таком случае следует заточить электрод по своему вкусу.

Заточка электрода по методу опытных сварщиков

Существует быстрый метода заточки электродов под любой конус. Следует производить заточку на заточном или точильном станке с абразивным кругом и с использованием шуруповерта.

Электрод в патроне шуруповерта располагают в одной плоскости с абразивным кругом под нужным углом. При вращении абразивного круга и шуруповерта происходит быстрая заточка вольфрамового электрода.

Острие можно тем же способом быстро сточить и закруглить по своему желанию.

Инструкция по формированию тела мормышки

1. Делается глубокий круговой надрез в месте образования шапочки мормышки острым краем абразивного круга при одновременном вращении круга и электрода, установленного в патроне шуруповерта – таким образом формируется шапочка ведьмы.
2. Протачивается под шапочкой на цилиндрической части (1-3 мм) мормышки гравировальной бормашиной мини кругом с алмазным напылением (диаметр круга 16 или 25 мм) круговой канал глубиной и шириной 0,4-0,8 мм для крепления проволоки.
3. Протачивается тем же кругом нижние равноудаленные вертикальные каналы для крючков 3 шт. (углы 120°).
4. Протачивается тем же кругом два вертикальных оппозитных канала для крепления проволоки через шапочку.
5. Делаются углубления в местах крепления крючков карбид-вольфрамовым сверлом на величину, необходимую для свободного вращения крючков (сверлить следует с омыванием места сверления молоком).
6. Отломить тело мормышки от электрода.



7. Зажав мормышку плоскогубцами закруглить шапочку мормышки на станке.
8. Продеть в ушки крючков железистую проволоку диаметром 0,2-0,4 мм.
9. Поместить проволоку с крючками на горизонтальный канал, распределить крючки на места посадки.
10. Компактно скрутить проволоку по месту верхнего вертикального канала.
11. Для образования колечка на шапочке для крепления мормышки к леске можно скрутить проволоку на середине шапочки, или в том же месте несколько раз продеть проволоку через небольшое заводное колечко.
12. Перекинуть проволоку через шапочку на противоположную сторону, продеть в противоположный верхний вертикальный канал, загнуть в противоположном направлении и острым краем молоточка застучать место изгиба.
13. Несколько раз как можно компактнее окрутить конец проволоки вокруг той-же проволоки. Для получения хорошего натяжения проволоки через шапочку следует докрутить плоскогубцами проволоку колечка на шапочке.

Мнение эксперта

Книпович Николай Михайлович

Зоолог, гидробиолог. Увлекаюсь рыбалкой на профессиональном уровне.

Важно! Красить мормышку следует перед одеванием проволоки с крючками.

Несмотря на долгое описание процесса изготовления, мормышка своими руками изготавливается довольно быстро (при достаточном опыте за 30-40 мин), поскольку все операции просты и не отнимают много времени.

Цинкование

Изготовление тела мормышки – трудоемкий, длительный, но не сложный процесс. Телу мормышке самоделке механической обработкой можно придать практически любую желаемую форму. Трудности возникают при припаивании крючка к телу.

Цинкование – более надежный способ обработки вольфрамовой мормышки для пайки крючков к телу мормышки, чем омеднение.

Для оцинковки методом втирания цинка понадобятся:

• цинковый анод «+». Цинковый анод можно изготовить из корпуса пальчиковой батарейки;
• зарядное устройство для некоторых гаджетов 12в, 2 А;
• щелочной раствор (подойдет жидкость из щелочного аккумулятора). Можно использовать насыщенный раствор пищевой соды или мыльный раствор, но скорость процесса уменьшиться;
• цинковые белила – источник оксида цинка;
• пластмассовая емкость с большим количеством мелких дырочек;
• большой железный гвоздь в оплетке из изоленты в качестве катода «–»;
• провода электрические медные 0,5 в оплетке;
• «крокодилы» – специальные зубчатые прищепки – клеммы 2 шт.;

Сборка схемы

1. В щелочной раствор поместить цинковые белила. Дать раствору отстоятся 2 часа.
2. Зачистить концы двух проводов и подсоединить одним концом к крокодилам, другим к зарядному устройству на плюс и на минус.
3. Минусовым крокодилом зажать цинковый катод «-» – железный гвоздь в оплетке из изоленты.
4. Плюсовым крокодилом зажать анод «+» – корпус пальчиковой батареи;
5. Вольфрамовые мормышки поместить в пластмассовую емкость с дырками.
6. Опустить емкость в банку с щелочным раствором так, чтобы раствор полностью покрыл мормышки.
7. Включить зарядное устройство.

Мнение эксперта

Книпович Николай Михайлович

Зоолог, гидробиолог. Увлекаюсь рыбалкой на профессиональном уровне.

Важно! Нельзя допускать контакта анода и катода. Это приведет к выходу из строя зарядного устройства.

8. Через одну минуту гвоздем начать активно перемешивать мормышки в течении пяти-шести минут, пока тела мормышек не изменят цвет.



9. После этого промыть водой и поместить мормышки в емкость с паяльной кислотой.
10. Через минуту вытащить мормышку из емкости и залудить оловянно-свинцовым припоем.

Теперь к вольфрамовой мормышке можно припаивать залуженное цевье рыболовного крючка.

Как представлен в природе

Самородный цветной металл вольфрам на планете не встречается. Он представлен в виде руды либо минералов.

Руды состоят из соединений вольфрама с железом, марганцем, кальцием, иногда другими элементами, включая редкоземельные.

Минералы – это вкрапления в граниты (до 2%). Из них промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрам с железом и марганцем) и шеелит (с кальцием).

Каждая тонна земной коры содержит 1,30 г вольфрама.

Маркировка вольфрамовых электродов

Принципиально! Маркировка вольфрамовых электродов нужна спецам, так как содержит в для себя весь список черт и применяемых металлов как при изготовлении электрода, так и пригодных для сварки.

Установленная и принятая маркировка для удобства различается по обозначению и цвету.

К вольфрамовым электродам применяется последующая маркировка:

1. WP (цвет зеленоватый) – тут электрод фактически вполне состоит из вольфрама. Его содержание составляет 99,5%. Используют для сварки магния и алюминия. Вероятное внедрение электрода представленной маркировки заключается в сварке синусоидальным током. Для защиты употребляют два вида газа: аргон и гелий.
2. WC-20 (сероватый) – на 2% состоит из оксида церия. Относятся к всепригодным электродам, так как употребляются в сварке с переменным током и с применением положительной полярности. Задействуются в соединении трубопроводов в неповоротных соединениях.
3. WL-15, WL-20 (голубий) – тут имеется примесь лантана, которая дозволяет достигнуть устойчивой дуги, и повторный розжиг, что делает электрод данной марки нередко применяемым в индустрии. Не считая того, применение в электроде лантана способно прирастить рабочий ток и уменьшить износ вполовину. Швы, произведенные при помощи представленного вида электрода, долговечны и наименее загрязнены. Для работы электроду нужно придать сферичную форму конца.
4. WT-20 (красноватый) – тут в состав заходит торий. Как уже было описано выше, его пыль при работе несколько небезопасна для здоровья человека. Невзирая на данный факт, представленную маркировку время от времени употребляют почаще, чем электроды, фактически вполне состоящие из вольфрама. Эта изюминка разъясняется хорошими качествами тория, способного за считаные секунды соединить самые «привередливые» сплавы. При работе рекомендуется употреблять неизменный ток, так как при синусоидальном использовании тока приобретенная дуга может прыгать по свариваемой поверхности. Такие проблемы допускать недозволено.
5. WZ-8 (белоснежный) – тут имеется наименее процента оксида циркония. При работе нужно пристально смотреть за чистотой. Рекомендуется употреблять переменный ток. Перед внедрением следует придать электроду сферическую форму конца. Лучше использовать для сварки алюминия.
6. WY-20 (синий) – вольфрамовые электроды с узким покрытием иттрия. Их принято считать самыми устойчивыми электродами, потому используют их часто для сварки ответственных и принципиальных конструкций.

