Tungstênio: aplicação, propriedades e características químicas

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

A mãe natureza enriqueceu a humanidade com elementos químicos úteis. Alguns deles estão escondidos em suas entranhas e estão contidos em quantidades relativamente pequenas, mas seu significado é muito significativo. Um deles é o tungstênio. Seu uso se deve às suas propriedades especiais.

História da Origem

XVIII século - o século da descoberta da tabela periódica - tornou-se fundamental na história deste metal.

Anteriormente, aceitava-se a existência de uma determinada substância, que faz parte das rochas minerais, o que impedia a fundição dos metais necessários a partir delas. Por exemplo, obter estanho era difícil se o minério contivesse tal elemento. A diferença de temperatura de fusão e as reações químicas resultaram na formação de espuma de escória, que reduziu a quantidade de rendimento de estanho.

No século VIII, o metal foi sucessivamente descoberto pelo cientista sueco Scheele e pelos irmãos espanhóis Eluard. Isso aconteceu como resultado de experimentos químicos sobre a oxidação de rochas minerais - scheelita e wolframita.

Registrado no sistema periódico de elementos de acordo com o número atômico 74. Um metal refratário raro com umacom uma massa de 183,84 é o tungstênio. Seu uso se deve a propriedades incomuns descobertas já durante o século 20.

Onde procurar?

Em termos do número nas entranhas da terra, é "pouco povoada" e ocupa o 28º lugar. É um componente de cerca de 22 minerais diferentes, mas apenas 4 deles são essenciais para sua extração: scheelita (contém cerca de 80% de trióxido), wolframita, ferberita e hubnerita (contêm 75-77% cada). A composição dos minérios geralmente contém impurezas, em alguns casos é realizada uma "extração" paralela de metais como molibdênio, estanho, tântalo, etc. Os maiores depósitos estão na China, Cazaquistão, Canadá, EUA, também na Rússia, Portugal, Uzbequistão.

Como eles conseguem?

Devido às propriedades especiais, bem como ao baixo teor nas rochas, a tecnologia para obtenção de tungstênio puro é bastante complicada.

1. Separação magnética, separação eletrostática ou flotação para enriquecer o minério até 50-60% de concentração de óxido de tungstênio.
2. Isolamento de 99% de óxido por reações químicas com reagentes alcalinos ou ácidos e purificação faseada do precipitado resultante.
3. Redução do metal com carbono ou hidrogênio, saída do pó metálico correspondente.
4. Produção de lingotes ou briquetes sinterizados em pó.

Uma das etapas importantes na produção de produtos metalúrgicos é a metalurgia do pó. Baseia-se na mistura de metais refratários em pó, sua prensagem e posterior sinterização. Desta forma, obtém-se um grande número de ligas tecnologicamente importantes, incluindo o carboneto de tungstênio, cuja aplicação se encontra principalmente na produção industrial de ferramentas de corte de maior potência e durabilidade.

Propriedades físicas e químicas

Tungstênio é um metal refratário e pesado de cor prata com uma estrutura de cristal centrada no corpo.

• Ponto de fusão - 3422 ˚С.
• Ponto de ebulição - 5555 ˚С.
• Densidade - 19,25 g/cm3.

É um bom condutor de corrente elétrica. Não magnetiza. Alguns minerais (como scheelita) são luminescentes.

Resistente a ácidos, substâncias agressivas em altas temperaturas, corrosão e envelhecimento. O tungstênio também contribui para a desativação da influência de impurezas negativas nos aços, melhorando sua resistência ao calor, resistência à corrosão e confiabilidade. O uso de tais ligas ferro-carbono é justificado por sua manufaturabilidade e resistência ao desgaste.

Propriedades mecânicas e tecnológicas

Tungstênio é um metal duro e durável. Sua dureza é 488 HB, resistência à tração é 1130-1375 MPa. Quando frio, não é plástico. A uma temperatura de 1600 ˚С, a plasticidade aumenta para um estado de suscetibilidade absoluta ao tratamento por pressão: forjamento, laminação, trefilação. Sabe-se que 1 kg desse metal permite produzir um fio com comprimento total de até 3 km.

A usinagem é difícil devido à dureza excessiva efragilidade. Para furar, tornear, fresar, são utilizados materiais de carboneto de tungstênio-cob alto, feitos por metalurgia do pó. Menos frequentemente, em baixas velocidades e condições especiais, são usadas ferramentas feitas de aço de tungstênio ligado de alta velocidade. Os princípios de corte padrão não são aplicáveis, pois o equipamento se desgasta muito rapidamente e o tungstênio processado racha. As seguintes tecnologias são aplicadas:

1. Tratamento químico e impregnação da camada superficial, incluindo o uso de prata para este fim.
2. Aquecendo a superfície com a ajuda de fornos, uma chama de gás, uma corrente elétrica de 0,2 A. A temperatura permitida na qual há um ligeiro aumento na plasticidade e, consequentemente, o corte melhora é de 300-450 ˚С.
3. Corte de tungstênio com materiais fusíveis.

Afiação e retificação devem ser realizadas com ferramentas diamantadas e elbor, menos frequentemente corindo.

A soldagem deste metal refratário é realizada principalmente sob a ação de um arco elétrico, eletrodos de tungstênio ou carbono em uma blindagem de gás inerte ou líquido. Soldagem de contato também é possível.

Este elemento químico em particular tem características que o destacam da multidão. Assim, por exemplo, caracterizado pela alta resistência ao calor e ao desgaste, melhora a qualidade e as propriedades de corte dos aços com liga de tungstênio, e seu alto ponto de fusão possibilita a produção de filamentos para lâmpadas e eletrodos para soldagem.

Aplicativo

Raridade, invulgaridade e importância determinam o uso generalizado na tecnologia moderna de um metal chamado Tungstênio - tungstênio. Propriedades e aplicação justificam o alto custo e demanda. Alto ponto de fusão, dureza, resistência, resistência ao calor e resistência ao ataque químico e à corrosão, resistência ao desgaste e características de corte são seus principais trunfos. Casos de uso:

1. Filamentos.
2. Liga de aços para obtenção de ligas ferro-carbono de alta velocidade, resistentes ao desgaste, resistentes ao calor e resistentes ao calor, que são utilizadas para a produção de brocas e outras ferramentas, punções, molas e molas, trilhos.
3. Produção de ligas duras "em pó", utilizadas principalmente como ferramentas de corte, perfuração ou prensagem de alta resistência ao desgaste.
4. Eletrodos para solda TIG e resistência.
5. Produção de peças para raios X e engenharia de rádio, várias lâmpadas técnicas.
6. Tintas luminosas especiais.
7. Arames e peças para a indústria química.
8. Várias pequenas coisas práticas, por exemplo, gabaritos para pesca.

Várias ligas contendo tungstênio estão ganhando popularidade. O escopo de tais materiais às vezes é surpreendente - da engenharia pesada à indústria leve, onde são feitos tecidos com propriedades especiais (por exemplo, resistentes ao fogo).

Não existem materiais universais. Cada elemento conhecido e ligas criadas se distinguem por sua singularidade e necessidade para certas áreas da vida e da indústria. No entanto, alguns deles possuem propriedades especiais que possibilitam processos antes inviáveis. Um desses metais é o tungstênio. Sua aplicação não é ampla o suficiente, como o aço, mas cada uma das opções é extremamente útil e necessária para a humanidade.