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金屬鎢

點擊次數(shù)：1610   更新時間：2022-04-16 14:29:45     來源：本站

金屬鎢

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(xué)儀器，化學(xué)儀器。中國是世界上最大的鎢儲藏國。

鎢是一種金屬元素。鎢的化學(xué)元素符號是W，原子序數(shù)是74，相對原子質(zhì)量為183.85，原子半徑為137皮米，密度為19.35克/每立方厘米，屬于元素周期表中第六周期(第二長周期)的VIB族。鎢在自然界主要呈六價陽離子，其離子半徑為0.68×10-10m。由于W6+離子 半徑小，電價高，極化能力強，易形成絡(luò)陰離子，因此鎢主要以絡(luò)陰離子形式[WO4]2-，與溶液中的Fe2+、Mn2+、Ca2+等陽離子結(jié)合形成黑鎢礦或白鎢礦沉淀。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(xué)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、耐磨性強的鎢硬質(zhì)合金被大規(guī)模應(yīng)用于切削工具、礦山工具中。


鎢是熔點最高的難熔金屬。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，鎢最重要的優(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)等部門得到了廣泛應(yīng)用。

鎢是一種戰(zhàn)略金屬。眾所周知，稀有金屬是國家的重要戰(zhàn)略資源，而鎢是典型的稀有金屬，具有極為重要的用途。它是當代高科技新材料的重要組成部分，一系列電子光學(xué)材料、特殊合金、新型功能材料及有機金屬化合物等均需使用獨特性能的鎢。用量雖說不 大，但至關(guān)重要，缺它不可。因而廣泛用于當代通訊技術(shù)、電子計算機、宇航開發(fā)、醫(yī)藥衛(wèi)生、感光材料、光電材料、能源材料和催化劑材料等。

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(第二長周期)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(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，常溫時不跟空氣和水反應(yīng)，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(yīng)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。

鎢有兩種變型，α和β。在標準溫度和常壓下，α型是穩(wěn)定的體心立方結(jié)構(gòu)。β型鎢只有在有氧存在的條件下才能出現(xiàn)。它在630℃以下是穩(wěn)定的，在630℃以上又轉(zhuǎn)化為α鎢，并且這一過程是不可逆的。

基本用途:世界上開采出的鎢礦，約50%用于優(yōu)質(zhì)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，鎢的用途十分廣泛，涉及礦山、冶金、機械、建筑、交通、電子、化工、輕工、紡織、軍工、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)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代技術(shù)中，合金系狀態(tài)中最主要的是合金鋼、以碳化鎢為基的硬質(zhì)合金、耐磨合金和強熱合金。鎢主要分別應(yīng)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。廣泛采用的高速鋼含有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耐磨性。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。

碳化鎢基硬質(zhì)合金

鎢的碳化物具有高的硬度、耐磨性和難熔性。這些合金含有85%--95%的碳化鎢和5%--14%的鈷，鈷是作為粘結(jié)劑金屬，它使合金具有必要的強度。主要用于加工鋼的某些合金中，還含有鈦、鉭和鈮的碳化物。所有這些合金都是用粉末冶金法制造的。當加熱到1000--1100℃時，它們?nèi)跃哂懈叩挠捕群湍湍バ?。硬質(zhì)合金刀具的切削速度遠遠地超過了最好的工具鋼刀具的切削速度。硬質(zhì)合金主要用于切削工具、礦山工具和拉絲模等。

熱強和耐磨合金

作為最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，主要用于強烈耐磨的零件，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(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和鎢的耐磨性。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(xué)和X射線技術(shù)中。鎢是白織燈絲和螺旋絲的最好材料。高的工作溫度(2200--2500℃)保證高的發(fā)光效率，而小的蒸發(fā)速度保證絲的壽命長。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。

鎢的化合物:鎢酸鈉用于生產(chǎn)某些類型的漆和顏料，以及紡織工業(yè)中用于布疋加重和與硫酸銨和磷酸銨混合來制造耐火布疋和防水布疋。還用于金屬鎢、鎢酸及鎢酸鹽的制造以及染料、顏料、油墨、電鍍等方面。也用作催化劑等。鎢酸在紡織工業(yè)中是媒染劑與染料和在化學(xué)工業(yè)中用作制取高辛烷汽油的催化劑。二硫化鎢在有機合成中，如在合成汽油的制取中用作固體的潤滑劑和催化劑。處理鎢礦石的時候可得到得三氧化鎢，再用氫還原三氧化鎢制得鎢粉，廣泛用于鎢材及鎢冶金材原料。

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。