При выбирании электродов нужно обусловиться с способом сварки и качествами свариваемого сплава, поэтому как для соединения одной конструкции могут потребоваться несколько типов и маркировок вольфрамовых электродов.

Интересно почитать: Как правильно выбрать шуруповерт аккумуляторный для дома?

Физико-химические характеристики

Чистый вольфрам – в числе первых по плотности, твердости, первый по температуре плавления и кипения среди металлов. Эти физические свойства дополняет химическая стойкость даже при запредельных температурах.

При 1580°C легко куется, вытягивается до тонкой проволоки.

Данные преимущества создает структура вещества.

На воздухе с относительной влажностью менее 60% сопротивление металла коррозии стопроцентное.

Вольфрамовая сталь

Значение слова Вольфрамовая сталь по словарю Брокгауза и Ефрона: Вольфрамовая сталь

— Содержание в стали вольфрама присваивает ей значительную твердость и приметно увеличивает температуру плавления. Применяется она для рессор, снарядов, валютных шифанеров, для режущих инструментов (с присадкой молибдена — «самозакаливающаяся» сталь) и т. д. В общем можно различать два класса В. стали: бедную и богатую вольфрамом. При содержании вольфрама до 10 % сталь с 0,2 % С по микроструктуре близка к обычной стали; при высшем содержании вольфрама возникает в стали целый ряд кристаллических включений, препятствующих, напр. прокатке. При 0,8 % С кристаллы эти являются уже при 5 % W. По составу они представляют, возможно, C + W. Бедная вольфрамом сталь — по микроструктуре перлитическая, владеет качествами, подобными обычной стали, лишь, при том же содержании С, временное сопротивление, предел упругости и твердость больше, а удлинение, уменьшение площади поперечного сечения при разрыве и сопротивление удару тем меньше, чем больше W; разница эта время от времени достаточно значительна. Закалку и отжиг таковая сталь воспринимает посильнее обычной. Богатая вольфрамом сталь со включениями карбида владеет, при том же содержании С, наименьшим временным сопротивлением и пределом упругости, чем предшествующая. Сопротивление удару практически не зависит от содержания С и W. Закалка при 850° вызывает очень тонкое возникновение мартенсита; она очень наращивает временное сопротивление, предел упругости и твердость таковой В. стали. А. М.

Вольфрамовая бронза Вольфрамовая сталь Вольфсбергит

Интересно почитать: Микропаяльник своими руками на 5 вольт

Технология получения

Вольфрамовые руды из разных мест добычи содержат 0,3-2,5% оксида металла. Поэтому промышленное получение продукта из руды начинается на обогатительных предприятиях.

Это многоступенчатый процесс:

• Дробление руды.
• Шлифовка.
• Флотация.
• Обжиг.

Содержание полезных компонентов увеличивается до 60%:

• Чистоту концентрата повышают, расщепляя примеси гидроксидом натрия и задействуя метод ионообменной экстракции.
• До порошка восстанавливают при 650-700°C в водородистой среде.

Тугоплавкость оказалась недостатком, исключающим классическую плавку.

Твердые формы создают методом порошковой металлургии:

• Порошок спрессовывают.
• Спекание проводят при 1250-1300°C в водороде.
• Воздействуют электричеством.
• Нагревают до 3000°C, добиваясь монолитного спекания.

Сферы внедрения

Вольфрамовая проволока употребляется в различных сферах производства и народного хозяйства. Ее используют для производства спиралей и пружинных частей, созданных для лампочек накаливания.

Вольфрам-рениевую разновидность (ВРН) используют для производства траверсов.

