Tungsten là gì?

Tungsten là gì? Tungsten là tên Thụy Điển cũ và các nước châu Á, Anh, Pháp được dùng để chỉ khoáng vật scheelit. Các nước châu Âu gọi là Wolfram (W) số nguyên tử 74, có xuất phát từ tiếng Đức “Wolf rahm“. 

Lịch sử của Tungsten

Năm 1781, Carl Wilhelm Scheele phát hiện ra một loại axit mới là axit wolframic. Có thể được chiết từ scheelite (lúc đó có tên là tungstenit). Sau đó, Scheele và Torbern Bergman cho rằng axit này trải qua quá trình oxy hóa sẽ cho ra đời một kim loại mới. Đến năm 1783, José và Fausto Elhuyar tìm thấy một axit được chế từ wolframit, được xác định là axit wolframic.

Sau năm đó, ở Tây Ban Nha, các nhà khoa học này đã thử cô lập wolfram bằng cách ôxy hóa là axit wolframic với than củi. Sau đó họ thành công và được ghi công đã phát hiện ra nguyên tố này

Ở dạng thô Tungsten khá nặng, có màu xám trắng, khá giòn, cứng nên rất khó trong việc gia công. Nhưng ở dạng tinh khiết thì nó rất dễ gia công với các phương pháp như ép, rèn, tạo hình. Kim loại này còn có hệ số giản nỡ thấp nhất, độ bền kéo cao nhất, áp suất hơi thấp, điểm nóng chảy cao nhất 3.422 °C nên rất lý tưởng cho ngành tên lửa và sản xuất tên lửa.

Trong không khí, tungsten rất bền nhưng tan trong hỗn hợp axitniric và axit flohidric. Tungsten thường không tồn tại tự do mà xuất hiện chủ yếu  trong các khoáng vật như Wonframit (wolframat sắt-mangan FeWO4/MnWO4), scheelit (canxi wolframat, (CaWO4), ferberit (FeWO4) và hubnerit (MnWO4). Trong đất, kim loại wolfram bị ôxi hóa thành anion wolframat.

Theo các số liệu thống kê được, 80% lượng Tungsten trên thế giới đang được khai thác từ Trung Quốc. Các nước còn lại gồm Úc, Bồ Đào Nha, Bolivia, Colombia, Nga. Việt Nam.

Tính chất vật lý

Điểm nóng chảy: 3.422 °C.
Khối lượng nguyên tử: 183,84 u ± 0,01 u.
Số nguyên tử: 74.
Cấu hình điện tử: [Xe] 4f145d46s2
Tungsten là kim loại cứng thứ 2 sau kim cương và nặng quý hiếm và có màu xám trắng. Có điểm nóng chảy cao nhất, hệ số giản nỡ thấp nhất, độ bền kéo cao nhất, áp suất hơi thấp.
Thuộc tính dẻo dai của tungsten tăng lên khi hợp kim với thép.
Khoảng một nửa trong số tất cả các Tungsten được sử dụng để sản xuất các vật liệu cứng. Hợp kim Tungsten chủ yếu. Các kim loại, khai thác mỏ, xây dựng, và các ngành công nghiệp dầu khí chủ yếu dựa vào các công cụ hợp kim Tungsten. Tungsten cũng được sử dụng để thực hiện các hợp kim. Các điểm nóng chảy cao của Tungsten làm cho nó lý tưởng cho tên lửa và sản xuất tên lửa.

Tại sao Tungsten được xếp vào kim loại quý hiếm

Wonfram (tungsten) được xếp vào kim loại quý hiếm, nó khá hiếm chỉ chiếm 1.10-4% khối lượng của vỏ trái đất.

Wonfram là một kim loại chuyển tiếp có màu từ sám thép đến trắng, rất cứng và nặng. Chịu nhiệt khối lượng riêng lớn(19,3g/cm3) và nhiệt độ nóng chảy rất cao(34100C). Bền trong không khí ở nhiệt độ thường, tan trong hỗn hợp axitniric và axit flohidric. Các khoáng vật chính là Wonframit, seelit, tungstit. Wonfram ít tồn tại dưới dạng tự do. Mà chủ yếu ở trong các khoáng vật của nó.

