ВОЛЬФРАМА СПЛАВЫ

Тяжелые вольфрамовые сплавы ВНЖ, ВНМ, ВНД-МП, ВД-МП

ВОЛЬФРАМА СПЛАВЫ

Вольфрам — самый тугоплавкий металл из известных человечеству.

Он также имеет очень высокую плотность, одну из самых высоких среди металлов, что, в свою очередь, наделяет вольфрам отличными радиационно-защитными свойствами.

Тугоплавкость и высокая плотность — эти два основных свойства и определили его чрезвычайную важность в современных технологиях и направления его использования.

Но современные направления науки и техники порой требуют от тугоплавких металлов, и в частности, от вольфрама, такой совокупности  свойств, которую вольфрам в чистом виде не силах обеспечить. К примеру, часто возникает необходимость изготовления деталей  очень сложной формы.

Вольфрам является довольно хрупким материалом при нормальных условиях, что делает его обработку затруднительной. Другой пример — высокая электропроводность при высоких температурах.

Электропроводность вольфрама не сравнится с электропроводностью меди, но при высоких температурах медные контакты использовать просто  невозможно.

Поэтому в таких случаях применяют так называемые тяжелые сплавы на основе вольфрама или просто вольфрамовые сплавы.Чаще всего это сплавы вольфрама с никелем, железом, медью или сразу с несколькими металлами. вольфрама, как правило, составляет от 90% до 98% по массе. Фактически, это не совсем сплавы, а так называемые псевдосплавы.

Такое название они получили из-за особенностей технологии их производства. Дело в том, что входящие в состав вольфрамовых псевдосплавов  компоненты имеют существенно различные физические свойства, главным образом, температуру плавления. Сделать из них сплав в привычном понимании почти невозможно, т.к.

при температуре плавления вольфрама большинство металлов находятся в состоянии газов или летучих жидкостей. Поэтому псевдосплавы изготавливают методом порошковой металлургии. Порошки компонентов псевдосплава смешиваются, прессуются и спекаются в присутствии жидкой фазы более легкоплавких металлов и твердой фазы вольфрама.

Медь, никель и железо служат связующим веществом для вольфрамовых зерен, что обеспечивает увеличение пластичности, обрабатываемости и электропроводности.

Марки вольфрамовых сплавов, получивших наибольшую популярность в России:

  • ВНЖ 7-3 (с содержанием 7% никеля и 3% железа)
  • ВНЖ-95 (с содержанием 3% никеля и 2% железа)
  • ВНЖ-97.5 (с содержанием 1.5% никеля и 1% железа)
  • ВНМ 5-3 (с содержанием 5% никеля и 3% меди)
  • ВНМ 3-2 (с содержанием 3% никеля и 2% меди)
  • ВНМ 2-1 (с содержанием 2% никеля и 1% меди)
  • ВД-20 (с содержанием 80% вольфрама и 20% меди)
  • ВД-25 (с содержанием 75% вольфрама и 25% меди)
  • ВД-30 (с содержанием 70% вольфрама и 30% меди)

Некоторые области применения вольфрамовых сплавов:

Главные области применения вольфрамовых сплавов определяются их свойствами.

К примеру, одним из важнейших свойств вольфрамовых сплавов являются высокие показатели радиационной защиты, что главным образом определяется высокой плотностью этих сплавов (вольфрамовые сплавы более чем в 1,5 раза тяжелее свинца).

Тяжелые вольфрамовые сплавы были признаны лучшим материалом для защиты от гамма-излучения, по сравнению с традиционными свинцом, сталью, чугуном и водой. Данное свойство обусловило широкое применение сплавов ВНЖ и ВНМ в следующих областях:

  • Емкости для хранения радиоактивных веществ
  • Детали приборов радиоактивного каротажа
  • Оборудование неразрушающего контроля
  • Дозиметрическое оборудование и радиационный контроль
  • Коллиматоры, защитные экраны и другие детали различного оборудования

Кроме этого, вольфрамовые сплавы широко применяются для изготовления различного рода утяжелителей, электрических контактов, а также комплектующих продукции оборонной промышленности.

Помимо вольфрамовых псевдосплавов,  также получили распространение и сплавы на основе молибдена.

ООО «ЕРГАРДА» изготовит изделия любой сложности из вольфрамовых сплавов по Вашему заказу.

Вы всегда можете уточнить цены на вольфрамовые сплавы и сделать заявку, позвонив по телефону (495) 287-30-58 или отправив запрос на наш e-mail parafin@ergarda.com или факс (495) 612-00-88.

Вольфрам: свойства и марки, области применения и производство тугоплавкого вольфрама, продукция

ВОЛЬФРАМА СПЛАВЫ

Вольфрам является тугоплавким металлом. У него есть свои разновидности марок, каждая из которых имеет особенности.

Этот элемент в периодической таблице Менделеева находится под 74 номером и имеет светло-серый цвет. Его температура плавления составляет 3380 градусов.

Основными его свойствами являются коэффициент линейного расширения, электрическое сопротивление, температура плавления и плотность.

Вольфрам имеет свои механические и физические свойства, а также несколько разновидностей марок.