Вольфрам является тугоплавким сплавом, потому проволочная продукция на его базе неподменна при разработке частей сопротивления в нагревательных устройствах. Она содержится в термоэлектрических преобразователях, петлевых подогревателях.

Процесс производства вольфрамового металлопроката достаточно непростой с задействованием методик порошковой металлургии. Она пользуется большенный популярностью в электротехнической индустрии и радиотехнике. Ее интенсивно употребляют при разработке телевизионных ЖК-экранов. Более нужна проволочная продукция, представляющая собой ангидрид вольфрама и получающаяся из солей этого сплава.

На ее базе делают детали рентгеновской техники, которая при эксплуатации подвергается вибрациям и сильному нагреванию. Сетки и фильтрующие механизмы на ее базе используют в хим индустрии.

Номенклатура марок металла

На основе вольфрама или с его участием металлурги выплавляют продукт десятков наименований и марок.

Среди самых распространенных – чистый вольфрам (ВЧ) и сплав с рением (ВР).

Классификация марок вольфрама основывается на составе присадок:

Черта сплавов

Самое принципиальное соединение — карбид вольфрама. У него весьма высочайшая температура плавления — 2780 °C. Он употребляется для того, чтоб созодать части электронных цепей, режущих инструментов, металлокерамики и «цементированного» карбида.

Металлокерамика — это материал из керамики и сплава. Керамика — глинистый материал. Металлокерамику употребляют там, где весьма высочайшие температуры действуют в течение долгого времени. К примеру, части ракетного либо реактивного мотора делаются конкретно из неё.

«Цементированный» карбид делается путём соединения карбида вольфрама к другому сплаву. Продукт весьма прочен и остаётся крепким в условиях больших температур. Конкретно «цементированные» карбиды употребляются для бурения тоннелей. Инструменты, изготовленные из такового материала, могут работать на скоростях в 100 раз больше, чем подобные инструменты, изготовленные из стали (например, свёрла их такового материала могут выдержать огромную температуру, чем свёрла из стали, а, как следует, и интенсивность их использования быть может выше).

Как используется

Свойства вольфрама обозначили главного потребителя. Это металлургия. Она создает конечный продукт и исходники для других отраслей промышленности.

Порошковый вольфрам – основа либо компонент твердых, жаропрочных износоустойчивых сплавов, премиальных марок сталей.

Металл, сплавы

Из тугоплавкого металла и сплавов создают широкий ассортимент продукции:

• Узлы и детали авиационных, ракетных двигателей.
• Элементы электровакуумных приборов (кинескопы, нити накаливания).

  

• Нагреватели вакуумных печей.
• Электроды для аргонно-дуговой сварки. Они не плавятся, создают прочный сварной шов. Пригодны для материалов любого состава (цветные металлы, легированные стали, другие).
• Емкости для радиоактивных продуктов. Здесь решающими оказались преимущества металла перед свинцом.
• Хирургический инструментарий.

Характеристики металла подошли оборонному комплексу: танковая, торпедная броня, крупнокалиберные снаряды, пули. А также суперскоростные роторы гироскопов, контролирующих траекторию полета баллистических ракет.

Соединения

Обширен спектр применения вольфрамовых соединений:

• Без дителлурида невозможно преобразование тепла в электричество.
• Карбид – основа сплавов и композитов для механической обработки металлов и неметаллов. У горнодобытчиков, нефтяников, газовиков – для бурения скважин.
• Сульфид – термостойкая (до 500°C) смазка.
• Трехокись – материал для создания электролита топливных элементов, работающих при повышенных температурах.

Соединения вольфрама закупают производители лаков, красок, текстиля.

Другие формы

Изотоп W184 – компонент сплавов с изотопами урана. Из них делают ракетные двигатели на ядерном топливе.

Радионуклид искусственного происхождения (W185) востребован как детектор излучений (включая рентгеновское) ядерным сегментом физики и медицины.

Индивидуальности

Для производства вольфрамовой проволоки – ГОСТ 18903-73 – используют кованые прутки. В процессе волочения осуществляется постепенное снижение температурного режима. Опосля этого изделие очищают за счет отжига и электролитической полировки.