Wonfram được ứng dụng rất rộng rãi như dùng để chế tạo thép siêu cứng và chịu nhiệt, thiết bị cắt nhanh, hợp kim, dùng trong kĩ thuật điện (làm dây tóc bóng đèn điện), trong kĩ thuật vô tuyến điện tử (làm catôt, anôt của các dụng cụ điện).
Wonfram trioxit WO3 bột tinh thể hình thoi, màu vàng nhiệt độ nóng chảy 14730C. Không tan trong nước và axít dùng để điều chế Wonfram kim loại làm dây tóc bóng đèn điện.
Hợp kim stelit gồm Wonfram, Crom, Coban rất cứng đang được sử dụng rất rộng rãi cho phép cắt gọt với tốc độ rất cao.
Trong thời chiến tranh thế giới người ta đã đưa Wonfram vào thép để chế tạo súng và đại bác.

Wonfram là một trong những vật liệu tốt nhất để làm catôt.

Tungsten được sử dụng để làm gì?

Trong thời chiến tranh trước đây, người ta đã đưa Wonfram vào thép để chế tạo súng và đại bác. Sau này, với các ưu điểm nổi trội mà không phải loại kim loại nào cũng có được. Wonfarm thường được ứng dụng vào các ngành công nghiệp đặc biệt. 80% sản lượng của tungsten dùng để chế tạo thép hợp kim cao cấp. 15% còn lại được dùng làm thép cứng trong cơ khí chế tạo, vòi phun động cơ tên lửa và kim loại cắt gọt. Vonfram hiện cũng đang được sử dụng rộng rãi trong việc sản xuất các bảng mạch, công tắc và điện cực. Hợp kim stelit gồm Wonfram, Crom, Coban rất cứng đang được sử dụng rất rộng rãi cho phép cắt gọt với tốc độ rất cao.

Thế nhưng nhắc đến tungsten, người ta sẽ ngay lập tức nhớ đến ngành công nghiệp chế tạo bóng đèn điện. Đây là ứng dụng quan trọng và nổi tiếng nhất. Sau khi vonfarm xuất hiện, ngay lập tức nó đã thay thế sợi than, sợi osimi và sợi tantail, khiến hàng tỉ bóng đèn điện đã được sản xuất hàng năm. Đó cũng là lý do kim loại quý này được mệnh danh là “sứ giả của ánh sáng”.

Một số công dụng khác của vonfarm có thể kể đến nữa là: làm vật liệu kết nối trong các vi mạch. Giữa vật liệu điện môi silic đôxít và transistor, làm thiết bị sưởi, làm điện cực, và nguồn phát xạ trong các thiết bị chùm tia điện tử….

Tungsten được sử dụng làm “vàng giả”

Hiện nay, vonfarm còn được sử dụng với các mục đích xấu. Đó là trộn bột vonfram hoặc kim loại nặng khác vào vàng đang nóng chảy hoặc dùng vàng nóng chảy để đúc bao quanh một khối vonfram. Hình thức tinh vi này sẽ tạo nên những khối vàng giả hệt như thật mà mắt thường rất khó phát hiện. Thậm chí, việc chiếu tia X quang xuống dưới bề mặt vàng khoảng 4 phần nghìn millimet .Cũng sẽ bị đánh lừa nếu “vàng giả” được phủ vàng với độ dày phù hợp.

Phân biệt vàng nguyên chất với “vàng vonfram”

Vẫn là vàng 99,91%… khi đưa vào máy quét tia X. Hai biện pháp phổ thông hiện nay là cân tỉ trọng và máy quang phổ đều bất lực khi xác định vàng độn vonfram.

Trên trang web bán vàng độn vonfram tại Trung Quốc, phương thức nhận biết được chính trang web chỉ ra. Đó là nhúng vào nước cất hay cào bề mặt vàng bên ngoài. Tuy nhiên, cách thức này lại chỉ áp dụng được khi lớp vàng dát ngoài là rất mỏng. Còn với hàm lượng vàng cao hơn, theo các chuyên gia, cách duy nhất hiện nay là siêu âm, hình ảnh các vật liệu được độn trong vàng khi đó sẽ được hiển thị khá rõ.

Vai trò sinh học của Tungsten

Tungsten (Wolfram) số nguyên tử 74, là nguyên tố nặng nhất có mặt trong các cơ thể sống, Nguyên tố nặng thứ 2 là iốt (Z = 53). Wolfram chưa được tìm thấy là chất cần thiết hoặc được sử dụng trong các nhân điển hình. Nhưng nó là chất dinh dưỡng thiết yếu đối với một số vi khuẩn.

Ví dụ, các enzym oxidoreductase dùng wolfram tương tự như molypden. Bằng cách nó trong phức wolfram-pterin với molybdopterin. Molybdopterin, mặc dù tên nó có molypden, không chứa molypden. Nhưng có thể phức hợp với hoặc molypden hoặc wolfram được dùng trong các thể sống. Các enzym mang wolfram khử axit cacboxylic tự do thành các aldehyt. Một quá trình tổng hợp khó trong hóa và hóa sinh.

