Elementler - Volfram (Tungsten)

Volfram (Tungsten)

tungsten (W), VOLFRAM olarak da bilinir,
periyodik tablonun Vl b grubunda yer alan kimyasal element.

Olağanüstü derecede güçlü bir metal olan tungsten, çeliğin sertliğini ve dayanımını artırmakta ve ampul filamanlannm yapımında kullanılır. Tungsten metalini ilk olarak 1783’te İspanyol kimyacı ve mineraloglar Juan Jose ve Fausto Elhuyar, volframit mineralinden elde edilen tungsten oksiti (W03) odun kömürüyle indirgeyerek elde ettiler. Onlardan önce 1781’de İsveçli kimyacı Cari Wilhelm Scheele ise, bugün şeht olarak bilinen mineralde tungstik asidi bulmuş, arkadaşı Torbem Bergman da bu asitten yeni bir metal elde edilebileceğini ileri sürmüştü. Bu metal bulunduğundan beri hem tungsten, hem de volfram olarak adlandırılmakla birlikte her yerde geçerli olan simgesi Berzelius’un önerdiği W’dir. İngiltere ve ABD’de tungsten, Almanya ve öbür Avrupa ülkelerinde volfram adı kabul edilmiştir.

Bulunduğu yerler, elde edilişi, özellikleri ve kullanım alanları.
Tungsten yerkabuğundaki kayaçlarda milyonda 1,5 bölüm ya da ton başına 1,5 gram oranında bulunur.
Yeryüzündeki bolluğu yaklaşık kalayınki ya da kendisine çok benzeyen molibdeninki kadar, uranyumunkinin ise yansı kadardır.

Ticari bakımdan önemli olan iki tungsten minerali vardır: Volframit ve şelit. Tungsten metalinin üretiminde volframit önce yükseltgeyici koşullar altında sodyum karbonatla eritilir ya da derişik sodyum hidroksit çözeltisiyle pişirilir. Bu işlemler sonucunda oluşan ürünün suyla özütlenmesiyle sodyum tungsten likörü, bu likörün kalsiyum klorürle tepkimesiyle de çözünmeyen kalsiyum tungstat elde edilir. Kalsiyum tungstatın hidroklorik asitle tepkimesi sonucunda da çözünmeyen tungstik asit (H2WC>4) ve çözünebilen kalsiyum klorür oluşur. Karışımdan süzülme yoluyla aynlan tungstik asit yıkanır ve kurutulur.

Şelit ise çoğunlukla derişik hidroklorik asitle pişirilir ve oluşan ham tungstik asit, kalsiyum klorürden ayrıldıktan sonra derişik amonyaklı çözeltisi içinde çözündürülür, süzülür ve yeniden buharlaştırılır, böylece amonyum paratungstat elde edilir. Tungsten metali tungstik asit, tungstik oksit ya da amonyum paratungstatın hidrojenle indirgenmesiyle toz halinde üretilir. Toz haldeki metal ise toz metalürjisi yöntemleriyle kütük metale dönüştürülür.

Tungsten metalinin parlaklığı nikel beyazı ile grimsi arasında değişir. Metaller arasında en yüksek erime noktasına sahip olan tungstenin 1.650°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda çekme dayanımı en yüksek, doğrusal ısıl genleşme katsayısı ise en düşüktür (20°C’de her 1°C için 4,43 Xİ0~6). Tungsten oda sıcaklığında normal olarak kırılgan olmakla birlikte katışıksız tungsten yüksek sıcaklıklarda mekanik işlemler yoluyla sünek hale getirilebilir ve çok ince tel halinde çekilebilir. Tungsten sanayide önce ampul filamanlarının yapımında daha sonra da birçok elektrik ve elektronik aygıtın elemanlarında kullanıldı. Çok sert ve tok kalıplarda, aletlerde, mastarlarda ve avadanlıklarda ise katılanmış biçimde tungstenden yararlanılır. Elde edilen tungstenin çoğu tungsten çeliği üretiminde kullanılır. Uzay sanayisinde roket motorlarının lüle boğazlarının ve hücum kenarlarının yapımında tungstenden yararlanılır.
Tungsten Elektron tabancasında , kesim uçlarında , ampullerde ve akıllı cam teknolojisinde kullanılır.

Doğal tungsten, tungsten-180 (yüzde 0,14), tungsten-182 (yüzde 26,41), tungsten-183 (yüzde 14,40) tungsten-184 (yüzde 30,64) ve tungsten-186 (yüzde 28,41) gibi beş kararlı izotopunun bir karışımı halinde bulunur.

Bileşikleri.

Tungsten oldukça eylemsiz olmakla birlikte O’dan +6’ya kadar değişen değerlikte bulunduğu bileşikleri de hazırlanmıştır. +4, +5 ve +6 yükseltgeme durumundaki tungsten birçok karmaşık oluşturur.
En önemli tungsten bileşiği sertliğiyle dikkati çeken (Mohs sertliği 9,5) tungsten karbürdür. Tungsten karbür, tek başına ya da başka metal karbürlerle birlikte dökme demirin, testere ve matkapların kesici uçlarının sertliğini artırmak amacıyla kullanılır.

TUNGSTEN

(fr. tungstöne, İsveççe "ağır taş" anlamına gelen tungstenden). Anorg. kim.

1. Molibdene benzer ağır metal. (Simgesi W olan kimyasal element.) [Eşanl. VOLFRAM ]
2.Tungsten trioksit, formülü W03 olan oksit.

Özellikleri.
Tungsten 1781'de Scheele tarafından bulundu, ertesi yıl Bergman tarafından tek başına elde edildi. Yoğunluğu çok yüksek olan tungsten (19,3), kalay beyazlığında ateşe dayanıklı bir metaldir. Tepkinliği, molibdeninkiyle hemen hemen aynıdır; klorun etkisiyle oluşan klorürü tungsten heksaklorürdür (WCIg). Asitlere karşı iyi bir direnç gösterir.

Elde edilişi.
Gerek tungsten metali, gerekse bileşikleri scheelit (CaW04) ile yottramit'ten [(Fe, Mn)WOJ elde edilir. Üretilen tungstenin yaklaşık % 90'ı demir alaşımlarının, özellikle de takım çeliklerinin hazırlanmasında kullanılır. Bu durumda FeM/04, alüminyum tozu ve ferrosilisyumla alüminctermi yoluyla indirgendiğinde ferrotungsteni verir. Bir başka üretim yöntemi, cevherin elektrik arklı bir fırında kok kömürü ya da antrasitle indirgenmesine dayanır.
Tungsteni arı olarak elde etmek için cevher önce elektromanyetik yolla ayrılıp zen- ginleştirildikten sonra bileşiminde bulunan kükürt, arsenik, fosfor ve silis gibi katışkı maddelerinden arındırılmak üzere sodyum karbonatla işlenir. Daha sonra tungstat, tungsten okât elde etmek amacıyla hidroklorik asitle bozundurulur; tungsten oksit 1 200 °C'ta hidrojenle ya da 1 400 °C'ta odun kömürüyle indirgenir.
Böylece elde edilen tungsten tozu, ya doğrudan ya da sıkıştırılıp sinterlenerek kullanılır. Dövme ya da tel halinde çekme yoluyla akkor lamba tellerinin yapımında yararlanılır.

Kullanım alanları
Arı tungsten elektrik direncinin çok yüksek oluşu, buhar gerilimlinin çok yüksek sıcaklıkta bile düşük olması, ateşe dayanıklı özellikler taşıması nedeniyle akkor lamba filamanlarının, indirgen ya da yansız atmosfer altında çalışan elektrik fırınlarında ısıtıcı rezistansların, X-ışınları yayıcısı tüplerde antikatotların, elektrik kontak parçaları vb.'nin yapımında kullanılır. Kimi elektrik kontaktörle- rinde sinterlenmiş tungsten-bakır ya da tungsten-gümüş alaşımlarından yararlanılır. Radyasyon önleyici ekranlar ile dengeleme kütleleri sinterlenmiş tungsten-demir-nikel ve tungsten-nikel-bakır alaşımlarından hazırlanır.

