Tungstène : application, propriétés et caractéristiques chimiques

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Mère nature a enrichi l'humanité d'éléments chimiques utiles. Certains d'entre eux sont cachés dans ses entrailles et sont contenus en quantités relativement faibles, mais leur importance est très importante. L'un d'eux est le tungstène. Son utilisation est due à ses propriétés particulières.

Histoire d'origine

XVIIIe siècle - le siècle de la découverte du tableau périodique - est devenu fondamental dans l'histoire de ce métal.

Auparavant, l'existence d'une certaine substance, qui fait partie des roches minérales, était acceptée, ce qui empêchait la fusion des métaux nécessaires. Par exemple, l'obtention d'étain était difficile si le minerai contenait un tel élément. La différence de température de fusion et les réactions chimiques ont entraîné la formation de mousse de laitier, ce qui a réduit la quantité de rendement en étain.

Au VIIIe siècle, le métal fut successivement découvert par le scientifique suédois Scheele et les frères espagnols Eluard. Cela s'est produit à la suite d'expériences chimiques sur l'oxydation de roches minérales - scheelite et wolframite.

Enregistré dans le système périodique des éléments conformément au numéro atomique 74. Un métal réfractaire rare avec unavec une masse de 183,84 est le tungstène. Son utilisation est due à des propriétés inhabituelles déjà découvertes au cours du XXe siècle.

Où chercher ?

En termes de nombre dans les entrailles de la terre, elle est "peu peuplée" et occupe la 28ème place. C'est un composant d'environ 22 minéraux différents, mais seuls 4 d'entre eux sont essentiels à son extraction: la scheelite (contient environ 80 % de trioxyde), la wolframite, la ferbérite et l'hubnérite (elles contiennent 75 à 77 % chacune). La composition des minerais contient le plus souvent des impuretés, dans certains cas une "extraction" parallèle de métaux tels que le molybdène, l'étain, le tantale, etc. est effectuée. Les gisements les plus importants se trouvent en Chine, au Kazakhstan, au Canada, aux États-Unis, il y en a aussi en Russie, au Portugal, en Ouzbékistan.

Comment l'obtiennent-ils ?

En raison des propriétés spéciales, ainsi que de la faible teneur dans les roches, la technologie pour obtenir du tungstène pur est assez compliquée.

1. Séparation magnétique, séparation électrostatique ou flottation pour enrichir le minerai à une concentration d'oxyde de tungstène de 50 à 60 %.
2. Isolation de 99 % d'oxyde par réactions chimiques avec des réactifs alcalins ou acides et purification progressive du précipité résultant.
3. Réduction des métaux avec du carbone ou de l'hydrogène, sortie de la poudre métallique correspondante.
4. Fabrication de lingots ou de briquettes frittées en poudre.

L'une des étapes importantes de la production de produits métallurgiques est la métallurgie des poudres. Il est basé sur le mélange de métaux réfractaires en poudre, leur pressage et leur frittage ultérieur. De cette manière, un grand nombre d'alliages technologiquement importants sont obtenus, y compris le carbure de tungstène, dont l'application se trouve principalement dans la production industrielle d'outils de coupe de puissance et de durabilité accrues.

Propriétés physiques et chimiques

Le tungstène est un métal réfractaire et lourd de couleur argentée avec un réseau cristallin centré sur le corps.

• Point de fusion - 3422 ˚С.
• Point d'ébullition - 5555 ˚С.
• Densité - 19,25 g/cm3.

C'est un bon conducteur de courant électrique. Ne magnétise pas. Certains minéraux (comme la scheelite) sont luminescents.

Résistant aux acides, aux substances agressives à haute température, à la corrosion et au vieillissement. Le tungstène contribue également à la désactivation de l'influence des impuretés négatives dans les aciers, à l'amélioration de sa résistance à la chaleur, de sa résistance à la corrosion et de sa fiabilité. L'utilisation de tels alliages fer-carbone se justifie par leur facilité de fabrication et leur résistance à l'usure.