Tuy nhiên, các oxidoreductase wolfram cũng có thể xúc tác quá trình ôxy hóa. Enzym cần wolfram đầu tiên được phát hiện cũng cần selen. Và trong trường hợp này cặp đôi wolfram-seleni có thể có chứa năng tương tự cặp đôi molypden-lưu huỳnh của các enzym cần molybdenum cofactor.

Một trong những enzyme trong họ oxidoreductase, thỉnh thoảng sử dụng dùng wolfram (bacterial formate dehydrogenase H) được biết là sử dụng kiểu seleni-molypden của molybdopterin. Mặc dù xanthine dehydrogenase chứa wolfram từ vi khuẩn đã được tìm thất là chứa molydopterin-wolfram. Và cũng như selen liên kết không phải với (non-protein bound selenium). Phức hợp molybdopterin wolfram-selen chưa được miêu tả rõ ràng.

Các hiệu ứng khác về sinh hóa

Trong đất, kim loại wolfram bị ôxy hóa thành anion wolframat. Nó có thể thay thế molypden trong các enzym nhất định. Và trong các trường hợp này enzym tạo ra trong eukaryote có thể là trơ. Đặc điểm hóa học của đất xác định cách mà wolfram polymer hóa; các đất kiềm tạo ra các wolframat monomer; các đất axit tạo ra các wolframat polymer.

Natri wolframat và chì đã được nghiên cứu về ảnh hưởng của nó đến giun đất. Chì được được tìm thấy là gây chết chúng ở các mức thấp và natri wolframat ít độc hơn. Nhưng wolframat ức chế hoàn toàn khả năng sinh sản của chúng.

Wolfram đã được nghiên cứu là chất đối khác chuyển hóa đồng, với chức năng tương tự hoạt động của molypden. Người ta phát hiện rằng tetrathiowolframat có thể được dùng làm hóa chất tạo phức đồng sinh học, tương tự như tetrathiomolybdat.

Sản lượng

Tungsten (Wolfram) được tìm thấy trong các khoáng vật wolframit (wolframat sắt-mangan FeWO4/MnWO4), scheelit (canxi wolframat, (CaWO4), ferberit (FeWO4) và hübnerit (MnWO4). Chúng được khai thác và dùng để sản xuất khoảng 37.400 tấn wolfram/năm trong năm 2000. Trung Quốc sản xuất hơn 75% tổng sản lượng thế giới, các nước còn lại gồm Úc, Bolivia, Bồ Đào Nha, Nga, và Colombia.

Wolfram được tách từ các quặng của nó qua nhiều công đoạn. Quặng được chuyển đổi từ từ thành wolfram(VI) ôxit (WO3). Sau đó được nung với hydro hoặc cacbon tạo ra wolfram bột. Nó có thể được dùng ở dạng bột hoặc ép thành các thỏi rắn.

Wolfram cũng có thể được tách ra bằng cách khử hydro của WF6:

WF6 + 3 H2 → W + 6 HF

hoặc nhiệt phân:

WF6 → W + 3 F2 (ΔHr = +)

Wolfram không được bán theo kiểu hợp đồng tương lai và không được niêm yết trên các thị trường giao dịch: Như London Metal Exchange. Giá của wolfram (WO3) vào khoảng 18.975 USD/tấn vào tháng 8 năm 2010.

Hợp kim tungsten carbide là gì?

Hợp kim tungsten Carbide là một loại hợp kim cứng gồm: Carbon và Kim loại. Viết tắt TCT: Tungsten carbide tipped (TCT). Dụng cụ cắt carbide có thể chịu được nhiệt độ cao, chịu mài mòn tốt và tốc độ cắt nhanh hơn so với thép gió phổ thông. Sử dụng vào mục đích cắt những loại vật liệu cứng và bền như Inox, thép Carbon và các loại vật liệu cứng khác với độ chính xác cao.

Vật liệu cắt Carbite siêu tốt = Hợp kim Tungsten Carbide + Cobalt

Vật liệu cắt Carbite siêu tốt = Hợp kim Tungsten Carbide + Cobalt. Dùng làm dao hợp kim..

Gồm 2 thành phần chính là Cobalt C và Tungsten carbide Wc. Tùy theo tỉ lệ của 2 thành phần này, người ta làm ra nhiều loại hợp kim carbide khác nhau có độ cứng khác nhau dùng cho các ứng dụng khác nhau.

Ngoài ra còn bổ sung thêm một vài thành phần kim loại phụ khác như: Titanium, niobium, tantanlum.

                                                                                                   

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *