Il tungsteno è un elemento chimico della tavola periodica di Mendeleev, che appartiene al gruppo VI. In natura, il tungsteno si presenta come una miscela di cinque isotopi. Nella sua forma ordinaria e in condizioni ordinarie è un metallo duro di colore grigio-argenteo. È anche il più refrattario di tutti i metalli.

Proprietà fondamentali del tungsteno

Il tungsteno è un metallo con notevoli proprietà fisiche e chimiche. Il tungsteno è utilizzato in quasi tutti i rami della produzione moderna. La sua formula è solitamente espressa in termini di simbolo dell'ossido metallico - WO 3. Il tungsteno è considerato il più refrattario dei metalli. Si presume che solo il seaborgio possa essere ancora più refrattario. Ma questo non può ancora essere affermato con certezza, poiché il seaborgio ha una vita molto breve.

Questo metallo ha proprietà fisiche e chimiche speciali. Il tungsteno ha una densità di 19300 kg/m3, il suo punto di fusione è 3410 °C. In termini di questo parametro, è al secondo posto dopo il carbonio: grafite o diamante. In natura, il tungsteno si presenta sotto forma di cinque isotopi stabili. Il loro numero di massa varia da 180 a 186. Il tungsteno ha una valenza di 6 e nei composti può essere 0, 2, 3, 4 e 5. Il metallo ha anche un livello abbastanza elevato di conduttività termica. Per il tungsteno questa cifra è 163 W/(m*gradi). In termini di questa proprietà, supera anche composti come le leghe di alluminio. La massa del tungsteno è determinata dalla sua densità, che è di 19 kg/m 3. Lo stato di ossidazione del tungsteno varia da +2 a +6. Nei gradi più elevati di ossidazione, il metallo ha proprietà acide, mentre negli stati inferiori ha proprietà basiche.

In questo caso, le leghe di composti di tungsteno inferiori sono considerate instabili. I più resistenti sono i collegamenti con grado +6. Presentano anche le proprietà chimiche più caratteristiche di un metallo. Il tungsteno ha la proprietà di formare facilmente complessi. Ma il metallo di tungsteno è solitamente molto resistente. Inizia ad interagire con l'ossigeno solo ad una temperatura di +400 °C. Il reticolo cristallino del tungsteno è di tipo cubico a corpo centrato.

Interazione con altri prodotti chimici

Se si mescola il tungsteno con il fluoro secco, si ottiene un composto chiamato esafluoruro, che fonde ad una temperatura di 2,5°C e bolle a 19,5°C. Una sostanza simile si ottiene combinando il tungsteno con il cloro. Ma una reazione del genere richiede una temperatura piuttosto elevata, circa 600 °C. Tuttavia, la sostanza resiste facilmente agli effetti distruttivi dell'acqua e praticamente non è soggetta ai cambiamenti del freddo. Il tungsteno è un metallo che, senza ossigeno, non si dissolve negli alcali. Tuttavia, si dissolve facilmente in una miscela di HNO 3 e HF. I composti chimici più importanti del tungsteno sono il suo triossido WO 3, H 2 WO 4 - acido tungstico, nonché i suoi derivati ​​- sali di tungstato.

Possiamo osservare alcune delle proprietà chimiche del tungsteno con le equazioni di reazione. Ad esempio, la formula WO 3 + 3H 2 = W + 3H 2 O. In essa, il tungsteno metallico viene ridotto dall'ossido e si manifesta la sua capacità di interagire con l'idrogeno. Questa equazione riflette il processo per ottenere il tungsteno dal suo triossido. La seguente formula denota una proprietà come l'insolubilità pratica del tungsteno negli acidi: W + 2HNO3 + 6HF = WF6 + 2NO + 4H2O. Una delle sostanze più importanti contenenti tungsteno è il carbonile. Produce rivestimenti densi e ultrasottili di tungsteno puro.

Storia della scoperta

Il tungsteno è un metallo che prende il nome dalla lingua latina. Tradotta, questa parola significa “schiuma di lupo”. Questo nome insolito è apparso a causa del comportamento del metallo. Insieme al minerale di stagno estratto, il tungsteno ha interferito con il rilascio di stagno. Per questo motivo durante il processo di fusione si sono formate solo scorie. Si diceva di questo metallo che "mangia lo stagno come un lupo mangia una pecora". Molte persone si chiedono chi ha scoperto l'elemento chimico tungsteno?