Сырьем для производства данной разновидности проволочной продукции служит самый тугоплавкий сплав. Этот материал жароустойчив и прочен, ему не жутки кислотные и щелочные среды. Подобные свойства разрешают использовать вольфрамовую проволоку для выпуска деталей, созданных для эксплуатации в условиях нагрева, вследствие чего же они не утрачивают начальных параметров.

Соответствующие для этого вида проволочной продукции механические характеристики (завышенная твердость, устойчивость к износу в процессе нагревания, низкое значение температурного расширения), превосходящие почти все подобные материалы, делают вольфрамовые изделия весьма нужными.

Данную разновидность металлопроката различает высочайший модуль упругости, отменное омическое сопротивление, отменная термическая проводимость. Это долговременный и надежный в использовании материал, способный переносить экстремальные эксплуатационные условия, что делает его неподменным в разных производственных отраслях.

Насчитывается несколько марок таковой проволоки. Систематизацию делают в согласовании с поперечником сечения и процентным соотношением вольфрама в составе материала.

Поперечник проволоки может составлять от 12,5 до 500 мкм.

Более нужна марка ВА. Марку ВРН используют для производства катодов электрических устройства.

Спросом также пользуются марки вольфрамового металлопроката ВМ, ВТ.

Конкретно марка описывает сферу внедрения материала.

Чем ценится нихромовая проволока

Проволока из нихрома обладает следующими ценными качествами:

Такая проволока используется в таких местах, где от металла требуются самые качественные характеристики, надежность и высокая прочность.

Благодаря сочетанию пластичности с высоким пределом текучести, а также стойкости к сильным агрессивным веществам, нихром очень востребован

в индустриальном производстве. Именно он занимает на современном рынке бытового и промышленного электрического оборудования одно из первых мест.

Кроме этого, нихромовая проволока применяется в ряде промышленных отраслей, в которых используются электронагревательные печи. Она также применяется в электрических печах

, которые нагреваются до очень высоких температур, в различных аппаратах, обладающих тепловым воздействием и в печах, используемых для обжига и сушки. Также она находит применение в качестве нагревательного и резисторного элемента.

В основном такое изделие из нихрома применяют везде

, где требуется стойкость к высоким температурам, жаре и химикатам, то есть в агрессивных средах.

Также она используется в приборах, для которых необходима высокая степень надежности, таких как резисторы, узлы сопротивления и реостаты.

Нихромовая проволока нашла свое применение не только в промышленности, но и в быту, и используется:

• для станков, которые нарезают пенопласт;
• в приспособлении для выжигания по дереву;
• в системе обогрева автомобильных стекол и зеркал заднего вида;
• в простых бытовых обогревателях;
• в самодельных сварочных аппаратах .

Использование вольфрама

Использование вольфрама встречается в следующих областях:

• Жаропрочные и износостойкие сплавы основываются на тугоплавкости вещества. В промышленности такие соединения химического вещества используются с хромом и кобальтом, которые по-другому именуются стеллитами. Их путём наплавки наносят на изнашиваемую область деталей у промышленных автомобилей.
• Тяжёлые и контактные сплавы — это смеси из серебра, меди, а также вольфрама. Их можно назвать очень эффективными контактными компонентами, именно по этой причине и применяются для производства рабочих деталей рубильников, электродов для создания точечной сварки, а также изготовления выключателей.
• В качестве проволоки, кованных изделий, а также ленты вольфрам используется в радиотехнике, в создании специальных электрических ламп, а также рентгенотехники. Именно такой химический элемент считается наилучшим металлом для изготовления спиралей, а также особых нитей для накаливания.
• Вольфрамовые прутики и проволока нужны для создания специальных электрических нагревателей для печей высокотемпературного типа. Нагреватели из вольфрама могут работать в атмосфере инертного газа, в вакууме, а также в водороде.