難熔金屬
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)等部門得到了廣泛應用。
鎢是稀有高熔點金屬,屬于元素周期系中第六周期(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。它的主要物理性質(zhì)如下:
元素符號&Nbsp; W
原子序數(shù)74
穩(wěn)定同位素及其所占%180(0.14);182(26.41); 183(14.40);184(30.64);186(28.41)
原子體積9.53 cm3/mol
固態(tài)密度:19.35克/每立方厘米。
液態(tài)密度:17.6克/每立方厘米。
晶體結(jié)構(gòu)及晶格常數(shù)α-W:體心立方 a=3.16524 pm(25℃)
β-W:立方晶格 a=5.046 nm(630℃以下穩(wěn)定)
在純鎢化合物制取方面,粗Na2WO4溶液的強堿性陰離子交換法凈化并轉(zhuǎn)型工藝以及流程短、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量高等特點在很大范圍內(nèi)取代了經(jīng)典的鎂鹽凈化-傳統(tǒng)化學法轉(zhuǎn)型工藝。與之想對應的季銨鹽萃取法凈化并轉(zhuǎn)型由實驗室研發(fā)開始走向產(chǎn)業(yè)化,呈現(xiàn)了可喜的前景。選擇性沉淀法從鎢酸鹽溶液中除鉬、錫、銻、砷等凈化除雜技術(shù)的研發(fā)成功并廣為應用,大幅度提高了鎢制品的純度和鎢冶金過程對原料的適應能力。
在金屬鎢粉制取方面,在20世紀70年代,先進的藍鎢氫還原法取代了黃鎢氫還原法,到20世紀末,紫鎢氫還原法又進一步取代了藍鎢氫還原法,使產(chǎn)出鎢粉的物理性能控制達到更先進的水平,進一步提高了鎢粉的質(zhì)量。
與此同時,多種處理鎢冶金二次資源技術(shù)的研發(fā)成功,使鎢二次資源的利用不論是在技術(shù)水平上還是回收利用率上都大幅度提高。
科學技術(shù)是生產(chǎn)力,鎢資源作為重要的戰(zhàn)略物資是全世界重要的資源,必須合理循環(huán)的利用。
鎢以純金屬狀態(tài)和以合金系狀態(tài)廣泛應用于現(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、耐磨合金和強熱合金。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。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。