Questa scoperta scientifica è stata fatta contemporaneamente in due luoghi da scienziati diversi, indipendentemente l'uno dall'altro. Nel 1781, il chimico svedese Scheele ottenne la cosiddetta “pietra pesante” conducendo esperimenti con acido nitrico e scheelite. Nel 1783 anche i fratelli chimici spagnoli di nome Eluard riferirono la scoperta di un nuovo elemento. Più precisamente, scoprirono l'ossido di tungsteno, che si scioglieva nell'ammoniaca.

Leghe con altri metalli

Attualmente viene fatta una distinzione tra leghe di tungsteno monofase e multifase. Contengono uno o più elementi estranei. Il composto più famoso è una lega di tungsteno e molibdeno. L'aggiunta di molibdeno conferisce al tungsteno la sua resistenza alla trazione. Nella categoria delle leghe monofase sono inclusi anche i composti di tungsteno con titanio, afnio e zirconio. Il renio conferisce al tungsteno la massima duttilità. Tuttavia, l'utilizzo pratico di una lega del genere è un processo piuttosto laborioso, poiché il renio è molto difficile da ottenere.

Poiché il tungsteno è uno dei materiali più refrattari, produrre leghe di tungsteno non è un compito facile. Quando questo metallo inizia appena a bollire, altri si stanno già trasformando in uno stato liquido o gassoso. Ma gli scienziati moderni sanno come produrre leghe utilizzando il processo di elettrolisi. Le leghe contenenti tungsteno, nichel e cobalto vengono utilizzate per applicare uno strato protettivo su materiali fragili.

Nella moderna industria metallurgica, le leghe vengono prodotte anche utilizzando polvere di tungsteno. Per crearlo sono necessarie condizioni speciali, inclusa la creazione di un ambiente sottovuoto. A causa di alcune caratteristiche dell'interazione del tungsteno con altri elementi, i metallurgisti preferiscono creare leghe non con caratteristiche bifase, ma con l'uso di 3, 4 o più componenti. Queste leghe sono particolarmente resistenti, ma con un rigoroso rispetto delle formule. Alla minima deviazione dei componenti percentuali la lega può diventare fragile e inutilizzabile.

Il tungsteno è un elemento utilizzato nella tecnologia

I filamenti delle normali lampadine sono realizzati con questo metallo. Così come tubi per macchine a raggi X, componenti di forni a vuoto che devono essere utilizzati a temperature estremamente elevate. L'acciaio, che contiene tungsteno, ha un livello di resistenza molto elevato. Tali leghe vengono utilizzate per realizzare strumenti in un'ampia varietà di campi: perforazione di pozzi, medicina e ingegneria meccanica.

Il vantaggio principale dell'unione di acciaio e tungsteno è la resistenza all'usura e la probabilità di danni. La lega di tungsteno più famosa nell'edilizia si chiama "win". Questo elemento è ampiamente utilizzato anche nell'industria chimica. Con la sua aggiunta si creano vernici e pigmenti. In questo settore è particolarmente diffuso l'ossido di tungsteno 6, utilizzato per la produzione di carburi e alogenuri di tungsteno. Un altro nome per questa sostanza è triossido di tungsteno. 6 è usato come pigmento giallo nelle vernici per ceramica e vetro.

Cosa sono le leghe pesanti?

Tutte le leghe a base di tungsteno che hanno un'alta densità sono chiamate pesanti. Sono ottenuti solo utilizzando metodi di metallurgia delle polveri. Il tungsteno è sempre la base delle leghe pesanti, dove il suo contenuto può arrivare fino al 98%. Oltre a questo metallo, alle leghe pesanti vengono aggiunti nichel, rame e ferro. Tuttavia, possono includere anche cromo, argento, cobalto e molibdeno. Le leghe più diffuse sono VMF (tungsteno - nichel - ferro) e VNM (tungsteno - nichel - rame). L'alto livello di densità di tali leghe consente loro di assorbire pericolose radiazioni gamma. Da essi vengono realizzati volani, contatti elettrici e rotori per giroscopi.

Carburo di wolframio

Circa la metà di tutto il tungsteno viene utilizzata per produrre metalli resistenti, in particolare il carburo di tungsteno, che ha un punto di fusione di 2770 C. Il carburo di tungsteno è un composto chimico che contiene un numero uguale di atomi di carbonio e di tungsteno. Questa lega ha proprietà chimiche speciali. Il tungsteno gli conferisce una forza tale che è due volte più resistente dell'acciaio.