Propriétés mécaniques et technologiques

Le tungstène est un métal dur et durable. Sa dureté est de 488 HB, sa résistance à la traction est de 1130-1375 MPa. A froid, ce n'est pas du plastique. À une température de 1600 ˚С, la plasticité augmente jusqu'à un état de susceptibilité absolue au traitement sous pression: forgeage, laminage, étirage. On sait qu'1 kg de ce métal permet de produire un fil d'une longueur totale pouvant aller jusqu'à 3 km.

L'usinage est difficile en raison d'une dureté excessive etfragilité. Pour le perçage, le tournage, le fraisage, des matériaux en carbure de tungstène-cob alt sont utilisés, fabriqués par métallurgie des poudres. Moins souvent, à basse vitesse et dans des conditions spéciales, des outils en acier au tungstène allié à grande vitesse sont utilisés. Les principes de coupe standard ne sont pas applicables, car l'équipement s'use extrêmement rapidement et le tungstène traité se fissure. Les technologies suivantes sont appliquées:

1. Traitement chimique et imprégnation de la couche superficielle, y compris l'utilisation d'argent à cette fin.
2. Chauffer la surface à l'aide de fours, d'une flamme de gaz, d'un courant électrique de 0,2 A. La température admissible à laquelle il y a une légère augmentation de la plasticité et, par conséquent, la coupe s'améliore, est de 300-450 ˚С.
3. Découpe de tungstène avec des matériaux fusibles.

L'affûtage et le meulage doivent être effectués à l'aide d'outils diamantés et coudés, moins souvent de corindon.

Le soudage de ce métal réfractaire s'effectue principalement sous l'action d'un arc électrique, d'électrodes de tungstène ou de carbone sous protection gazeuse ou liquide inerte. Le soudage par contact est également possible.

Cet élément chimique particulier a des caractéristiques qui le distinguent de la foule. Ainsi, par exemple, caractérisé par une résistance élevée à la chaleur et à l'usure, il améliore la qualité et les propriétés de coupe des aciers alliés contenant du tungstène, et son point de fusion élevé permet de produire des filaments pour ampoules et des électrodes pour le soudage.

Demande

La rareté, l'originalité et l'importance déterminent l'utilisation généralisée dans la technologie moderne d'un métal appelé Tungstène - tungstène. Les propriétés et l'application justifient le coût élevé et la demande. Point de fusion élevé, dureté, résistance, résistance à la chaleur et résistance aux attaques chimiques et à la corrosion, résistance à l'usure et caractéristiques de coupe sont ses principaux atouts. Cas d'utilisation:

1. Filaments.
2. Alliage d'aciers afin d'obtenir des alliages fer-carbone à haute vitesse, résistants à l'usure, résistants à la chaleur et résistants à la chaleur, qui sont utilisés pour la production de forets et autres outils, poinçons, ressorts et ressorts, rails.
3. Fabrication d'alliages durs "en poudre", principalement utilisés comme outils de coupe, de perçage ou d'emboutissage très résistants à l'usure.
4. Électrodes pour le soudage TIG et par résistance.
5. Production de pièces pour l'ingénierie des rayons X et radio, diverses lampes techniques.
6. Peintures lumineuses spéciales.
7. Fils et pièces pour l'industrie chimique.
8. Diverses petites choses pratiques, par exemple des jigs pour la pêche.

Divers alliages contenant du tungstène gagnent en popularité. La portée de ces matériaux est parfois surprenante - de l'ingénierie lourde à l'industrie légère, où des tissus aux propriétés spéciales (par exemple, résistants au feu) sont fabriqués.

Il n'y a pas de matériaux universels. Chaque élément connu et alliages créés se distinguent par leur unicité et leur nécessité pour certains domaines de la vie et de l'industrie. Cependant, certains d'entre eux ont des propriétés spéciales qui rendent possibles des processus auparavant irréalisables. Un de ces métaux est le tungstène. Son application n'est pas assez large, comme l'acier, mais chacune des options est extrêmement utile et nécessaire pour l'humanité.