5 увлекательных фактов о вольфраме: название, точка плавления и большее

Как вольфрам уникален, от своего названия до своей точки плавления

С долгой историей Metal Cutting поставки чистого вольфрама и производства металлических деталей из этого замечательного материала, мы развили особую оценку элементу, его свойствам и тому, что он может делать.

Так просто для удовольствия, мы подумали, что заглянем в некоторые из более интересных — и иногда любопытных — фактов о вольфраме.

1. Что в названии?

Происхождение названия «вольфрам» — и история того, почему символ элемента в периодической таблице — W — это международная загадка. Сам элемент был открыт в 1783 году двумя испанскими химиками, братьями Хуан Хосе и Фаусто Эльюяр, в образцах минерала, называемого вольфрамитом.

Сегодня во многих странах мира вольфрам называют германским именем «вольфрам», по минералу вольфрамит. Так легко увидеть, откуда пришел химический символ W — хотя если вы как мы, вы можете удивиться, почему элемент не назвали «фаустонит» или есть ли испанское слово для вольфрамита.

Однако название «тунгстен» (tungsten) используется сегодня в США и на английском, французском и различных других языках. Этот термин пришел от шведских слов tung и sten, означающих «тяжелый камень», и является старым шведским названием минерала шейелита, другого источника вольфрамной руды.

Но иронично, тунгстен НЕ используется как название элемента в Швеции или других скандинавских странах. Там, а также в большинстве германских и славянских языков, они используют название вольфрам или волфрам.

Вольфрам/Вольфрам/Волфрам все еще добывается преимущественно из вольфрамита и шейелита. Из всех металлов в чистом виде вольфрам имеет:

• Самую высокую точку плавления (6192°F или 3422°C)
• Наименьшее паровое давление (при температурах выше 3000°F или 1650°C)
• Самую высокую предельную прочность на разрыв

Так что, называете ли вы его вольфрам или как-то иначе, этот диапазон свойств означает, что вольфрам используется во многих отраслях и продуктах по всему миру, от высокоскоростных режущих инструментов и турбинных двигателей реактивных самолетов до боеприпасов, освещения и даже рыболовных грузил.

2. Диаметр вольфрамовой проволоки выражается в миллиграммах.

Вы можете услышать, как люди описывают диаметр вольфрама как 14,7 мг, 3,05 мг, 246,7 мг и так далее.

Это потому, что в старые времена, не имея инструментов для точного измерения очень тонких проводов — скажем, от 0,001 дюйма до 0,020 дюйма в диаметре — соглашением было взять 200 мм (около 8 дюймов) вольфрамовой проволоки, взвесить её и подставить вес в математическую формулу для определения диаметра.

Для расчета диаметра (D) вольфрамовой проволоки на основе веса на единицу длины формула:

D = 0,71746 x квадратный корень (вес в мг / 200 мм длина)

Стандартный допуск диаметра составляет ±3% от измерения веса, хотя более жесткие допуски доступны в зависимости от применения для проволочного продукта. Этот метод также предполагает, что проволока имеет постоянный диаметр, без значительной вариации, сужения или других конических эффектов где-либо на диаметре.

3. Большинство вольфрамовых проводов идут легированными — нужны ли они вам так или нет!

И снова практика уходит корнями в старые времена — конкретно, во время, когда основной целью вольфрамовой проволоки были нити для ламп накаливания. Проблема была в том, что лампы накаливания выбрасывают бело-горячие температуры, которые вызывали провисание ранних нитей, ведущее к отказу лампы.

Через экспериментацию идея развилась добавить оксид алюминия, кремнезем и калий для изменения механических свойств вольфрамовой проволоки. Дopanты добавлялись на стадии смешивания порошков.

Интересно, что в процессе горячей ковки и горячего вытягивания вольфрамовой проволоки оксид алюминия и кремнезем выгазовывались, а калий оставался. Этот элемент давал проволоке непровисающие свойства под бело-горячими температурами.

Добавление этих допантов на стадии смешивания порошков производства вольфрамовой проволоки датируется временем, когда не было других значимых применений для проволоки, кроме нитей ламп накаливания. Пока есть много других применений вольфрамовой проволоки сегодня — и пока лампы накаливания становятся вещью прошлого — использование допантов в производстве вольфрамовой проволоки продолжается.

Однако Metal Cutting также предлагает 99,999% чистую, нелегированную вольфрамовою проволоку, если вы её хотите!

