較難熔的金屬鎢
電燈泡里頭的燈絲,就是鎢絲。鎢是較難熔的金屬,熔點(diǎn)高達(dá)3410℃。當(dāng)電燈點(diǎn)亮?xí)r,燈絲的溫度高達(dá)3000℃以上,在這樣高的溫度下,只有鎢才頂?shù)米?,而其他大多?shù)金屬會(huì)熔成液體或以至變成蒸氣。
鎢,是瑞典化學(xué)家社勒在178l年用酸分解鎢酸時(shí)發(fā)現(xiàn)的,但過(guò)了六十七年,人們才制得純凈的金屬鎢。純鎢是銀白色的金屬,只有粉末狀或細(xì)絲狀的鎢才是灰色或黑色的。電燈泡用久了會(huì)發(fā)黑,便是由于燈泡內(nèi)壁有一層鎢的粉末。鎢很重,1立方米的鎢重達(dá)19.1噸,與金差不多,鎢鋼加工因此它的瑞典語(yǔ)原意,便是“重”的意思。鎢又非常堅(jiān)硬,人們是用較硬的石頭——金剛石作拉絲模,使直徑為1毫米的鎢絲通過(guò)20多個(gè)逐漸小下去的金剛石孔,才把它抽成直徑只有幾百分之一毫米的燈絲。一公斤的鎢錠可抽成長(zhǎng)達(dá)四百公里的細(xì)絲?,F(xiàn)在,白熾燈、真空管以至連我國(guó)近年來(lái)制成的新穎的“碘鎢燈”。都是用鎢作燈絲。據(jù)統(tǒng)計(jì),現(xiàn)在全世界每年白熾燈和電子管的產(chǎn)量達(dá)幾十億只以上!
鎢的較大的用途,還不是制造燈絲,而是制造鎢鋼。全世界每年有90%的鎢是用于制造鎢鋼。在我國(guó)古代,常有所謂“削鐵如泥”的寶刀,《水滸》里說(shuō)把頭發(fā)放在“青面獸”楊志的那把寶刀的刀刃上一吹,頭發(fā)便斷成兩半。這些傳說(shuō)固然有夸張之處,不過(guò),的確有些刀是格外鋒利的。據(jù)現(xiàn)代用化學(xué)方法分析。原來(lái),在這些鋼刀中含有鎢!現(xiàn)在,人們便用鎢礦和鐵礦放在一起,煉成鎢鋼。鎢鋼一般含鎢9—17%。
鎢是較耐高溫的金屬。鎢鋼也繼承了鎢的這一優(yōu)良特性。鎢鋼玻璃刀用普通碳素鋼做的車刀,加熱到250℃以上便變軟了,自然也就沒(méi)法切削金屬了。然而,鎢鋼做的車刀,溫度高達(dá)1000℃,仍然堅(jiān)硬如故。1900年,人們才首先次在世界博覽會(huì)上展出用鎢鋼制造的車刀。然而,由于鎢鋼車刀具有很大的優(yōu)越性,便迅速地在工業(yè)上得到推廣。在短短的五十年間,由于鎢鋼車刀的使用,使金屬切削速度增加了二百倍,從每分鐘十米增加到兩千米以上?,F(xiàn)在,炮筒、槍筒也常用鎢鋼做,因?yàn)樵谶B續(xù)發(fā)射時(shí),會(huì)被炮彈、槍彈摩擦得滾燙,但耐熱的鎢鋼依然保持良好的彈性和機(jī)械強(qiáng)度。
鎢很堅(jiān)硬,鎢綱也很堅(jiān)硬、鋒利。不過(guò),如果用碳化鎢和鈷粉制成硬質(zhì)合金,比鎢鋼還要堅(jiān)硬,以至可與金剛石比美。這種硬質(zhì)合金并不是從煉鋼爐里煉出來(lái)的,而是用金屬粉末做成的。這種制造方法,叫做“粉末冶金”。在制造時(shí),人們先把碳粉與鎢粉混合,加熱到1500℃左右,制成碳化鎢。然后,再把碳化鎢粉與黑色的鈷粉混合,模壓成一定形狀,先加熱到1000℃進(jìn)行預(yù)燒。鎢鋼沖針預(yù)燒后的合金,進(jìn)行一些機(jī)械加工(因?yàn)樽冇埠髱缀鯚o(wú)法再加土),再加熱到1500℃左右,這時(shí),原先是“一盤散沙”般的黑粉,卻燒結(jié)成非常結(jié)實(shí)的硬質(zhì)合金。我國(guó)現(xiàn)在正大力推廣使用這種簡(jiǎn)便的粉末冶金法,制造硬質(zhì)合金。用這種碳化鎢硬質(zhì)合金制成的刀具,在加工同樣的機(jī)械零件時(shí),切削速度比鎢鋼刀具還快十五倍。用這種碳化鎢硬質(zhì)合金制成的模具,可以沖三百多萬(wàn)次,而普通的合金鋼模具只能沖五萬(wàn)多次。更可貴的是,由于它不易被磨損,所以沖出來(lái)的產(chǎn)品,十分精確。硬質(zhì)合金現(xiàn)在已廣泛地用于我國(guó)各工業(yè)部門,如制造手表中的零件、化工廠用的高壓噴嘴以及制造無(wú)縫鋼管的頂芯、鉆探機(jī)的鉆頭等。
鎢的其他合金——鎢鈦合金、鎢鉻鈷合金等,也都是著名的硬質(zhì)合金。
鎢的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,即使在加熱的情況下,也不會(huì)與鹽酸、硫酸作用,甚至不會(huì)溶解在王水里——在王水中,鎢只是表面緩慢氧化而已。只有腐蝕性極強(qiáng)的氫氟酸和硝酸的混合物,才能溶解鎢。
鎢有許多化合物,其中碘化鎢、溴化鎢可用于制造新光源;鎢酸鈉可用來(lái)制作防火布;鎢酸鉛可作白色顏料,氧化鎢則是黃色的顏料。