稀有金屬產(chǎn)品知識(shí)：金屬鎢

1、概述

鎢是稀有金屬，也是重要的戰(zhàn)略物資。我國(guó)是產(chǎn)鎢大國(guó)，鎢資源儲(chǔ)量520萬(wàn)噸，占世界總儲(chǔ)量的65％，產(chǎn)量及出口量均居世界第一。湖南、江西、河南三省的鎢資源儲(chǔ)量居全國(guó)的前三位，其中湖南、江西兩省的鎢資源儲(chǔ)量占全國(guó)的55．48％。湖南以白鎢為主，江西以黑鎢為主，其黑鎢資源占全國(guó)黑鎢資源總量的42．40％。

2、性質(zhì)

鎢是稀有高熔點(diǎn)金屬，屬于元素周期系中第六周期（第二長(zhǎng)周期）的VIB族。鎢是一種銀白色金屬，外形似鋼。鎢的熔點(diǎn)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(hào)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)

相對(duì)原子質(zhì)量183.85

自由原子的電子層結(jié)構(gòu)1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25P65d46S2

原子體積9.53cm3/mol

密度19.35g/cm3

晶體結(jié)構(gòu)及晶格常數(shù)α-W：體心立方a＝3.16524nm（25℃）

β-W：立方晶格a＝5.046nm（630℃以下穩(wěn)定）

熔點(diǎn)3410±20℃

沸點(diǎn)5927℃

熔化潛熱40.13±6.67kJ/mol

升華熱847.8kJ/mol(25℃)

蒸發(fā)熱823.85±20.9kJ/mol(沸點(diǎn))

電阻溫度系數(shù)0.00482I/℃

電子逸出功4.55eV

熱中子俘獲面19.2b

彈性模量35000~38000MPa(絲材)

扭力模量～36000Mpa

體積模量3.108×1011－1.579×107t＋0.344×103t2Pa

剪切模量4.103×1011－3.489×107t＋7.55×103t2Pa

壓縮性2.910－7cm/kg

鎢有兩種變型，α和β。在標(biāo)準(zhǔn)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(guò)程是不可逆的。

3、用途

18世紀(jì)50年代曾發(fā)現(xiàn)鎢對(duì)鋼性質(zhì)的影響。然而，鎢鋼開(kāi)始生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用是在19世紀(jì)末和20世紀(jì)初。

1900年在巴黎世界展覽會(huì)上，首次展出了高速鋼。因此，鎢的提取工業(yè)從此得到了迅猛發(fā)展。這種鋼的出現(xiàn)標(biāo)志了金屬切割加工領(lǐng)域的重大技術(shù)進(jìn)步。鎢成為最重要的合金元素。

1900年，俄國(guó)發(fā)明家А.Н.Ладыгин首先建議在照明燈泡中應(yīng)用鎢。在1909年Кулидж制定基于粉末冶金法，采用壓力加工的工藝方法之后，鎢才有可能在電真空技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。

1927~1928年采用以碳化鎢為主成分研制出硬質(zhì)合金，這是鎢的發(fā)展史中的一個(gè)重要階段。這些合金各方面的性質(zhì)都超過(guò)了最好的工具鋼，在現(xiàn)代技術(shù)中得到了廣泛的使用。

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、耐磨和強(qiáng)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(diǎn)是在空氣中有高的強(qiáng)化回火溫度（700~800℃）下，能自動(dòng)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(yáng)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(qiáng)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(qiáng)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(dāng)加熱到1000~1100℃時(shí)，它們?nèi)跃哂懈叩挠捕群湍湍バ浴Ｓ操|(zhì)合金刀具的切削速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)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(qiáng)和耐磨合金作為最難熔的金屬鎢是許多熱強(qiáng)合金的成分，如3%~15%的鎢、25%~35%的鉻、45%~65%的鈷、0.5%~2.75%的碳組成的合金，主要用于強(qiáng)烈耐磨的零件，例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的活門、壓模熱切刀的工作部件、渦輪機(jī)葉輪、挖掘設(shè)備、犁頭的表面涂層。

在航空和火箭技術(shù)中，以及要求機(jī)器零件，發(fā)動(dòng)機(jī)和一些儀器的高熱強(qiáng)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(qiáng)材料。

觸頭材料和高比重合金用粉末冶金方法制造的鎢-銅（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(kāi)關(guān)、斷路器、點(diǎn)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(jī)、控制舵的平衡錘、放射性同位素的放射護(hù)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(wú)線電電子學(xué)和X射技術(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(zhǎng)。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(duì)陰極和陰極，以及無(wú)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（達(dá)3000℃）的是加熱器。鎢加熱器在氫氣氣氛、惰性氣氛或真空中工作。

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(lái)制造耐火和防水布疋。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(jī)合成中，如在合成汽油的制取中用作固體的潤(rùn)滑劑和催化劑。

(關(guān)鍵字：金屬鎢 產(chǎn)品知識(shí) 稀有金屬)