鎢的發(fā)現(xiàn)與作用
化學(xué)先生 / 2019-05-20
鎢是化學(xué)元素周期表第M副族元素，原子序數(shù)74。自從1839年愛(ài)迪生發(fā)明了燈泡以來(lái)，金屬鎢便大顯神通。白熾燈、碘鎢燈和真空管中的燈絲，都是用鴿絲做成的。因?yàn)殒u是熔點(diǎn)最高的金屬，它的熔點(diǎn)高達(dá)3410℃，當(dāng)白熾燈點(diǎn)亮的時(shí)候，燈絲的溫度高達(dá)3000℃以上，因此它素有“烈火金剛”之美稱。
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鎢最初是從瑞典出產(chǎn)的一種當(dāng)時(shí)稱之為“重石”的白色礦石當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的。1787年瑞典化學(xué)家舍勒把這種礦石進(jìn)行分析，證明其中并不含錫，也不含鐵，只含有石灰和另一種特殊的固體物質(zhì)。舍勒稱此物質(zhì)為酸)，并且認(rèn)為，將鎢酸還原，有獲得一種新金屬的可能。當(dāng)時(shí)稱之為“重石”的礦物，現(xiàn)在知道它的主要成分就是鎢酸鈣，是含鎢的重要礦石，稱之為白鎢礦。
1783年，西班牙的兩位化學(xué)家德魯亞爾兄弟從瑞典的一種黑褐色的礦石中，也得到了已被舍勒所發(fā)現(xiàn)的鎢酸。于是他們將鎢酸和木炭粉末的混合物，放在一只密封的泥制坩堝中用高溫進(jìn)行灼燒。灼燒完畢，待坩堝冷卻，將蓋移去，發(fā)現(xiàn)坩堝中生成一種黑褐色的金屬顆粒，用手指一碾就成了粉末，在放大鏡中觀察，是一些有金屬光澤的顆粒，這便是金屬鎢?，F(xiàn)在知道，德魯亞爾兄弟所研究的黑褐色的礦石就是鎢錳鐵礦，也叫黑鎢礦，是鎢的另一種主要礦物。舍勒給這種新金屬取名為“ tungsten＂(鎢)，命名取意“重石”，拉丁語(yǔ)名源于“ woulfe”，取符號(hào)為W。
19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，鎢作為鋼的添加劑用于治金工業(yè)，以后又用作燈泡的燈絲，隨著具有延性的鎢材料制備新方法的誕生，以及碳化鎢硬質(zhì)合金的使用，它的應(yīng)用范圍擴(kuò)大了，特別是在20世紀(jì)60年代航空和宇航等尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，它就顯得格外重要了。
鎢的最重要用途之一就是用它制備具有超硬性能的硬質(zhì)合金，其用量占整個(gè)產(chǎn)量的50在現(xiàn)今的工業(yè)中到處可見(jiàn)使用硬質(zhì)合金的例子，如我們常說(shuō)的切削工件時(shí)用的合金刀頭，可成倍甚至成百倍增加使用壽命，在量具的易磨損的工件表面上鏡以碳化鎢硬質(zhì)合金能提高其精度并延長(zhǎng)壽命20-150倍。硬質(zhì)合金還是重要的模具材料，用它作熱壓模、冷拉模具其耐磨性能最佳，可提高壽命20-200倍;硬質(zhì)合金還大量用于制制刀具造耐磨制件上如采礦工業(yè)用的采掘設(shè)備、石油勘探用的鉆頭、冷軋箔材的軋輥等。如果沒(méi)有以鎢為基礎(chǔ)的硬質(zhì)合金，就很難想象能有今天的現(xiàn)代工業(yè)。金屬鎢第二個(gè)重要的用途是作為鋼和有色金屬合金的添加劑。鋼中含有鎢時(shí)可使鋼回火穩(wěn)定性、紅硬性和抗腐蝕能力大大增加，現(xiàn)在工業(yè)上生產(chǎn)的性能優(yōu)異的合金工具鋼、高速工具鋼、熱鍛模具鋼、結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、耐熱鋼和磁鋼等都添加了鎢等。有統(tǒng)計(jì)報(bào)導(dǎo)鎢產(chǎn)量的20％以上是用于這方面的。
鎢的另一重要用途，是在火箭、導(dǎo)彈、返回式宇宙飛船以及原子能反應(yīng)堆等尖端科學(xué)上的重要應(yīng)用，這是由于鎢具有優(yōu)異的物理、機(jī)械、抗腐蝕和核性能。如鎢合金在1900℃0的高溫下，強(qiáng)度仍有44千克/毫米，而在這樣高溫下，其他的許多金屬無(wú)論是鋼還是耐熱的超級(jí)合金也都熔化成液體了。鎢主要用來(lái)制造不需要冷卻的各種類型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)喉襯，用滲銀鎢做成噴管可經(jīng)受3100℃以上的高溫，用于多種類型的導(dǎo)彈和飛行器;用鎢纖維復(fù)合材料制作的火箭噴管能耐3500℃或更高溫度，在化工工業(yè)中可做耐腐蝕設(shè)備和部件，可做潤(rùn)滑劑、顏料和各種反應(yīng)的催化劑。
鎢在地球上含量稀少，但我國(guó)的鎢礦藏量極為豐富，占世界第一位，其中以江西大康山脈最多。此外廣西、廣東、湖南等地也都盛產(chǎn)鎢。
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