К физическим свойствам относят:

  • Коэффициент термического линейного расширения — 4,32*10 (-6) м/мК.
  • Сопротивление электрическое — 5,5 мкОм*см.
  • Теплопроводность — 129 Вт/(м*К).
  • Теплоёмкость удельная — 0,147 Дж/(г*К).
  • Температура кипения — 5900 градусов.
  • Температура плавления — 3380 градусов.
  • Плотность — 19,3 г/см3.
  • Атомный диаметр — 0,274 нм.
  • Атомная масса — 183,84 г/моль.
  • Атомный номер — 74.

Механические свойства:

  • Относительное удлинение — 0%.
  • Временное сопротивление — 800−1100 МПа.
  • Коэффициент Пуассона 0,29.
  • Модуль сдвига — 151,0 ГПа.
  • Модуль упругости — 415,0 ГПа.

Отличается этот металл маленькой скоростью испарения даже при 2 тыс. градусов и очень большой точкой кипения — 5900 градусов.

Свойствами, которые ограничивают область использования этого материала, являются малое сопротивление окислению, высокая склонность к ломкости и высокая плотность. На вид он напоминает сталь. Используется для того, чтобы изготавливать сплавы высокой прочности.

Обработать его можно только после нагревания. Температура нагрева зависит от того, какой именно метод обработки вы собираетесь проводить.

Вольфрам имеет такие марки:

  1. МВ — сплав вольфрама и молибдена. Повышается прочность молибдена при сохранении пластичности после обжига.
  2. ВРН — вольфрам без присадки. В нём допустимо повышенное содержание примесей.
  3. ВР — сплав рения и вольфрама.
  4. ВЛ, ВИ, ВТ — вольфрам с присадкой окиси лантана, иттрия и тория соответственно. Повышают эмиссионные свойства вольфрама.
  5. ВМ — вольфрам с ториевой и кремнещелочной присадками. Повышает температуру рекристаллизации и прочность при высоких температурах.
  6. ВА — вольфрам с алюминиевой и кремнещелочной присадками. Увеличивает температуру первичной рекристаллизации, формоустойчивость при больших температурах, а также прочность после отжига.
  7. ВЧ — чистый без присадок.

Область применения

Из-за своих уникальных свойств вольфрам получил широкое применение. В промышленности он применяется в чистом виде и в сплавах.

Основными областями применения являются:

  • Стали специальные. При производстве быстрорежущих сталей и для инструментальных сталей этот материал применяется в качестве легирующего элемента или же основного компонента. Из таких сталей производят штампы, пуансоны, фрезы, свёрла и прочие. Буква «Р» в названии сплава означает, что это быстрорежущая сталь, а буквы «К» или «М» — сталь легированная кобальтом или молибденом. Вольфрам ещё входит в состав сталей магнитных, которые подразделяются на вольфрам кобальтовые и вольфрамовые.
  • Сплавы твёрдые на основе карбида вольфрама. Это соединение углерода и вольфрама. Он тугоплавкий, износостойкий и имеет высокую твёрдость. Из него изготавливают рабочие части буровых и режущих инструментов.
  • Износостойкие и жаропрочные сплавы. В них использована тугоплавкость вольфрама. Наиболее распространёнными являются хромовые и кобальтовые соединения — стеллиты. Обычно их при помощи наплавки наносят на сильно изнашивающиеся машинные детали.
  • Тяжёлые и контактные соединения. К ним относят сплавы вольфрама с серебром и медью. Это довольно эффективные контактные материалы для производства рабочих частей выключателей, рубильников, электродов для точечной сварки и прочих оборудований.
  • Электроосветительная и электровакуумная техника. Вольфрам в виде разных кованых деталей, ленты или проволоки используют в производстве рентгенотехники, радиоэлектроники и электроламп. Это лучший материал для спиралей и нитей накаливания. Вольфрамовые прутки и проволоки служат для высокотемпературных печей электронагревателями. Эти электронагреватели могут работать в атмосфере инертного газа, водорода или вакуума.
  • Сварочные электроды. Сварка является важной сферой для применения этого металла. Из него делают электроды для сварки дуговой, так как они неплавкие.

Этот материал относят к редким металлам. Для него характерны сравнительно небольшие объёмы потребления и производства, а также в земной коре малая распространённость. Никакой из редких металлов не получают восстановлением из сырья. Изначально оно перерабатывается в соединение химическое. А ещё любая редкометаллическая руда перед переработкой подвергается дополнительному обогащению.

Выделяют три главные стадии для получения редкого металла:

  1. Разложение руды. Извлекаемый металл отделяется от основной массы перерабатываемого сырья. Он концентрируется в осадке или растворе.
  2. Получение химического чистого соединения. Его выделение и очистка.
  3. Из полученного соединения выделяют металл. Так получают чистые материалы без примесей.

В процессе получения вольфрама тоже есть несколько стадий. Исходное сырьё — шеелит и вольфрамит. Обычно в их составе содержится от 0,2 до 2% вольфрама.