Il carburo di tungsteno è ampiamente utilizzato nell'industria. Da esso vengono realizzati oggetti da taglio, che devono essere molto resistenti alle alte temperature e all'abrasione. Fatto anche da questo elemento:

• Parti di aerei, motori di automobili.
• Parti per astronavi.
• Strumenti medico-chirurgici utilizzati nel campo della chirurgia addominale. Tali strumenti sono più costosi dell’acciaio medico convenzionale, ma sono più produttivi.
• Gioielli, soprattutto fedi nuziali. La popolarità del tungsteno è associata alla sua durabilità, che per chi si sposa simboleggia la forza della relazione, oltre che il suo aspetto. Le caratteristiche del tungsteno in forma lucida sono tali che conserva un aspetto lucido e a specchio per molto tempo.
• Sfere per penne a sfera di lusso.

Vincerà: lega di tungsteno

Intorno alla seconda metà degli anni '20, molti paesi iniziarono a produrre leghe per utensili da taglio, ottenute da carburi di tungsteno e metallo cobalto. In Germania, una lega del genere si chiamava Vidia, negli Stati Uniti - carbola. Nell'Unione Sovietica, una lega del genere veniva chiamata "vincita". Queste leghe si sono rivelate eccellenti per la lavorazione di prodotti in ghisa. Pobedit è una lega metallo-ceramica con un livello di resistenza estremamente elevato. È realizzato sotto forma di piatti di varie forme e dimensioni.

Il processo di creazione di un pobedit si riduce a quanto segue: vengono prese polvere di carburo di tungsteno, polvere fine di nichel o cobalto e tutto viene miscelato e pressato in forme speciali. Le lastre così pressate vengono sottoposte ad ulteriore trattamento termico. Questo produce una lega molto dura. Questi inserti vengono utilizzati non solo per tagliare la ghisa, ma anche per realizzare utensili di perforazione. Le piastre di pobedite vengono saldate su attrezzature di perforazione utilizzando rame.

Prevalenza del tungsteno in natura

Questo metallo è molto raro nell'ambiente. Dopo tutti gli elementi, si colloca al 57° posto e si trova sotto forma di tungsteno clarke. Il metallo forma anche minerali: scheelite e wolframite. Il tungsteno migra nelle acque sotterranee come ione proprio o sotto forma di vari composti. Ma la sua massima concentrazione nelle acque sotterranee è trascurabile. Ammonta a centesimi di mg/l e praticamente non modifica le loro proprietà chimiche. Il tungsteno può anche entrare nei corpi idrici naturali dalle acque reflue di fabbriche e fabbriche.

Effetto sul corpo umano

Il tungsteno praticamente non entra nel corpo con acqua o cibo. Potrebbe esserci il rischio di inalare particelle di tungsteno nell'aria durante il lavoro. Tuttavia, nonostante appartenga alla categoria dei metalli pesanti, il tungsteno non è tossico. L'avvelenamento da tungsteno si verifica solo tra quelli associati alla produzione di tungsteno. Allo stesso tempo varia il grado di influenza del metallo sul corpo. Ad esempio, la polvere di tungsteno, il carburo di tungsteno e una sostanza come l'anidride tungstica possono causare danni ai polmoni. I suoi sintomi principali sono malessere generale e febbre. Sintomi più gravi si verificano con l'avvelenamento da leghe di tungsteno. Ciò si verifica quando si inala polvere di lega e porta a bronchite e pneumosclerosi.

Il tungsteno metallico, entrando nel corpo umano, non viene assorbito nell'intestino e viene gradualmente escreto. I composti di tungsteno, classificati come solubili, possono rappresentare un grande pericolo. Si depositano nella milza, nelle ossa e nella pelle. Con l'esposizione prolungata ai composti del tungsteno, possono verificarsi sintomi come unghie fragili, desquamazione della pelle e vari tipi di dermatiti.

Riserve di tungsteno in vari paesi

Le maggiori risorse di tungsteno si trovano in Russia, Canada e Cina. Secondo le previsioni degli scienziati, circa 943mila tonnellate di questo metallo si trovano nei territori nazionali. Se crediamo a queste stime, la stragrande maggioranza delle riserve si trova nella Siberia meridionale e nell’Estremo Oriente. La quota di risorse esplorate è molto piccola: solo il 7% circa.

