Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
340
Та б л и ца 12.22. Распределение электронов у {/-металлов VI группы
Металл п Эле к тронные урошш II подуронпи
З.ч 3/, з</ 4.^ 4/) 4(/ '1/ Ы 5/ 6/1
Сг Мо 24 42 74 4 5 6 2 2 2 6 б 6 5 10 10 1
2 2 6 6 5
10 0 14 1
2 6 4 0 0 2 _
соответственно 3-10~4 и 6- 10~~4% (мае). Получают эти металлы двумя путями в двух разных видах так же, как и ванадий.
1. Получают ферросплавы совместным восстановлением оксидов железа и этих металлов. Продукт восстановления оксидов железа и хрома в электропечи представляет собой сплав, содержащий 60—65% хрома и 4—6% углерода. Ферромолибден и ферровольфрам содержат до 50% этих металлов в сплавах с железом. Ферросплавы удовлетворяют черную металлургию как материал для получения легированных сталей, так как в этом случае железо и углерод не мешают процессу легирования.
2. В чистом виде выделить эти металлы гораздо труднее, так как они тугоплавки и при высоких температурах обладают высокой химической активностью. Хром в чистом виде' выделяют из его оксидов (Сг2Оэ) алюминотермическим путем:
Сгяоа + 2А1-кА1,,о, -дополучаемый этим методом хром загрязнен немного алюминием. Можно выделить хром электролизом раствора Ыа2Сг04-ЬСг03; в этом случае хром, осажденный на катоде, содержит много растворенного . водорода, удаляемого вакуумным •переплавом.
Особо чистый хром получают вакуумным переплавом расфокусированным электронным лучом. В этом случае хром очень пластичен и может подвергаться прокату и вытяжке (проволока, фольга).
Молибден получают из молибденита, применяя флотационное обогащение: МоБ2 хорошо флотируется, так как сернистые металлы плохо смачиваются водой и вместе с пузырьками воздуха собираются в пене, а оксидная порода скапливается на дне. отстойников. Более полному отделениюМоБа от силикатных и иных пород способствуют флотореагенты —- поверхностно-активные вещества, добавляемые в процессе флотации (см. с. 213), Полученный концентрат МоБ2 окисляют и переводят в оксид молибдена:
2МоЗ,. + 70а-*2МоОя + 450„
Вольфрам из природных соединений также переводят в оксид, вытесняя вольфрамовую кислоту из природных минералов:
Са\Щ -I- Н.ЗО.., -у СаБОн + \УОа• хН»0\
Оксиды Мо и Ш восстанавливают водородом и получают тонкие порошки металлов:
\?Оа + ЗН,, ^ V/+ 314,0
341
Уделичвно
Их прессуют и, пропуская ток, спекают в «штабики», достаточно прочные для последующей пластической обработки (ковка, прокат). Схема спекания в автосфере водорода представлена на рис. 177. Таким образом, методом порошковой металлургии мы получаем компактный металл без процесса плавления (проволока, лента, пластины).
1
Рис.- 177. Схема прессования порошка вольфрама
В настоящее время процесс плавления молибдена и вольфрама не представляет существенных трудностей (плазма, электронный луч, лазер): из них получают литые детали и даже монокристаллы, выращиваемые методом вакуумного плавления.
Применение {/-металлов VI группы. Сфера применения этих металлов в машиностроении очень велика и с каждым годом она расширяется. Хром входит как компонент в очень многие сплавы, сообщая им прочность и твердость, а также предохраняя их от окисления. Однако добавление хрома сопровождается некоторым, не очень сильным снижением пластичности. Упрочняющее влияние хрома, например, используется в броневых сталях, инструментальных сталях Х12Ф; Х12М (12% Сг, ванадий или молибден), конструкционных сталях ЗОХГСА; ЗОХСА, 20ХНЗА, содержащих марганец Г, кремний С или никель Н. При легировании хромом (более 12%) сталь приобретает свойства «нержавеющей», т.е. хорошо сопротивляется коррозии (1Х18Н10Т; Х24Н12Т и т.д.). Некоторая потеря пластичности компенсируется введением никеля. Нержавеющие и жаропрочные стали являются однофазными системами тройного твердого раствора Сг—N1—Ие.
В последнее время широко используются нихромы — сплавы на основе N1, например Х20Н80, в которых вообще отсутствует железо. Упрочненные нихромы (Мо, Т1, В, Б1) представляют собой конструкционные материалы, сохраняющие работоспособность до 1373—1473 К. Хром входит в состав медных сплавов, например, сплав БрХ0,8 — хромистая бронза — представляет собой упрочняемый сплав, сохраняющий электрическую проводимость чистой меди: из него изготовляют электроды контактных сварочных машин, трущиеся контакты и другие подобные специальные изделия. Наконец, хром входит в состав сплавов на основе титана, алюминия и специальных сплавов, применяемых в электропромышленности. Широко используются антикоррозионные, декоративные и упрочняющие поверхностный слой покрытия из хрома.
Молибден является необходимым компонентом жаропрочных сплавов и, кроме того, используется для создания сплавов на его основе. Высокая температура плавления и хорошие механические свойства делают эти сплавы весьма перспективными.
В о,л ь ф р а м — самый тугоплавкий металл. Из него изготов
342
л я ют мощные эмиттеры для вакуумной техники, добавки к вольфраму тория или лантана резко снижают работу выхода электронов. Вольфрам применяется для сварки металлов в инертных газах (Аг, Не), в плазмотронах, работающих на Аг или N2, а также в осветительных лампах (нити накаливания).
