Tungsteno: aplicación, propiedades y características químicas

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

La madre naturaleza ha enriquecido a la humanidad con elementos químicos útiles. Algunos de ellos están escondidos en sus entrañas y están contenidos en cantidades relativamente pequeñas, pero su significado es muy significativo. Uno de estos es el tungsteno. Su uso se debe a sus especiales propiedades.

Historia de origen

El siglo XVIII - siglo del descubrimiento de la tabla periódica - se convirtió en fundamental en la historia de este metal.

Anteriormente, se aceptaba la existencia de una determinada sustancia, que forma parte de las rocas minerales, que impedía la fundición de los metales necesarios a partir de ellas. Por ejemplo, era difícil obtener estaño si el mineral contenía dicho elemento. La diferencia de temperatura de fusión y las reacciones químicas dieron como resultado la formación de espuma de escoria, lo que redujo la cantidad de rendimiento de estaño.

En el siglo VIII, el metal fue descubierto sucesivamente por el científico sueco Scheele y los hermanos españoles Eluard. Esto sucedió como resultado de experimentos químicos sobre la oxidación de rocas minerales: scheelita y wolframita.

Registrado en el sistema periódico de elementos de acuerdo con el número atómico 74. Un metal refractario raro con uncon una masa de 183.84 es tungsteno. Su uso se debe a propiedades inusuales descubiertas ya durante el siglo XX.

¿Dónde buscar?

En términos del número en las entrañas de la tierra, está "escasamente poblada" y ocupa el puesto 28. Es componente de unos 22 minerales diferentes, pero solo 4 de ellos son esenciales para su extracción: scheelita (contiene alrededor de un 80 % de trióxido), wolframita, ferberita y hubnerita (contienen un 75-77 % cada uno). La composición de los minerales a menudo contiene impurezas, en algunos casos se lleva a cabo una "extracción" paralela de metales como molibdeno, estaño, tantalio, etc. Los depósitos más grandes están en China, Kazajstán, Canadá, EE. UU., También hay en Rusia, Portugal, Uzbekistán.

¿Cómo lo consiguen?

Debido a las propiedades especiales, así como al bajo contenido en las rocas, la tecnología para obtener tungsteno puro es bastante complicada.

1. Separación magnética, separación electrostática o flotación para enriquecer el mineral hasta una concentración de óxido de tungsteno del 50-60 %.
2. Aislamiento del óxido al 99 % mediante reacciones químicas con reactivos alcalinos o ácidos y purificación por fases del precipitado resultante.
3. Reducción de metales con carbón o hidrógeno, salida del correspondiente polvo metálico.
4. Producción de lingotes o briquetas de polvo sinterizado.

Una de las etapas importantes en la producción de productos metalúrgicos es la pulvimetalurgia. Se basa en la mezcla de metales refractarios en polvo, su prensado y posterior sinterizado. De esta forma se obtienen un gran número de aleaciones de gran importancia tecnológica, entre ellas el carburo de tungsteno, cuya aplicación se encuentra principalmente en la producción industrial de herramientas de corte de mayor potencia y durabilidad.

Propiedades físicas y químicas

El tungsteno es un metal refractario y pesado de color plateado con una red cristalina centrada en el cuerpo.

• Punto de fusión - 3422 ˚С.
• Punto de ebullición - 5555 ˚С.
• Densidad - 19,25 g/cm3.

Es un buen conductor de corriente eléctrica. No magnetiza. Algunos minerales (como la scheelita) son luminiscentes.

Resistente a los ácidos, sustancias agresivas a altas temperaturas, corrosión y envejecimiento. El tungsteno también contribuye a la desactivación de la influencia de las impurezas negativas en los aceros, la mejora de su resistencia al calor, resistencia a la corrosión y fiabilidad. El uso de tales aleaciones de hierro y carbono está justificado por su capacidad de fabricación y resistencia al desgaste.

Propiedades mecánicas y tecnológicas

El tungsteno es un metal duro y duradero. Su dureza es de 488 HB, la resistencia a la tracción es de 1130-1375 MPa. Cuando está frío, no es plástico. A una temperatura de 1600 ˚С, la plasticidad aumenta a un estado de susceptibilidad absoluta al tratamiento a presión: forja, laminación, estirado. Se sabe que 1 kg de este metal permite producir un hilo con una longitud total de hasta 3 km.

El mecanizado es difícil debido a la excesiva dureza yfragilidad. Para taladrar, tornear, fresar, se utilizan materiales de carburo de tungsteno-cob alto, fabricados por pulvimetalurgia. Con menos frecuencia, a bajas velocidades y condiciones especiales, se utilizan herramientas hechas de acero de tungsteno aleado de alta velocidad. Los principios de corte estándar no son aplicables, ya que el equipo se desgasta extremadamente rápido y el tungsteno procesado se agrieta. Se aplican las siguientes tecnologías:

1. Tratamiento químico e impregnación de la capa superficial, incluido el uso de plata para este fin.
2. Calentar la superficie con la ayuda de hornos, una llama de gas, una corriente eléctrica de 0,2 A. La temperatura permitida a la que hay un ligero aumento de la plasticidad y, en consecuencia, mejora el corte, es de 300-450 ˚С.
3. Corte de tungsteno con materiales fusibles.

El afilado y el esmerilado deben realizarse con herramientas de diamante y elbor, menos a menudo con corindón.

La soldadura de este metal refractario se realiza principalmente bajo la acción de un arco eléctrico, electrodos de tungsteno o carbón en un gas inerte o líquido protector. También es posible la soldadura por contacto.

Este elemento químico en particular tiene características que lo hacen destacar entre la multitud. Así, por ejemplo, caracterizado por una alta resistencia al calor y al desgaste, mejora la calidad y las propiedades de corte de los aceros aleados que contienen tungsteno, y su alto punto de fusión permite producir filamentos para bombillas y electrodos para soldadura.

Solicitud

La rareza, lo inusual y la importancia determinan el uso generalizado en la tecnología moderna de un metal llamado tungsteno - tungsteno. Las propiedades y la aplicación justifican el alto costo y la demanda. El alto punto de fusión, la dureza, la resistencia, la resistencia al calor y al ataque químico y la corrosión, la resistencia al desgaste y las características de corte son sus principales bazas. Casos de uso:

1. Filamentos.
2. Aleación de aceros para obtener aleaciones de hierro-carbono de alta velocidad, resistentes al desgaste, resistentes al calor y resistentes al calor, que se utilizan para la producción de taladros y otras herramientas, punzones, resortes y resortes, rieles.
3. Producción de aleaciones duras "en polvo", utilizadas principalmente como herramientas de corte, taladrado o prensado altamente resistentes al desgaste.
4. Electrodos para soldadura TIG y por resistencia.
5. Producción de piezas para ingeniería de rayos X y radio, varias lámparas técnicas.
6. Pinturas luminosas especiales.
7. Alambres y repuestos para la industria química.
8. Varias pequeñas cosas prácticas, por ejemplo, plantillas para pescar.

Varias aleaciones que contienen tungsteno están ganando popularidad. El alcance de estos materiales a veces sorprende, desde la ingeniería pesada hasta la industria ligera, donde se fabrican tejidos con propiedades especiales (por ejemplo, resistentes al fuego).

No hay materiales universales. Cada elemento conocido y las aleaciones creadas se distinguen por su singularidad y necesidad para ciertas áreas de la vida y la industria. Sin embargo, algunos de ellos tienen propiedades especiales que hacen posible procesos que antes eran inviables. Uno de esos metales es el tungsteno. Su aplicación no es lo suficientemente amplia, como el acero, pero cada una de las opciones es sumamente útil y necesaria para la humanidad.