In termini di numero di giacimenti di tungsteno esplorati, la Russia è seconda solo alla Cina. La maggior parte di essi si trova nelle regioni di Cabardino-Balcaria e Buriazia. Ma in questi depositi non viene estratto il tungsteno puro, ma i suoi minerali, che contengono anche molibdeno, oro, bismuto, tellurio, scandio e altre sostanze. Due terzi dei volumi di tungsteno ottenuti da fonti esplorate sono contenuti in minerali difficili da lavorare, dove il principale minerale contenente tungsteno è la scheelite. La quota di minerali facilmente lavorabili rappresenta solo un terzo di tutta la produzione. Le caratteristiche del tungsteno estratto in Russia sono inferiori rispetto all'estero. I minerali contengono una grande percentuale di triossido di tungsteno. Ci sono pochissimi depositi di metalli alluvionali in Russia. Anche le sabbie di tungsteno sono di bassa qualità, con molti ossidi.

Tungsteno in economia

La produzione globale di tungsteno ha iniziato a crescere intorno al 2009, quando l’industria asiatica ha iniziato a riprendersi. La Cina rimane il più grande produttore di tungsteno. Ad esempio, nel 2013, la produzione di questo paese rappresentava l'81% dell'offerta globale. Circa il 12% della domanda di tungsteno proviene dal settore dell'illuminazione. Secondo gli esperti, l'uso del tungsteno in quest'area diminuirà sullo sfondo dell'uso di LED e lampade fluorescenti sia in condizioni domestiche che in produzione.

Si ritiene che la domanda di tungsteno nell'industria elettronica aumenterà. L'elevata resistenza all'usura e la capacità di resistere all'elettricità del tungsteno lo rendono il metallo più adatto per la produzione di regolatori di tensione. Tuttavia, in termini di volume, questa domanda rimane piuttosto piccola e si ritiene che entro il 2018 crescerà solo del 2%. Tuttavia, secondo le previsioni degli scienziati, nel prossimo futuro dovrebbe verificarsi un aumento della domanda di metallo duro. Ciò è dovuto alla crescita della produzione automobilistica negli Stati Uniti, in Cina, in Europa, nonché all’aumento dell’industria mineraria. Si ritiene che entro il 2018 la domanda di tungsteno aumenterà del 3,6%.

L'invenzione riguarda il campo della galvanica e può essere utilizzata nell'ingegneria meccanica e in altre industrie nella fabbricazione di parti e strumenti con rivestimenti resistenti all'usura, nonché per il loro restauro. Il metodo prevede l'elettrodeposizione di rivestimenti di cobalto-tungsteno utilizzando una corrente pulsata con una densità di 10 A/dm 2 da un elettrolita agitato avente una temperatura di 55-65 °C e composizione, g/l: solfato di cobalto 12-15, tungstato di sodio 40-100, citrato di ammonio 40 -60, carburo di tungsteno 10-50, pH 4-8. Il rivestimento risultante viene lubrificato con una soluzione al 10% di esacianoferrato di potassio (II) in glicerina e trattato con un metodo a scintilla elettrica con un elettrodo di grafite EG-4 in modalità morbida con una corrente operativa di 1,2-1,5 A. Risultato tecnico: aumentato durezza e resistenza all'usura del rivestimento. 3 ave.

L'invenzione riguarda il campo dell'applicazione di rivestimenti elettrolitici combinati contenenti carburi di tungsteno. Il rivestimento può essere utilizzato nell'ingegneria meccanica e in altri settori nella produzione di parti e strumenti con rivestimenti resistenti all'usura, nonché per il loro restauro.

Esiste un noto metodo di elettroscintilla per produrre rivestimenti resistenti all'usura contenenti carburi di tungsteno utilizzando elettrodi di carburo di tungsteno (vedi Verkhoturov A.D., Podchernyaeva I.A., Pryadko L.F., Egorov F.F. Electrode materials for electric spark Alloying. M.: Nauka, 1988, 224 pp.) .

Lo svantaggio di questo metodo noto è che tali rivestimenti non sono formati in modo continuo ed omogeneo, presentano difetti (pori, microfessurazioni) e sono opachi e ruvidi. I rivestimenti hanno un coefficiente di attrito più elevato, forniscono una protezione peggiore contro la corrosione e presentano una maggiore usura durante l'attrito se accoppiati con acciaio temprato rispetto al rivestimento proposto nell'invenzione.