Tungsten alaşım halinde, özellikle tungsten karbürün çok sert olmasından dolayı, hızlı kesme takımı çelikleri ile alaşımlarının hazırlanmasında kullanılır. Bileşiminde % 0,4-1 karbon, % 0,5-3 krom bulunan çeliklere % 2-10 oranında tungsten katıldığında soğukta kullanılan işleme takımlarının ya da sıcakta çalışan kalıpların hazırlanmasına yarayan çelikler elde edilir. Bu yolla hazırlanan hızlı kesme çelikleri, kesme özelliklerini kızıl derecede bile korurlar. Bu çeliklerin bileşiminde % 18 tungsten, % 4 krom, % 1 vanadyum, % 0,6 karbon bulunur. Hızlı kesme çeliğinden yapılmış takımların çoğunun iş gören bölümleri bu alaşımlardan hazırlanır ve çeşitli yöntemlerle ana parçaya tutturulur. Bileşiminde % 10-20 oranında tungsten bulunan ve ana bileşeni kobalt olan stellit' türü alaşımlar, zor koşullarda çalışan (sert metaller, kuyu açma) takımların ya da motorlarda egzos supaplarının kaplanmasında (stellitleme) kullanılır.

Tungsten karbür, çoğunlukla sinlerleme" yoluyla hazırlanır. Bileşimine titan karbür ile tantal karbür katılarak kobaltla topaklaştırılır. Sinterleme işleminden sonra çok yüksek sertlikte 800 °C'a dek dayanabilen bir ürün elde edilir. Bu karbür, her zaman, adi çelikten yapılmış bir takımın ana bölümüne lehimlenerek tutturulan bir plaket (uç) biçiminde kullanılır. Böylece ancak hızlı kesme çeliğinden yapılmış bir takımla işlenebilen sert malzemelerde bile çok yüksek kesme hızına ulaşabilen takımlar elde edilebilir. Yalnız bu takımlar son derece kırılgandır.

Tungsten karbür özellikle çok sert olduğu için tel çekme kalıplarının, kumlama makinesi memelerinin, pnömatik matkap ve tabanca uçlarının, takım tezgâhı sürtünme kılavuzlarının, kalıplar (matrisler) vb.'nin yapımında kullanılır. Tungsten ayrıca % 5-8 oranında kimi manyetik çeliklerin birleşimine girer.

Dünya üretimi
Dünya tungsten üretimi 70 0001 dolayındadır (1987'de 72 0001); üretici ülkeler arasında başta Çin (1987'de 26 640 t) ve eski sovyet cumhuriyetleri (1987'de toplam 20 160 t) yer alır; bu ülkeleri epeyce geriden ABD, Tayland, Bolivya, Kuzey ve Güney Kore ile Kanada (her birinin üretimi 2 500 - 4 5001 arasında değişir) izler.

Türkiye'deki başlıca tungsten yatakları Bursa-Uludağ ve Keban kuşağı yataklarıdır. Uludağ'ın doruklarındaki üç yerde tungsten yatağı vardır. Etibank, 0,44 W03 tenörlü 16,6 Mt rezerve sahip olan bu yatakları 1977-1989 arasında işletmiştir. Keban kuşağı tungsten yatakları ise Kebandere ve Soğanlıköy yörelerindedir Başlıca mineralleri kalkopirit, scheelit ve fluorittir. Yatak, % 0,2 W03 tenörlü 5 000 t görünür rezervlidir. Soğanlıköy yatağının ise görünür + muhtemel rezervi 255 000 tondur. Ancak bu rezervin 40 000 tonu ekonomik değer taşımaktadır. Bu yatakta bulunan cevher % 0,6 bakır, % 0,26 molibden içerir.