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更新日期2025-02-17 17:18
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鎢,一種金屬元素。原子序數(shù)74,原子量183.84。鋼灰色或銀白色,硬度高,熔點高,常溫下不受空氣侵蝕;主要用途為制造燈絲和高速切削合金鋼、超硬模具,也用于光學儀器,化學儀器。中國是世界上的鎢儲藏國。
經(jīng)過冶煉后的鎢是銀白色有光澤的金屬,熔點極高,硬度很大,蒸氣壓很低,蒸發(fā)速度也較小,化學性質(zhì)也比較穩(wěn)定。
鎢是一種有色金屬。通常人們根據(jù)金屬的顏色和性質(zhì)把金屬分成兩大類:黑色金屬和有色金屬。黑色金屬主要指鐵、錳、鉻及其合金,如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。黑色金屬以外的金屬稱為有色金屬。鎢則屬于有色金屬范疇。有色合金的強度和硬度一般比純金屬高,電阻比純金 屬大,電阻溫度系數(shù)小,具有良好的綜合機械性能。因此,作為一種有色金屬,鎢的強度和硬度非常高。由于這種特性,具有硬度高、性強的鎢硬質(zhì)合金被大規(guī)模應用于切削工具、礦山工具中。
鎢是熔點的難熔金屬。一般熔點高于1650℃并有一定儲 量的金屬以及熔點高于鋯熔點(1852℃)的金屬稱為難熔金屬。典型的難熔金屬有鎢、鉭、鉬、鈮、鉿、鉻、釩、鋯和鈦。作為一種難熔金屬,鎢重要的優(yōu)點是有良好的高溫強度,對熔融堿金屬和蒸氣有良好的耐蝕性能,鎢只有在1000℃以上才出現(xiàn)氧化物揮發(fā)和液相氧化物。但是,它同時也具有塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度較高,在室溫下難以塑性加工的缺點。以鎢為代表的難熔金屬在冶金、化工、電子、光源、機械工業(yè)等部門得到了應用。
鎢是一種稀有金屬。稀 有金屬通常指在自然界中含量較少或分布稀散的金屬。鎢是一種分布較的元素,幾乎遍見于各類巖石中,但含量較低。鎢在地殼中的含量為0.001%,在花 崗巖中含量平均為1.5×10-6,這種特性導致其提取難度非常大,通常只能用有機溶劑萃取法及離子交換法分離提取。隨著科學技術(shù)的進步與冶金工藝、設(shè)備和分析檢測技術(shù)的發(fā)展以及稀有金屬生產(chǎn)規(guī)模的擴大,使得鎢的純度不斷提高,性能不斷改進,品種不斷增多,從而擴大了鎢的應用領(lǐng)域。我國鎢礦資源豐富,鎢的 產(chǎn)量和出口總量均占世界。
鎢化學性質(zhì)
鎢是稀有高熔點金屬,可提高鋼的高溫硬度,屬于元素周期表中第六周期(長周期)的ⅥB族。鎢是一種銀白色金屬,外形似鋼。鎢的熔點高,蒸氣壓很低,蒸發(fā)速度也較小。鎢的化學性質(zhì)很穩(wěn)定,常溫時不跟空氣和水反應,不加熱時,任何濃度的鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸以及王水對鎢都不起作用,當溫度升至80°—100°C時,上述各種酸中,除氫氟酸外,其它的酸對鎢發(fā)生微弱作用。常溫下,鎢可以迅速溶解于氫氟酸和濃硝酸的混合酸中,但在堿溶液中不起作用。有空氣存在的條件下,熔融堿可以把鎢氧化成鎢酸鹽,在有氧化劑(NaNO3、NaNO2、KClO3、PbO2)存在的情況下,生成鎢酸鹽的反應更猛烈。高溫下能與氧,氟,氯、溴、碘、碳、氮、硫等化合,但不與氫化合。
鎢物理性質(zhì)