L'analogo più vicino al metodo proposto è il metodo galvanico di applicazione di rivestimenti costituiti da leghe di cobalto-tungsteno, seguito dal loro trattamento termico (prototipo). Nel prototipo, per ottenere una lega elettrolitica contenente il 40% di tungsteno, si consiglia un elettrolita citrato di ammonio della seguente composizione (g/l): solfato di cobalto 15, tungstato di sodio 100, citrato di ammonio 40, pH 5. Temperatura elettrolita 40°C , densità di corrente catodica 1 A/dm 2. Anodi di tungsteno e cobalto (vedi Azhogin F.F., Belenkiy M.A., Gall I.E. et al. Galvanic engineering. Handbook. M.: Metallurgy, 1987, 316 pp.). Per aumentare la durezza dei rivestimenti cobalto-tungsteno, vengono trattati termicamente per 1 ora ad una temperatura di 600°C (vedi Vyacheslavov P.M. Deposizione elettrolitica di leghe. L: Mashinostroenie, 1986, 66, 70 pp.).

Tuttavia, anche dopo il trattamento termico, tali rivestimenti sono inferiori in durezza e resistenza all'usura rispetto ai rivestimenti proposti nell'invenzione. Ciò è dovuto al fatto che il rivestimento noto contiene tungsteno e, nel rivestimento proposto, il tungsteno è anche sotto forma di carburi di tungsteno, che sono superiori al tungsteno metallico in termini di durezza e resistenza all'usura.

Lo scopo dell'invenzione è aumentare la durezza e la resistenza all'usura dei rivestimenti.

Per risolvere questo problema, è stato proposto un metodo per applicare rivestimenti con carburi di tungsteno, inclusa la deposizione elettrolitica da un elettrolita contenente solfato di cobalto, tungstato di sodio, citrato di ammonio; nella composizione di questo elettrolita agitato viene inoltre introdotto carburo, che ha un pH di 4-8 e una temperatura di 55-65°C tungsteno, utilizzando una corrente pulsata con una densità di 10 A/dm 2 e il seguente rapporto dei componenti, g/l: solfato di cobalto 12-15, tungstato di sodio 40-100, citrato di ammonio 40-60, carburo di tungsteno 10-50; quindi un lubrificante costituito da una soluzione al 10% di esacianoferrato di potassio (II) in glicerina viene applicato al rivestimento risultante e il trattamento con scintilla elettrica viene eseguito con un elettrodo di grafite EG-4 in modalità morbida con una corrente operativa di 1,2-1,5 A.

L'elettrolita è stato preparato utilizzando sostanze chimiche di grado reagente o di grado analitico. Nel bagno (contenitore principale) la quantità necessaria di citrato di ammonio veniva sciolta in acqua distillata calda e nella soluzione risultante, che aveva una temperatura di circa 80°C, veniva sciolto tungstato di sodio. In un contenitore separato, la quantità necessaria di solfato di cobalto è stata sciolta in acqua distillata calda e la soluzione risultante è stata versata nel bagno (contenitore principale) e miscelata accuratamente. Il valore di pH richiesto è stato impostato e mantenuto utilizzando una soluzione acquosa di ammoniaca al 25% o una soluzione di acido solforico al 10%. L'elettrolita risultante è stato filtrato. Una piccola quantità di questo elettrolita è stata miscelata con polvere di carburo di tungsteno, accuratamente miscelata fino ad ottenere una massa pastosa, mantenuta fino a completa bagnatura e trasferita nel bagno (contenitore principale), lavando via la massa con l'elettrolita. L'elettrolita risultante è stato accuratamente miscelato. Per preparare l'elettrolita abbiamo utilizzato carburo di tungsteno in polvere TU 48-19-540-92 grado WC 250/0,4, dispersione - 0,4±0,1 micron.

In questo elettrolita, progettato per l'elettrodeposizione della lega cobalto-tungsteno, il solfato di cobalto è la fonte degli ioni di cobalto, il tungstato di sodio è la fonte degli ioni di tungsteno, il citrato di ammonio favorisce l'elettrodeposizione del tungsteno e migliora la qualità del rivestimento, che aiuta ad aumentare la microdurezza e la resistenza all’usura dei rivestimenti. Nell'elettrolita è stata introdotta polvere di carburo di tungsteno microdispersa che, essendo incorporata nel rivestimento, ne aumenta la durezza e la resistenza all'usura. L'elettrodeposizione dei rivestimenti deve essere effettuata utilizzando corrente pulsata, che aiuta ad aumentare il contenuto della seconda fase (carburo di tungsteno) nel rivestimento, riduce la concentrazione di impurità non metalliche e migliora la qualità del rivestimento. Durante l'elettrolisi sono stati utilizzati anodi solubili in tungsteno e cobalto, perché l'uso di anodi insolubili riduce la stabilità dell'elettrolita.