4. Вольфрам и вольфрамовый карбид НЕ взаимозаменяемы.

Вольфрамовый карбид славится своей износостойкостью; фактически, его можно резать только алмазными инструментами. Но пока вольфрамовый карбид имеет много вольфрама в себе, обычная практика добавления кобальта как связующего делает его цементированным карбидом и дает вольфрамовый карбид свойства, которые очень отличаются от чистого вольфрама.

(Существуют бессвязующие карбиды, с их преимуществами химической стойкости, но это тема для другого блога.)

Чистый вольфрам имеет много свойств, делающих его полезным; однако он также известен как неоригинально трудный для механической обработки. Попробуйте использовать алмазные инструменты, и чистый вольфрам просто загрузит, или «загрязнит», алмазный круг.

Metal Cutting специализируется на методах, которые очень эффективны для резки чистого вольфрама, но интересно, что эти же методы не полезны при попытке резать вольфрамовый карбид. Например, клиент может сказать нам, что у них есть или они хотят вольфрамову трубу, но при дальнейшем расследовании мы можем выяснить, что у них на самом деле есть или нужен вольфрамовый карбид в форме трубы.

Чистый вольфрам просто не может быть сделан в трубу, кроме как бурением пушки для конечных размеров — и это предполагает, что деталь имеет благоприятное соотношение длины к внутреннему диаметру. Это также предполагает, что у клиента много денег и он не хочет много этих кропотливо произведенных деталей.

Вольфрамовый карбид, с другой стороны, может быть прессован и спекан в трубные формы, но это тоже не дешевый или высокообъемный процесс. И в отличие от других металлов, ни вольфрам, ни вольфрамовый карбид не могут быть вытянуты в трубы.

5. Высокая точка плавления вольфрама делает получение жидкого вольфрама вызовом.

Люди иногда спрашивают, можно ли иметь жидкий вольфрам, и ответ — … ну, это сложно. Имея самую высокую точку плавления любого известного металла, 6192°F, очевидно, вольфрам был бы очень труден к плавлению.

В теории, что угодно можно расплавить, если приложить достаточно тепла. Однако для коммерческих целей высокая точка плавления вольфрама делает жидкий вольфрам практически невозможным предложением.

Проблема просто в том, какой тип контейнера удержит большое количество жидкого вольфрама? Во всей практичности, что бы вы ни пытались использовать, было бы расплавлено высокой температурой вольфрама.

Именно поэтому вольфрам производится в нежидком состоянии, используя порошковую металлургию. Коммерчески вольфрамовые продукты — от чистого вольфрама до немногих возможных сплавов, таких как тяжелые сплавы, вольфрам-медь и вольфрам-серебро — делаются через прессование и спекание в форму, близкую к чистовой.

Для кованых продуктов прессование и спекание следуют за ковкой и повторным вытягиванием и отжигом. Это производит характерную вытянутую зернистую структуру, которая переносится на готовый продукт, будь то большой стержень или очень тонкая проволока.

Единственный известный элемент с более высокой точкой плавления, чем вольфрам — углерод, при 6422°F (3550°C). Однако даже углерод не может быть использован для удержания жидкого вольфрама, потому что при высоких температурах они будут реагировать, образуя вольфрамовый карбид.

Экспериментально жидкий вольфрам был произведен с использованием сверхпроводящих медных тиглей, в которых тепло отводится от поверхности тигля так, что он остается целым. Но снова, это непрактично для коммерческих объемов.

Это означает, что каждый вольфрамовый продукт когда-либо производился никогда не в жидком состоянии. Металлургически это имеет решающее значение для всего, что идет после.

Как факты 1-5 складываются?

Со всеми своими уникальными и интересными свойствами вольфрам — один из наиболее широко используемых рефрактарных металлов. (И нет, это не редкоземельный элемент, даже если по политическим причинам вольфрам был сгруппирован с теми элементами, которые делают заголовки — но это тема для другого времени.)

Как компания, доставляющая специализированные вольфрамовые проволоки и стержни с 1967 года — и как эксклюзивный североамериканский дистрибьютор Nippon Tungsten Co., Ltd. — Metal Cutting Corporation может помочь вам разобрать тайны вольфрама для ваших применений.

Просто позвоните нам. Или, для советов по вольфрамовой проволоке или другим потребностям точной металлообработки, скачайте наше бесплатное руководство по свойствам и применениям вольфрамовой проволоки.