固態(tài)密度:19.25克/每立方厘米。
液態(tài)密度:17.6克/每立方厘米。
比熱:130J/kg.K (300K)。
熱導率:160W/m.K (300K)。
鎢用途
基本用途:世界上開采出的鎢礦,約50%用于鋼的冶煉,約35%用于生產(chǎn)硬質(zhì)鋼,約10%用于制鎢絲,約5%其他用于其他用途。鎢可以制造槍械、火箭推進器的噴嘴、穿甲彈、切削金屬的刀片、鉆頭、超硬模具、拉絲模等等,鎢的用途十分,涉及礦山、冶金、機械、建筑、交通、電子、化工、輕工、紡織 航天、科技、各個工業(yè)領(lǐng)域。
鎢以純金屬狀態(tài)和以合金系狀態(tài)應用于現(xiàn)代技術(shù)中,合金系狀態(tài)中主要的是合金鋼、以碳化鎢為基的硬質(zhì)合金、合金和強熱合金。鎢主要分別應用于以下工業(yè)領(lǐng)域:
鋼鐵工業(yè):鎢大部分用于生產(chǎn)特種鋼。采用的高速鋼含有9%——24%的鎢、3.8%——4.6%的鉻、1%——5%的釩、4%——7%鈷、0.7%——1.5%碳。高速鋼的特點是在空氣中有高的強化回火溫度(700——800℃)下,能自動淬火,因此,直到600—650℃它還保持高的硬度和性。合金工具鋼中的鎢鋼含有0.8%——1.2%的鎢;鉻鎢硅鋼含有2%——2.7%的鎢;鉻鎢鋼中含有2%——9%的鎢;鉻鎢錳鋼中含有0.5%——1.6%的鎢。含鎢的鋼用于制造各種工具:如鉆頭、銑刀、拉絲模、陰模和陽模,氣支工具等零件。鎢磁鋼是含有5.2%——6.2%的鎢、0.68%——0.78%碳、0.3%——0.5%鉻的永磁體鋼。鎢鈷磁鋼含有11.5%——14.5%的鎢、5.5%——6.5%鉬、11.5%——12.5%鈷的硬磁材料。它們具有高的磁化強度和矯頑磁力。
熱強和合金
作為難熔的金屬鎢是許多熱強合金的成分,如3%——15%的鎢、25%——35%的鉻、45%——65%的鈷、0.5%——0.75%的碳組成的合金,主要用于強烈的零件,例如航空發(fā)動機的活門、壓模熱切刀的工作部件、渦輪機葉輪、挖掘設(shè)備、犁頭的表面涂層。
在航空火箭技術(shù)中,以及要求機器零件,發(fā)動機和一些儀器的高熱強度的其它部門中,鎢和其它難熔金屬(如鉭、鈮、鉬、錸)的合金用作熱強材料。
觸頭材料和高比重合金
用粉末冶金方法制造的鎢-銅合金(10%——40%的銅)和鎢-銀合金,兼有銅和銀的良好的導電性、導熱性和鎢的性。因此,它成為制造閘刀開關(guān)、斷路器、點焊電極等的工作部件非常的效的觸頭材料。成分為90%——95%的鎢、1%——6%的鎳、1%——4%的銅的高比重合金,以及用鐵代銅(—5%)的合金,用于制造陀螺儀的轉(zhuǎn)子、飛機、控制舵的平衡錘、放射性同位素的放射護罩和料筐等。
電真空照明材料:鎢以鎢絲、鎢帶和各種鍛造元件用于電子管生產(chǎn)、無線電電子學和X射線技術(shù)中。鎢是白織燈絲和螺旋絲的材料。高的工作溫度(2200——2500℃)高的發(fā)光效率,而小的蒸發(fā)速度絲的壽命長。鎢絲用于制造電子振蕩管的直熱陰極和柵極,高壓整流器的陰極和和各種電子儀器中旁熱陰極加熱器。用鎢做X光管和氣體放電管的對陰極和陰極,以及無線電設(shè)備的觸頭和原子氫焊槍電極。鎢絲和鎢棒作為高溫爐(3000℃)的加熱器。鎢加熱器在氫氣氣體、惰性氣體或真空中工作。
在航空和火箭技術(shù)中,以及要求機器零件,發(fā)動機和一些儀器的高熱強度的其它部門中,鎢和其它給熔金屬(鉭、鈮、鉬、錸)的合金用作熱強材料。
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