Quindi il rivestimento composito risultante a base di una lega di cobalto-tungsteno è stato lubrificato con una soluzione al 10% di esacianoferrato di potassio (II) in glicerolo e lavorato con il metodo della scintilla elettrica. La lega elettroscintilla deve essere eseguita utilizzando un elettrodo realizzato in elettrografite EG-4. Per la lavorazione con scintilla elettrica, si consiglia di utilizzare una modalità soft con una corrente di lavoro di 1,2-1,5 A, che garantisce la produzione di rivestimenti di qualità superiore. Il lubrificante alla glicerina e l'elettrodo di grafite sono necessari per aumentare la concentrazione di carbonio nello strato superficiale del rivestimento e convertire il tungsteno in carburi di tungsteno. I carburi di tungsteno sono significativamente superiori al tungsteno metallico, che fa parte del rivestimento, in termini di durezza e resistenza all'usura.

Esempio 1. Il rivestimento proposto viene applicato su un campione di acciaio U10A. Prima del rivestimento, il campione è stato macinato, lucidato, sgrassato con calce di Vienna, decapato in una soluzione di acido solforico al 10% e lavato con acqua di rubinetto e distillata. Il rivestimento proposto è stato applicato in un elettrolita con una concentrazione minima di componenti, g/l:

L'elettrolita venne miscelato con un agitatore meccanico ad elica e la sua temperatura fu mantenuta a 60°C. Per l'elettrodeposizione è stata utilizzata una corrente pulsata con frequenza di 167 Hz con impulsi rettangolari, il tempo dell'impulso corrispondeva al tempo di pausa, la densità media di corrente catodica era di 10 A/dm 2. L'elettrolisi è stata eseguita per 1,5 ore. Di conseguenza, è stato elettrodepositato un rivestimento lucido con la composizione: tungsteno 28,73% (in peso), carburo di tungsteno 8,16%, il resto cobalto. Lo spessore del rivestimento era di 72,9 micron. Quindi il rivestimento composito risultante a base di una lega di cobalto-tungsteno è stato lubrificato con una soluzione al 10% di esacianoferrato di potassio (II) in glicerolo e lavorato con il metodo della scintilla elettrica. La lega elettroscintilla è stata eseguita su un'installazione EFI-46A utilizzando un elettrodo realizzato in elettrografite EG-4. Per l'elaborazione della scintilla elettrica è stata utilizzata una modalità soft con una corrente operativa di 1,2-1,5 A. Il tempo di lavorazione per 1 cm2 di rivestimento è di 1 minuto. In questo caso, la superficie del rivestimento è diventata opaca.

La microdurezza del rivestimento risultante era di 11,86 GPa, vale a dire aumentato di quasi 1,3 volte rispetto ad un rivestimento in cobalto-tungsteno trattato termicamente a 600°C per 1 ora (prototipo).

La resistenza all'usura è stata studiata su un'installazione a movimento alternativo del modello LTI (Vyacheslavov P.M., Shmeleva N.M. Controllo di elettroliti e rivestimenti. Leningrado: Mashinostroenie, 1985 (B-chka galvanotechnika. Ed. 5, Numero 11), 98 p. ). Per confronto, è stato contemporaneamente testato un campione con un rivestimento di cobalto-tungsteno depositato dall'elettrolita proposto nel prototipo e trattato termicamente per 1 ora ad una temperatura di 600°C. L'usura del rivestimento in cobalto-tungsteno è stata di 2,30 µm/km. L'usura del rivestimento proposto ottenuto nell'esempio 1 è stata di 1,18 μm/km.

Esempio 2. Il rivestimento proposto viene applicato su un campione di acciaio U10A. Il campione prima del rivestimento è stato preparato nello stesso modo dell'esempio 1. Il rivestimento proposto è stato applicato in un elettrolita con la concentrazione di componenti, g/l:

In questo caso sono state utilizzate modalità di elettrodeposizione simili a quelle utilizzate nell'esempio 1. Di conseguenza, è stato elettrodepositato un rivestimento lucido con uno spessore di 74,8 micron. Quindi questo rivestimento elettrolitico risultante è stato lubrificato con una soluzione al 10% di esacianoferrato (II) di potassio in glicerolo e trattato con un metodo a scintilla elettrica allo stesso modo dell'esempio 1. In questo caso, la superficie del rivestimento è diventata opaca. La microdurezza del rivestimento risultante è aumentata di 1,4 volte e ammontava a 12,87 GPa, e la resistenza all'usura era 3,9 volte rispetto alla resistenza all'usura del rivestimento in cobalto-tungsteno, elettrodepositato dall'elettrolita proposto nel prototipo e trattato termicamente per 1 ora ad una temperatura di 600° C.