  1. Обогащение руды производится при помощи электростатической или магнитной сепарации, флотации, гравитации. В итоге получают концентрат вольфрамовый, который содержит примерно 55−65% ангидрида вольфрама. Контролируется в них и наличие примесей: висмута, сурьмы, меди, олова, мышьяка, серы, фосфора.
  2. Получение вольфрамового ангидрида. Он является сырьём для изготовления вольфрама металлического или же его карбида. Для этого проводится ряд процедур, таких как: выщелачивание спёка и сплава, разложение концентратов, получение вольфрамовой технической кислоты и прочие. В результате этих действий должен получиться продукт, который будет содержать в себе 99,9% трехокиси вольфрама.
  3. Получение порошка. В виде порошка чистый металл может быть получен из ангидрида. Для этого проводится восстановление углеродом или водородом. Углеродное восстановление проводится реже, потому что ангидрид насыщается карбидами и это приводит к хрупкости металла и ухудшению обработки. При получении порошка применяют специальные методы, которые позволяют контролировать форму и размер зёрен, гранулометрический и химический составы.
  4. Получение вольфрама компактного. В основном он в виде слитков или штабиков является заготовкой для изготовления полуфабрикатов: ленты, прутков, проволоки и прочих.

Вольфрамовая продукция

Из вольфрама изготавливают многие необходимые для хозяйства предметы, такие как проволока, прутки и прочие.

Прутки

Одной из наиболее распространённой продукцией из этого тугоплавкого материала являются вольфрамовые прутки. Исходным материалом для его изготовления является штабик.

Чтобы из штабика получить пруток его подвергают ковке, используя ротационную ковочную машину.

Осуществляется ковка при нагревании, так как этот металл при комнатной температуре очень хрупкий. В ковке выделяют несколько этапов. На каждом последующем прутки получаются меньшего диаметра.

На первом этапе получаются прутки, которые будут иметь диаметр до 7 миллиметров, если штабик будет иметь длину от 10 до 15 сантиметров. Температура заготовки при ковке должна равняться 1450−1500 градусов.

Нагревающим материалом обычно является молибден. После второго этапа прутки будут составлять в диаметре до 4,5 миллиметров. Температура штабика при её производстве примерно 1250−1300 градусов.

На следующем этапе прутки будут иметь диаметр до 2,75 миллиметров.

Прутки марок ВЧ и ВА получают при более низких температурах, чем марок ВИ, ВЛ и ВТ.

Если заготовка была получена методом плавки, то горячая ковка не осуществляется. Связано это с тем, что такие слитки имеют крупнокристаллическую грубую структуру. При использовании горячей ковки могут появиться разрушения и трещины.

В этой ситуации вольфрамовые слитки подвергаются горячему двойному прессованию (приблизительная степень деформации 90%). Производится первое прессование при температурном режиме в 1800—1900 градусов, а второе — 1350−1500. После этого заготовки подвергаются горячей ковке для того, чтобы из них получить вольфрамовые прутки.

Эта продукция применяется во многих промышленных отраслях. Одна из наиболее распространённых — сварочные неплавящиеся электроды. Для них подойдут прутки, которые изготовлены из марок ВЛ, ВЛ и ВТ.

В качестве нагревателей применяются прутки, изготовленные из марок МВ, ВР и В. А. Они применяются в печах, температура которых может достигать 3 тыс. градусов в вакууме, атмосфере инертного газа или водорода.

Вольфрамовые прутки могут быть катодами газозарядных и электронных приборов, а также радиоламп.

Электроды

Одним из главных компонентов, которые необходимы для сварки, являются сварочные электроды. При сварке дуговой они используются наиболее широко. Относится она к термическому классу сварки, в котором за счёт термической энергии осуществляется плавление.

Автоматическая, полуавтоматическая или ручная дуговая сварка является самой распространённой. Вольтовой дугой создаётся тепловая энергия, которая находится между изделием и электродом. Дугой называют стабильный мощный электрический заряд в ионизированной атмосфере паров металла, газов.

Чтобы получить дугу, электрод к месту сварки проводит электрический ток.

Сварочным электродом называют проволочный стержень, на который нанесено покрытие (возможны варианты и без покрытия). Для сварки существует множество различных электродов.

Их отличительными чертами являются диаметр, длина, химический состав. Для сварки определённых сплавов или металлов применяются разные электроды.

Наиболее важным видом классификации является разделение электродов на неплавящиеся и плавящиеся.

Сварочные плавящиеся электроды во время сварки расплавляются, их металл вместе с металлом расплавленным свариваемой детали пополняют сварочную ванну. Выполняют такие электроды из меди и стали.

А вот электроды неплавящиеся в процессе сварки не расплавляются. К ним относят вольфрамовые и угольные электроды. При сварке необходимо подавать присадочный материал, который плавится и с расплавленным материалом свариваемого элемента образуют сварочную ванну.

Для этих целей в основном применяют сварочные прутки или проволоку. Электроды сварочные могут быть непокрытыми и покрытыми. Покрытие играет важную роль.

Его компоненты могут обеспечить получение металла швов определённых свойств и состава, защиту расплавленного металла от влияния воздуха и стабильное горение дуги.

Составляющие в покрытии могут быть раскисляющими, шлакообразующими, газообразующими, стабилизирующими или легирующими. Покрытие может быть целлюлозным, основным, рутиловым или кислым.

Вольфрамовые электроды используются для сварки металлов цветных, а также их сплавов, высоколегированных сталей. Хорошо вольфрамовый электрод подходит для образования сварного шва повышенной прочности, при этом детали могут иметь различный химический состав.

Вольфрамовая продукция очень качественная и нашла своё применение во многих отраслях, в некоторых она просто незаменима.

