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Wolfram: Eigenschaften, Produktion, Anwendungen

Wolfram ist ein mattes silberfarbenes Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt aller reinen Metalle. Wolfram, auch Wolfram genannt, von dem das Element sein Symbol W bezieht, ist bruchsicherer als Diamant und viel härter als Stahl.

Die einzigartigen Eigenschaften dieses feuerfesten Metalls – seine Festigkeit und Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten – machen es ideal für viele gewerbliche und industrielle Anwendungen.

 

Wolfram-Eigenschaften

  • Atomsymbol: W.
  • Ordnungszahl: 74
  • Elementkategorie: Übergangsmetall
  • Dichte: 19,24 Gramm / Zentimeter 3
  • Schmelzpunkt: 3422 ° C (6192 ° F)
  • Siedepunkt: 5531 ° F (10031 ° F)
  • Mohs Härte: 7.5

 

Produktion

Wolfram wird hauptsächlich aus zwei Arten von Mineralien gewonnen, Wolframit und Scheelit. Das Wolframrecycling macht jedoch auch etwa 30% des weltweiten Angebots aus. China ist der weltweit größte Metallproduzent und liefert über 80% des weltweiten Angebots.

Sobald Wolframerz verarbeitet und abgetrennt wurde, wird die chemische Form Ammoniumparatungstate (APT) hergestellt. APT kann mit Wasserstoff unter Bildung von Wolframoxid erhitzt werden oder reagiert mit Kohlenstoff bei Temperaturen über 1050 ° C (1925 ° F) unter Bildung von Wolframmetall.

 

Anwendungen

Wolfram wird seit über 100 Jahren hauptsächlich als Glühbirne für Glühbirnen eingesetzt. Mit kleinen Mengen Kalium-Aluminium-Silikat dotiert, wird Wolframpulver bei hoher Temperatur gesintert, um den Drahtfaden zu erzeugen, der sich im Zentrum von Glühbirnen befindet, die Millionen von Haushalten auf der ganzen Welt beleuchten.

Aufgrund der Fähigkeit von Wolfram, seine Form bei hohen Temperaturen beizubehalten, werden Wolframfilamente jetzt auch in einer Vielzahl von Haushaltsanwendungen verwendet, einschließlich Lampen, Scheinwerfern, Heizelementen in Elektroöfen, Mikrowellen und Röntgenröhren.

Die Toleranz des Metalls gegenüber starker Hitze macht es auch ideal für Thermoelemente und elektrische Kontakte in Lichtbogenöfen und Schweißgeräten. Anwendungen, die eine konzentrierte Masse oder ein konzentriertes Gewicht erfordern, wie Gegengewichte, Angelplatinen und Pfeile, verwenden aufgrund ihrer Dichte häufig Wolfram.

 

Wolframcarbid

Wolframcarbid wird entweder durch Verbinden eines Wolframatoms mit einem einzelnen Kohlenstoffatom (dargestellt durch das chemische Symbol WC) oder zweier Wolframatome mit einem einzelnen Kohlenstoffatom (W2C) hergestellt. Dies erfolgt durch Erhitzen von Wolframpulver mit Kohlenstoff bei Temperaturen von 2500 ° F bis 2900 ° F (1400 ° C bis 1600 ° C) in einem Wasserstoffgasstrom.

Nach Mohs Härteskala (ein Maß für die Fähigkeit eines Materials, ein anderes zu zerkratzen) hat Wolframcarbid eine Härte von 9,5, die nur geringfügig unter der von Diamant liegt. Aus diesem Grund wird Wolfram gesintert (ein Prozess, bei dem die Pulverform bei hohen Temperaturen gepresst und erhitzt werden muss), um Produkte herzustellen, die für die Bearbeitung und das Schneiden verwendet werden.

Das Ergebnis sind Materialien, die unter hohen Temperatur- und Belastungsbedingungen betrieben werden können, wie Bohrer, Drehmaschinen, Fräser und panzerbrechende Munition.

Zementcarbid wird unter Verwendung einer Kombination aus Wolframcarbid und Kobaltpulver hergestellt. Es wird auch zur Herstellung verschleißfester Werkzeuge verwendet, wie sie beispielsweise im Bergbau verwendet werden. Die Tunnelbohrmaschine, mit der der Kanaltunnel zwischen Großbritannien und Europa gegraben wurde, war mit fast 100 Hartmetallspitzen ausgestattet.

 

Wolframlegierungen

Wolframmetall kann mit anderen Metallen kombiniert werden, um deren Festigkeit und Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen . Stahllegierungen enthalten oft für diese vorteilhaften Eigenschaften Wolfram. Stell, das in Hochgeschwindigkeitsanwendungen verwendet wird – die in Schneid- und Bearbeitungswerkzeugen wie Sägeblättern verwendet werden – enthält etwa 18% Wolfram.

Wolfram-Stahl-Legierungen werden auch zur Herstellung von Raketentriebwerksdüsen verwendet, die hohe hitzebeständige Eigenschaften aufweisen müssen. Andere Wolframlegierungen umfassen Stellit (Kobalt, Chrom und Wolfram), das aufgrund seiner Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit in Lagern und Kolben verwendet wird, und Hevimet, das durch Sintern eines Wolframlegierungspulvers hergestellt wird und in Munition verwendet wird, Dartfässer und Golfschläger.

Superlegierungen aus Kobalt, Eisen oder Nickel können zusammen mit Wolfram zur Herstellung von Turbinenschaufeln für Flugzeuge verwendet werden.

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