Esempio 3. Il rivestimento proposto viene applicato su un campione di acciaio U10A. Il campione prima del rivestimento è stato preparato nello stesso modo degli esempi 1 e 2. Il rivestimento proposto è stato applicato in un elettrolita con la massima concentrazione di componenti, g/l:

Per l'elettrodeposizione sono state utilizzate modalità che coincidevano completamente con le modalità utilizzate negli esempi 1 e 2. Di conseguenza, è stato elettrodepositato un rivestimento semilucido con uno spessore di 87,1 micron, avente la composizione: tungsteno 37,41% (in peso), tungsteno carburo 10,29%, il resto cobalto. Quindi questo rivestimento risultante è stato lubrificato con una soluzione al 10% di esacianoferrato (II) di potassio in glicerolo e trattato con un metodo a scintilla elettrica allo stesso modo degli esempi 1 e 2. In questo caso, la superficie del rivestimento è diventata opaca. La microdurezza del rivestimento risultante era di 13,15 GPa, l'usura era di 0,53 µm/km, cioè diminuita di 4,3 volte rispetto all'usura del rivestimento in cobalto-tungsteno, elettrodepositato dall'elettrolita proposto nel prototipo e trattato termicamente per 1 ora alla temperatura di 600°C.

È stato stabilito che il rivestimento risultante (proposto) non presenta pori passanti o crepe. Il rivestimento ha un'elevata adesione. L'invenzione proposta consente di ottenere il seguente risultato tecnico: aumentare la durezza e la resistenza all'usura dei rivestimenti.

RECLAMO

Un metodo per applicare rivestimenti con carburi di tungsteno, inclusa la deposizione elettrolitica da un elettrolita contenente solfato di cobalto, tungstato di sodio e citrato di ammonio, caratterizzato dal fatto che nell'elettrolita agitato viene inoltre introdotto carburo di tungsteno avente un pH di 4-8 e una temperatura di 55- 65°C con il seguente rapporto di componenti, g/l: solfato di cobalto 12-15, tungstato di sodio 40-100, citrato di ammonio 40-60, carburo di tungsteno 10-50, e la deposizione viene effettuata con corrente pulsata con densità di 10 A/dm 2, quindi sul rivestimento risultante viene applicato un lubrificante, costituito da una soluzione al 10% di esacianoferrato di potassio (II) in glicerolo, ed eseguire un trattamento con scintilla elettrica con un elettrodo di grafite EG-4 in modalità morbida con un corrente operativa di 1,2-1,5 A.

Applicazione di strati di tungsteno mediante spruzzatura con una torcia al plasma.

Il metodo viene utilizzato, ad esempio, per la produzione di determinati prodotti di tungsteno. ugelli e

inserisce critico sezioni di ugelli di razzi, crogioli di varie forme e dimensioni, ecc., nonché per ottenere strati di tungsteno sulla superficie di prodotti realizzati con altri materiali. Una torcia al plasma è un dispositivo che produce un getto di gas ionizzato ad altissima temperatura (fino a 16500°). Il design del bruciatore è costituito da un corpo 1 con una camicia raffreddata ad acqua 3, un meccanismo 2 per alimentare l'elettrodo 6 e un ugello 7. La fornitura di elettricità e acqua per il raffreddamento del corpo e dell'ugello viene effettuata attraverso due raccordi 4 e 8 L'alimentazione del gas di lavoro avviene attraverso un tubo 5. Il principio di funzionamento del bruciatore è il seguente: facendo passare il gas di lavoro (argon, elio, azoto, idrogeno o loro miscele) attraverso un arco eccitato tra l'elettrodo e l'ugello. L'alimentazione viene solitamente fornita da un generatore CC, ma in alcuni casi viene utilizzata anche la corrente alternata. attuale. Quando il gas passa attraverso l'ugello, comprime l'energia elettrica. arco, per cui la conduttività elettrica delle sue regioni esterne viene notevolmente ridotta. Di conseguenza, la temperatura del plasma, che si forma sotto l'influenza dell'arco, aumenta in modo significativo. A Zotse elettrico. arco, gli atomi del gas di lavoro si disintegrano in ioni al costo di una certa quantità. quantità di energia. Alla fine della torcia, gli ioni si ricombinano nuovamente in atomi con il rilascio di una grande quantità di calore, grazie alla quale le particelle spruzzate vengono riscaldate ad una temperatura molto elevata (superiore alla temperatura di fusione). P.n. V. può essere effettuato fornendo energia elettrica alla zona. filo o polvere di tungsteno ad arco. Le particelle di tungsteno fuso volano fuori dalla torcia ad alta velocità e vengono applicate al pezzo in lavorazione. Buoni risultati sono stati ottenuti applicando il tungsteno agli ugelli dei razzi realizzati in grafite. Tali ugelli potrebbero funzionare in modo soddisfacente fino a 3000° e far passare il gas ad una velocità di ca. 1600 metri al secondo. Senza un rivestimento in tungsteno, in queste condizioni la grafite viene gravemente distrutta.

Per produrre prodotti a pareti sottili con dimensioni precise, viene utilizzata la spruzzatura al plasma di tungsteno su una sagoma rotante in alluminio o ottone, che viene poi rimossa mediante incisione. La temperatura della superficie metallizzata solitamente non supera i 260°, ma se necessario può essere raffreddata. L'elevata velocità di movimento delle particelle spruzzate e l'alta temperatura garantiscono una buona adesione, un'alta densità e una superficie metallica liscia. Quando si spruzza in aria si osserva un aumento del contenuto di ossigeno nel prodotto finito, mentre il contenuto di azoto aumenta leggermente. Per aumentare la densità del metallo i prodotti vengono sottoposti a trattamento termico sotto vuoto a 2000-2200° per 1-2 ore.

M 30054 assemblaggio del metodo PI tungsteno di rivestimento galvanico con metalli e altri metalli. Tvu V.A. Plotnikov, N.N. Gratsiaksky e 13 marzo 1931 (certificato di applicazione 8490 TVV pubblicato il 30 aprile: 1933 Attualmente esistono molti modi per rivestire le superfici metalliche con altri metalli. Lo scopo del rivestimento è migliorare le qualità tecniche delle superfici metalliche, come ; aumentare la resistenza alla corrosione (ad esempio la zincatura), proteggere dall'ossidazione (ad esempio la cromatura), conferire un aspetto e una lucentezza più belli (ad esempio la nichelatura), ecc. e anche sulla superficie dei metalli Il metodo dei metalli in una miscela consistente del metodo salato offre la possibilità x tecnicamente con l'esclusione dei metalli frantumati, che in precedenza venivano utilizzati in quasi tutti i casi, per la tecnologia lochio-zeti e I metodi di rivestimento esistenti possono essere suddivisi in due gruppi: 1) rivestimento con metalli fusi, ad esempio, producendo banda stagnata, o rivestimento con metallo spruzzato, come il metodo Schopp, ecc. 2) galvanica del metallo (ad esempio, nichelatura, cromatura, argentatura, ecc.) Questi metodi non consentono rivestire superfici con metalli che presentano un punto di fusione elevato nel primo metodo o che non sono suscettibili a una buona deposizione galvanica nel secondo metodo. Il rivestimento con questi metalli può offrire numerosi vantaggi vista la loro grande resistenza.(t 7) si mettono cloruro di alluminio e cloruro di sodio per ottenere una soluzione colloidale del metallo utilizzato per il rivestimento. Quando riscaldati, i metalli formano una soluzione colloidale in una miscela fusa di sali. Una volta che si è formata una concentrazione sufficiente di colloide metallico, si immerge nel bagno un oggetto metallico da rivestire, precedentemente preparato, e dopo qualche tempo le particelle metalliche colloidali si depositano sulla superficie dell'oggetto in uno strato continuo di maggiore o minore spessore. Ad esempio, su una lastra di rame è possibile ottenere uno strato lucido di nichel, tungsteno, manganese, alluminio, cadmio, molibdeno e altri metalli. testimone d'autore Fortunatova, ha dichiarato circa l'emissione del rivestimento alvanico dell'autore con tungsteno e altri metalli in quello in lei fusa, ad esempio, anidro Oggetto dell'invenzione, Metodo di rivestimento galvanico dei metalli. tungsteno ed altri metalli senza l'utilizzo di una sorgente di corrente esterna, caratterizzati dal fatto che... Il metallo sanguigno viene sciolto in una miscela fusa di cloruri di alluminio e sodio e l'oggetto metallico da rivestire, ad esempio il rame, viene immerso in questa soluzione.

Applicazione

84900, 13.03.1931

Gratsianskiy N. N., Plotnikov V. A., Fortunatov N. S.

IPC/Tag

Codice di collegamento

Metodo di galvanizzazione dei metalli con tungsteno e altri metalli

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