Цена вольфрама

ВОЛЬФРАМА СПЛАВЫ

Первое упоминание о вольфраме датируется 15 веком. Его открытие тесно связано с производством олова. Металлурги заметили, что некоторые оловянные руды при плавке теряли значительный объем олова. Как выяснилось позже, причиной повышенного шлакообразования был на то время неизвестный металл.

Раздосадованные этим горняки стали называть его вольфрам, что с немецкого означает волчья пена. Как волк пожирает овец, так этот металл пожирает олово, — рассуждали древние мастера. Лишь спустя сотни лет человечество поняло его истинную ценность. Вольфрам превратился из вредной примеси в металл стратегического значения.

Как это произошло? Почему спрос на вольфрам и его цена за 1 кг постоянно растут вверх? Разберемся по порядку.

Цена на лом и её формирование

Современное металлургическое производство давно поняло, что переработка вторсырья по цене намного дешевле, чем разведка и добыча новых месторождений вольфрамовой руды. В связи с этим спрос на металлолом продолжает расти. Но какова его цена? Какие факторы влияют на ее значение?

В среднем в Москве цены лома за килограмм варьируется в пределах 700-900 рублей.

Ее точная величина зависит от следующих факторов:

  • Наличие вредных примесей. Это фосфор, кислород, водород, сера и прочее. Цена обратно пропорциональна количеству примеси в сплаве.
  • Количество вольфрама в составе. Чем больше, тем цена выше.
  • Форма лома — стружка, пруток, плита, проволока, лист — также влияет на цену.
  • Габаритный размер лома. Предпочтение по ценам отдают кускам с габаритами 10-300 мм.
  • Наличие редких металлов — молибден, торий, рений, никель и т. д. — увеличивает лом в цене.
  • Месторасположение пункта приема металлолома. Москва и Челябинск имеют разные цены на лом, по причине разного соотношения спроса и предложения в регионах.

Общий процент содержания вольфрама в земной коре составляет 0,32%. Ежегодно в мире его добывают в количестве 90 000 т. Из них 73 000 т приходится на Китай. Добавьте к этому все его свойства и станет понятно, что ближайшие 10 лет цена на лом будет только повышаться.

Физические свойства

Это металл белого цвета с серебристым оттенком. Имеет внешнее сходство со сталью.

Температура плавления составляет 3380 ºС, что является самым высоким показателем среди всех ныне известных металлов. Плотность вольфрама — 19, 25 г/м3. По этому параметру уступает только золоту. Обладает низким удельным электросопротивлением (5,5 мкм*Ом) и коэффициентом линейного расширения 4,32*10-6 м/мк. Предел прочности (11000 МПа) в 8 раза выше конструкционной стали.

Недостатком является подверженность раскислению при температуре свыше 500 ºС, что ведет к формированию микротрещин. Из-за этого вольфрам требует нанесения защитного покрытия на свою поверхность.

Практическому использованию вольфрама также препятствует его низкая пластичность и жидкотекучесть, что мешает производству заготовок методом литья. Вольфрам является полностью продуктом порошковой металлургии. Компоненты сплава смешиваются и прессуются под воздействием высоких температур и давлений.

Вольфрам относится к третьей группе свариваемости. Сварные швы отличаются повышенной хрупкостью и склонностью к образованию трещин.

Виды вольфрамовых сплавов

Единственный металл, который способен работать в условиях значительных нагрузок и повышенных температур (свыше 1600 ºС). Поэтому вопрос легирования требует особо пристального внимания.

Современная металлургия представляет следующие разновидности сплавов вольфрама:

  • Твердые сплавы на основе вольфрама и кобальта (ВК8, ВК20). Кобальт обеспечивает сплав большей износостойкостью при работе в условиях абразивного истирания.
  • Вольфрамо-молибденовые сплавы (МВ20, МВ10, МВ50) после предварительной термообработки отличаются большей пластичностью, что способствует улучшению протекания процессов механической обработки.
  • Легирование никелем и железом вольфрамового сплава (ВМЖ) позволяет уменьшить вероятность образования холодных и горячих трещин. Такой сплав легче поддается резанию.
  • Вольфрамовый сплав с добавлением меди и никеля (ВМН) отличается повышенной электропроводностью.

Применение

Причиной высокой востребованности металла в производстве является его плотность, жаростойкость и электрическая проводимость. В силу этого вольфрам и его сплавы (несмотря даже на высокое значение цен) нашли широкое применение в следующих отраслях промышленности:

  • В машиностроении вольфрамовые сплавы используют в качестве материала для режущего инструмента, обладающего высокими скоростями резания (до 250 м/мин). Также из них изготавливают матрицы и пуансоны для штамповки цветных металлов.
  • Тугоплавкость и износостойкость вольфрама обеспечили его применение в станкостроении для изготовления высокоответственных узлов машин: подшипники, шарнирные соединения и т. д.
  • В электротехнике — изготавливают вакуумные трубки. В осветительном оборудовании используется как материал для спиралей накаливания.
  • В оборонной промышленности вольфрам служит для производства артиллерийских боеприпасов, бронебойных патронов, обшивки военной техники.
  • В теплотехнике вольфрам применяют как электронагреватель для вакуумной печи.
  • В сварочном производстве из вольфрама делают электроды для аргонно — дуговой сварки.
  • Вольфрам служит основой для изготовления наконечников буров горнодобывающего оборудования.
  • Высокая плотность обеспечивает вольфрамовым сплавам низкую пропускную способность радиационного гамма-излучения. Средства защиты, сделанные из него, обладают меньшим весом по сравнению с их свинцовыми более дешевыми в плане цены аналогами.
  • В медицине из вольфрама изготавливают хирургические инструменты.
  • В химической промышленности служит одним из компонентов для создания пигментов и катализаторов.
  • В аэрокосмической отрасли из вольфрама делают ответственные элементы электросхем, контакторы и т. д.
  • В самолетостроении получила широкое распространение вольфрамовая смазка, которая сохраняет свои антифрикционные свойства при температурах свыше 800 ºС.

Виды лома

Для нормирования стоимости и увеличения скорости процессов переработки вторсырья был предусмотрен ГОСТ 1639-2009. Им установлены следующие категории вторичного вольфрама:

  • Лом высокой чистоты. 99% состава приходится на вольфрам при весе кусков более 10 грамм. Обладает самой высокой ценой на рынке вторичных металлов.
  • Кусковой окисленный лом: трубы, пластины, фольга. Включает до 90% процентов металла.
  • Лом вольфрамового сплава, легированного торием. Состоит на 97% из вольфрама.
  • Куски лома твердых сплавов: фрезы, резцы, сверла. Примесь не больше 2 %.
  • Лом вольфрамо-титан-танталовых сплавов. Включение примесей до 2%.
  • Пылевидный лом. металлов в составе не меньше 50%.
  • Лом молибдено-вольфрамовых сплавов. Включает 30% вольфрама и до 70% молибдена.
  • Стружковый лом вольфрамо-медного сплава. Примеси 2%. Вольфрам свыше 50%.
  • Вольфрамовый лом в виде стружки. Химический состав должен состоять на 80% из вольфрама. Размер стружки не менее 10 мм.
  • Отходы шарочных долот. Состав не нормируется. Стоимость назначается по согласованию сторон.

Вольфрам

ВОЛЬФРАМА СПЛАВЫ

Вольфрам считается самым тугоплавким из известных металлов. Впервые был получен в 18 веке, но промышленное использование началось гораздо позже, с развитием технологии производства.

Вольфрам

Основные характеристики

Как самый тугоплавкий металл, вольфрам имеет специфические свойства:

  • Температура плавления вольфрама — примерно соответствует температуре солнечной короны — 3422 °С.
  • Вместе с этим, плотность чистого вольфрама ставит его в один ряд с наиболее плотными металлами. Его плотность практически равна плотности золота — 19,25 г/см3.
  • Теплопроводность вольфрама зависит от температуры и составляет от 0,31 кал/см·сек·°С при 20°С до 0,26 кал/см·сек·°С при 1300°С.
  • Теплоемкость также близка к золоту и составляет 0.15·103 Дж/(кг·К).

Металл имеет кубическую объемноцентрированную кристаллическую решетку. Несмотря на высокую твердость, вольфрам в нагретом состоянии очень пластичен и ковок, что позволяет изготавливать из него тонкую проволоку, имеющую широкое применение.

Вольфрамовая проволока

Имеет серебристо-серый цвет, который не меняется на открытом воздухе, поскольку вольфраму присуща высокая химическая стойкость, а с кислородом он реагирует только при температуре выше красного каления.

Химические свойства элемента, как правило, начинают проявляться при нагреве выше нескольких сотен градусов.

В обычных условиях он не взаимодействует с большинством известных кислот, кроме смеси плавиковой и азотной кислот.
В присутствии определенных окислителей может реагировать с расплавами щелочей.

При этом для начала реакции требуется нагрев до температуры 400 — 500 °С, а далее реакция идет бурно, с выделением тепла.

Некоторые соединения, особенно карбид вольфрама, обладают очень высокой твердостью и находят применение в металлургическом производстве для обработки твердых сплавов.

Приведенные характеристики вольфрама определяют специфику областей применения металла, как в чистом виде, так и в составе различных сплавов и химических соединений.

Вольфрам входит в состав многих жаростойких сплавов в качестве легирующей добавки для повышения твердости, температуры плавления и коррозионной стойкости.

Близость плотности и теплоемкости вольфрама и золота теоретически может служить для подделки золотых слитков, однако это легко можно выявить при измерении электрического сопротивления и при переплавке золотого слитка.

Получение вольфрама

В чистом, самородном виде металл в природе не встречается. Большинство месторождений образовано оксидами. соединений в пересчете на чистый металл в рудном месторождении составляет 0.2 — 2%.
Химическая стойкость и высокая температура плавления допускают получение вольфрама из руды только при использовании специфических методик.

Вольфрамовые прутки

В основе большинства методов промышленного получения вольфрама лежит восстановление металла из его оксида. Первая стадия производства состоит в обогащении вольфрамосодержащей руды. Затем при помощи операций выщелачивания и восстановления получают оксид WO3, который восстанавливают до чистого металла в атмосфере водорода. Температура процесса составляет около 700 °С.

В результате реакции получается тонкодисперсный металлический порошок.

Высокая температура плавления не позволяет оформить металл в виде слитков, поэтому порошок вольфрама сначала прессуют под высоким давлением, а затем спекают в среде водорода, используя нагрев до температуры 1300 °С.

 Через полученные бруски пропускают мощный электрический ток. В результате высокого переходного сопротивления между зернами металла происходит нагрев и плавление заготовки.

Очистку полученного слитка производят методом зонной плавки, подобно технологии получения сверхчистых полупроводников. Производство вольфрама по данной технология позволяет получить металл высокой степени чистоты без дополнительных операций очистки.

При производстве сплавов, все составляющие добавляются еще перед стадией прессования порошка, поскольку в дальнейшем это сделать уже невозможно. В процессе прессовки, спекания и дальнейшей обработки заготовки (прессование, прокатка) обеспечивается равномерное распределение примесей в сплаве.

Вольфрам

Обработка вольфрама производится при температурах около полутора тысяч градусов. При таком нагреве металл становится очень пластичным и допускает ковку, штамповку.

Тонкая проволока для спиралей ламп накаливания изготавливается методом волочения. При этом кристаллы металлы располагаются вдоль проволоки, повышая ее прочность.

Поскольку к спиралям ламп предъявляются высоки требования по однородности, вольфрамовый провод дополнительно подвергают операциям электрохимического полирования.

Применение вольфрама

Большинство областей применения вольфрама используют такие его качества, как высокая температура плавления, плотность и пластичность. Вольфрам незаменим в следующих областях:

  • Чистый вольфрам, это единственный металл, который применяется в нитях накаливания осветительных ламп, радиолампах, кинескопах и прочих электровакуумных приборах;
  • В чистом виде и в составе сплавов используется при производстве сердечников подкалиберных бронебойных снарядов и пуль;
  • Высокая плотность вольфрама позволяет изготавливать роторы малогабаритных гироскопов ракетной техники и космических аппаратов;
  • Изготовление неплавящихся электродов при аргонно-дуговой сварке;
  • Устройства защиты от ионизирующих излучений из вольфрама эффективнее, чем традиционные свинцовые. Использование вольфрама экономически выгодно, несмотря на более высокую стоимость, чем у свинца. Это вызвано тем, что расход вольфрама при тождестве технических характеристик изделия намного меньше.
  • Изделия из вольфрама не нуждаются в защите от коррозии благодаря низкой химической активности при нормальных температурных условиях.

Сверла из вольфрама

Соединения вольфрама с углеродом более известны как «победит». Их высокая твердость используется в режущих напайках металлообрабатывающих инструментов — резцов, сверл, фрез.

Инструменты с победитовыми напайками используются для обработки практически любых материалов, начиная от древесины, где почти не требуют периодической заточки, до любых пород камня. Для заточки победитовых инструментов требуются абразивы с самой высокой твердостью.

В полной мере этому соответствуют алмазные и эльборовые абразивы имеющие самую высокую твердость среди всех известных.

Победитовые напайки крепятся к рабочим кромкам инструмента при помощи пайки медью. В качестве флюса используется бура.

Карбид вольфрама используется в ювелирных изделиях, в частности, в кольцах. Высокая твердость материала позволяет сохранить блеск изделия в течение всего срока службы.

Победит изготавливают порошковым методом, используя для скрепления кристаллом карбида вольфрама кобальт.

Сплавы на основе вольфрама

Сплавы вольфрама возможно получить исключительно методом порошковой металлургии. Это вызвано большой разницей температур плавления входящих в состав сплава металлов.

Порошки исходных составляющих после смешивания прессуются, а затем подвергаются спеканию. В результате капиллярных сил более легкоплавкие металлы заполняют пространство между зернами вольфрама, образуя монолитный сплав.

На границах зерен образуются твердые растворы компонентов сплава.

Наибольшее распространение получили сплавы вольфрама с медью, железом и никелем. Самые распространенные сплавы ВНЖ и ВНМ включают в себя вольфрам — никель — железо и вольфрам — никель — медь.

Для достижения особых характеристик в состав могут входить также серебро, хром, кобальт и молибден.

Вольфрамовые сплавы находят применение для изготовления деталей и устройств, в которых важна высокая плотность при малых габаритных размерах. Это всевозможные противовесы, маховики, грузы центробежных регуляторов, сердечники пуль и снарядов.

Известно не очень много марок вольфрама. В первую очередь, это технически чистый вольфрам — ВЧ.

Используемые в промышленности марки вольфрама обычно включают в себя некоторые добавки. Материал, легированный лантаном, обозначается как ВЛ, иттрием — ВИ. Указанные легирующие добавки еще более улучшают механические и технологические качества металла.

Сплавы с рением — ВР5, ВР20 — используются в производстве высокотемпературных термопар.

Легирование торием повышает эмиссионные свойства вольфрама, что особенно важно при изготовлении катодов мощных электровакуумных ламп. Данная добавка также улучшает способность к зажиганию электрической дуги при аргонно-дуговой сварке.

Сплавы вольфрама с медью и серебром используются для изготовления контактов сильноточной коммутационной аппаратуры.

Медь и серебро при высокой электропроводности не обладают высокой механической прочностью. При прохождении высоких токов возможно расплавление контактных групп.

Контакты из вольфрамовых сплавов свободны от этих недостатков, не смотря на несколько большее электрическое сопротивление.

Высокая плотность сплавов позволят использовать их для изготовления контейнеров для хранения радиоактивных веществ, экранов для защиты от γ-излучения.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Вольфрамовые сплавы

ВОЛЬФРАМА СПЛАВЫ

Сегодня вольфрамовые сплавы – это тяжелые сплавы на основе тугоплавкого металла, которые широко используются во многих отраслях промышленности.

В каталоге представлены стандартные распространённые марки. Возможен заказ полуфабрикатов (порошка, гранул, слитков, кусков и проч.

) либо изделий и деталей, готовых к использованию или сборке машин, техники, установок различной направленности.

Состав и свойства

основы колеблется, в зависимости от марки. В промышленно-торговой компании «Вольфрамофф» можно купить сплавы с W от 75% до 97% и выше. В любом вольфрамовом сплаве, независимо от его чистоты, присутствуют легирующие компоненты и примеси.

Среди часто встречающихся – медь, железо, никель. Именно из них формируются марки ВНМ и ВНЖ, где буквы в маркировке указывают на название элемента.

Помимо этого соединения могут содержать хром, молибден, кобальт, даже серебро и любые другие металлы.

Механические и химические свойства обуславливают преимущества сплавов. К плюсам можно отнести:

  • Плотность тугоплавких сплавов достигает 16,5 г/см3.
  • Твёрдость достигает показателей 20-42 HRC. Для каждой марки характерен свой диапазон показателей.
  • Высокий предел прочности при растяжении – до 1200 МПа.
  • Относительное удлинение зависит от условий, в которых будет применяться деталь и от требований, которые предъявляются к данному показателю. Для марок твёрдых сплавов на основе вольфрама характерен широкий диапазон – от 1/10% до 27%!
  • Хорошая обрабатываемость, несмотря на прочность и плотность. В нашей компании вы можете заказать обмотку проволоки, резку прокатных изделий, легирование слитков, плавку в различных средах, выполнение отверстий в готовых деталях, волочение проволоки различного диаметра из давальческого сырья.
  • Работа в повышенных и экстремальных температурах. Многие марки вольфрамовых сплавов можно увидеть в элементах нагревательных и плавильных печей, защитных экранах, установках для выращивания монокристаллов.

Добавляя в слав те или иные легирующие компоненты, можно добиться точных характеристик, улучшить разнообразные свойства.

Производство и применение вольфрамовых твёрдых сплавов

Для получения вольфрамовых сплавов применимы лишь методы порошковой металлургии. В этом случае порошок при высокой температуре в специальных печах и определенной созданной среде спекаются. Далее под прессом формируются куски, слитки, штабики, в зависимости от требований к готовому продукту и этапов технологического процесса.

Чтобы выбрать наиболее подходящий вариант, важно ознакомиться с видами сплавов на основе вольфрама:

  • Рений-вольфрам. Имеет более высокие показатели пластичности после термической обработки, чем чистый металл. При высоких температурах именно рений добавляет сплаву прочности, позволяя работать в экстремальных температурах. В промышленности из сплава изготавливают термопары для измерения темп. металлов в углеродной среде.
  • Вольфрам-молибден. Из марки МВ-Мп производят горячекатаные листы, изделия для высокотемпературных печей. МВ-2-МП – обработанные либо экструдированные заготовки, тигли. МВ10-МП – марка, которая востребована при изготовлении распыляемых мишеней. Вольфрам-молибденовые сплавы идеальны для изготовления частей высокотемпературных печей и теплообменников, установок для отжига уранового топлива.
  • Вольфрам-железо-никель. ВНЖ сплавы, несмотря на содержание W от 80% до 97%, имеют высокий коэффициент поглощения гамма-излучения, превосходя свинец. Поэтому из тяжёлых сплавов (ВНЖ-97,5, ВНЖ-95, ВНЖ 7-3) часто изготавливаются защитные контейнеры и транспортировочные кейсы для хранения, перевозки радиоактивных веществ. Сплавы с добавлением никеля и железа идут на изготовления сердечников снарядов, балансиров, деталей центрифуг.
  • Медно-вольфрамовый сплав может состоять из двух химических элементов или содержать также никель. Самые распространённые марки в России – ВНМ 3-2, ВНМ 5-3, ВНМ 2-1, ВД-30, ВД-25, ВД-20. Используются в оборудовании постоянного контроля, защитных экранах, коллиматорах. Из сплавов создают электрические контакты, части снарядов в оборонной промышленности.

Изготовление сплавов и деталей на заказ

ООО «Вольфрамофф» не только занимается производством прокатной и штампованной продукции из тяжелых тугоплавких сплавов. У нас можно заказать изготовление деталей по индивидуальным чертежам. Также предлагаем прием лома вольфрамовых сплавов на особо выгодных условиях.

При заказе дополнительных услуг, выполняем лазерную резку, обмотку, штамповку любых изделий – нашего или стороннего производства.

Нужна деталь, но нет чертежа? Обратитесь за помощью к нашим специалистам – разработаем чертежи и выпустим уникальные изделия именно для вашего предприятия!

Тугоплавкий металл вольфрам

ВОЛЬФРАМА СПЛАВЫ

Калькулятор металлопроката

Вольфрам является одним из самых тугоплавких металлов, что делает его применение незаменимым в областях, связанных с высокими температурами. На странице представлено описание данного металла: физические, химические свойства, области применения, марки, виды продукции.

Вольфрам (W) (Wolframium) — химический элемент VI группы периодической системы, атомный номер 74, атомная масса 183,85. Название от немецкого Wolf волк и Rahm сливки («волчья пена»). Светло-серый металл, наиболее тугоплавкий из металлов. На воздухе при обычной температуре устойчив. Главные минералы — вольфрамит и шеелит. Вольфрам — компонент жаропрочных сверхтвердых сталей (инструментальные, быстрорежущие) и сплавов (победит, стеллит и др.); чистый W используется в электротехнике (нити ламп накаливания) и радиоэлектронике (катоды и аноды электронных приборов).

Вольфрам был открыт знаменитым шведским химиком Карлом Шееле. Аптекарь по профессии, Шееле в своей маленькой лаборатории провел много замечательных исследований. Он открыл кислород, хлор, барий, марганец.

Незадолго до смерти, в 1781 году, Шееле — к этому времени уже член Стокгольмской Академии наук — обнаружил, что минерал тунгстен (впоследствии названный шеелитом) представляет собой соль неизвестной тогда кислоты.

Спустя два года испанские химики братья д'Элуяр, работавшие под руководством Шееле, сумели выделить из этого минерала новый элемент — вольфрам, которому суждено было произвести переворот в промышленности. Однако это произошло через целое столетие.

Физические свойства

Свойство Значение
Атомный номер 74
Атомная масса, а.е.

м

183,84
Атомный диаметр, пм 282
Плотность, г/см³ 19,3
Молярная теплоемкость, Дж/(K·моль) 24,27
Теплопроводность, Вт/(м·K) 173
Температура плавления, °С 3422
Температура кипения, °С 5900
Теплота плавления, кДж/моль 35
Теплота испарения, кДж/моль 824
Молярный объем, см³/моль 9,53
Твердость, HB 350
Цвет искры Короткий желтый прерывистый пучок искр
Группа металлов Тугоплавкий металл

Химические свойства

Свойство Значение
Ковалентный радиус, пм 170
Радиус иона, пм (+6e) 62 (+4e) 70
Электроотрицательность (по Полингу) 2,3
Электродный потенциал, В W ← W3+ 0,11; W ← W6+ 0,68
Степени окисления 6, 5, 4, 3, 2, 0

Марки вольфрама и сплавов

Среди наиболее распространенных в промышленности марок можно выделить ВЧ, ВА, ВМ, ВТ, ВИ, ВЛ, ВР. Бывает чистый W, с присадками и сплавы W с другими металлами.

  • ВЧ — чистый вольфрам без присадок.
  • ВА — содержит кремнещелочную и алюминиевую присадки.

  • ВМ — содержит кремнещелочную и присадку тория.
  • ВТ — в качестве присадки используется окись тория.
  • ВИ — содержит окись иттрия в качестве присадки.
  • ВЛ — содержит окись лантана в качестве присадки.
  • ВР — сплав вольфрама с рением.

Вольфрам — основа твердых сплавов и многих жаропрочных сплавов, входит в состав износоустойчивых сплавов и инструментальных сталей. Из него и сплавов изготавливают: детали авиационных двигателей, нити накаливания и детали в электровакуумных приборах. Также благодаря высокой плотности данный металл используется для противовесов, артиллерийских снарядов, пуль и сверхскоростных роторов гироскопов для стабилизации полёта баллистических ракет (до 180 тыс. об/мин).

Монокристаллы вольфраматов используются как сцинтилляционные детекторы рентгеновского излучения и других ионизирующих излучений в ядерной физике и ядерной медицине. Дителлурид вольфрама WTe2 применяется для преобразования тепловой энергии в электрическую (термо-ЭДС около 57 мкВ/К). Стоит отметить, что W используют в качестве электродов для аргоно-дуговой сварки.

Широкий спектр применения имеют соединения данного металла.

Так, например, твёрдые сплавы и композитные материалы на основе карбида вольфрама WC используются для механической обработки металлов и неметаллических конструкционных материалов в машиностроении (точение, фрезерование, строгание, долбление), бурения скважин, в горнодобывающей промышленности.

Сульфид вольфрама WS2 применяется как высокотемпературная (до 500 °C) смазка. При производстве твердого электролита высокотемпературных топливных элементов применяется трехокись вольфрама WO3. Также соединения данного металла применяют в лакокрасочной, текстильной промышленности и в качестве катализатора и пигмента при органическом синтезе.

Промышленностью выпускается большое разнообразие продукции из данного тугоплавкого материала. Наиболее распространены вольфрамовые электроды, проволока, вольфрамовый порошок, штабик, лист.

Электроды являются неплавящимися и используются для сварки цветных металлов, высоколегированных сталей, материалов разного химического состава. Они обеспечивают высокую прочность сварного шва. Из вольфрамовой проволоки изготовляют нагреватели, спирали для ламп накаливания.

Термоэлектродная проволока из сплава W-Re применяется для изготовления термопар, с помощью которых можно измерять высокие температуры. Порошок вольфрама является основой многих жаропрочных сталей и сплавов и твердых сплавов.

Так, например, данный порошок является основой твердого сплава ВК8.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть