Хромовый ангидрид легко растворяется в воде с образованием хромовой и двухромовой кислот.

229. Молибден (Mollbdenium). Главным природным соедине­нием молибдена является молибденит, или молибденовый блеск, M.0S2 — минерал, очень похожий по внешнему виду на графит и долгое время считавшийся таковым. В 1778 г. Шееле, показал, что при обработке молибденового блеска азотной кислотой получается белый остаток, обладающий свойствами кислоты. Шееле назвал его молибденовой кислотой и сделал заключение, что сам минерал представляет собой сульфид нового элемента. Пять лет спустя этот элемент был получен в свободном состоянии путем прокаливания молибденовой кислоты с древесным углем.

Общее содержание молибдена в земной коре составляет 0,001% (масс.). Залежи молибденовых руд имеются в СССР, Чили, Мексике, Норвегии и Марокко. Большие запасы молибдена содер­жатся в сульфидных медных рудах.

Для получения металлического молибдена из молибденового блеска последний переводят обжигом в Мо03, из которого металл восстанавливают водородом. При этом молибден получается в виде порошка.

Компактный молибден получают главным образом методом порошковой металлургии. Этот способ состоит из прес­сования порошка в заготовку и спекания заготовки.

При прессовании порошка из него получают заготовки — тела определенной формы, обычно — бруски (штабики). Штабики мо­либдена получают в стальных пресс-формах при давлении до 300 МПа. Спекание штабиков в атмосфере водорода проводят в две стадии. Первая из них — предварительное спекание — прово­дится при 1100—1200 °С и имеет целью повысить прочность и элек­трическую проводимость штабиков. Вторая стадия — высокотемпе­ратурное спекание — осуществляется пропусканием электрического тока, постепенно нагревающего штабики до 2200—2400 °С. При этом получается компактный металл. Спеченные штабики посту­пают на механическую обработку — ковку, протяжку.

Для получения крупных заготовок молибдена применяют ду­говую плавку, позволяющую получать слитки массой до 2000 кг. Плавку в дуговых печах ведут в вакууме. Между катодом (пакет спеченных штабиков молибдена) и анодом (охлаждаемый медный тигель) зажигают дугу. Металл катода плавится и соби­рается в тигле. Вследствие высокой теплопроводности меди и быстрого отвода теплоты молибден затвердевает.

Для получения особо чистого молибдена и других тугоплавких металлов применяется плавка в электронном пучке (электронно-лучевая плав- к а). Нагревание металла электронным пучком основано на превращении в теплоту большей части кинетической энергии электронов при их столкнове­нии с поверхностью металла. Установка для электронно-лучевой плавки со­стоит из электронной пушки, создающей управляемый поток электронов, я плавильной камеры. Плавку ведут в высоком вакууме, что обеспечивает уда­ление примесей, испаряющихся при температуре плавки (О, N, Р, As, Fe, Cu, Ni и др.). Кроме того, высокое разрежение необходимо для предотвращения столкновений электронов с молекулами воздуха, что приводило бы к потере электронами энергии. После электронно-лучевой плавки чистота молибдена повышается до 99,9 %.

Кроме компактных тугоплавких металлов методами порошко­вой металлургии получают ряд других материалов. Важнейшими из них являются карбидные твердые сплавы, ферриты, пористые материалы, керметы.

О карбидных твердых сплавах рассказывается в § 230, о ферритах — в § 242. К изделиям из пористых материалов относятся пористые подшипники и металлические фильтры. Пористые подшипники изготовляют спеканием по­рошков бронзы и графита. Поры таких подшипников пропитывают смазочным материалом, что дает возможность использовать их в условиях затрудненной смазки и при опасности загрязнения продукции (например, в пищевой или текстильной промышленности). Металлические фильтры изготовляют спека­нием порошков меди, никеля, нержавеющей стали. Они служат для очистки различных жидкостей, масел, жидкого топлива, обладают длительным сроком службы, устойчивы при повышенных температурах и могут быть изготовлены в широком диапазоне пористости.

Керметы, или керамикометаллические материалы, получают спеканием смесей порошков металлов и неметаллических компонентов — тугоплавких ок­сидов, карбидов, боридов и др. В качестве металлической составляющей ис­пользуют, главным образом, металлы подгрупп хрома и железа. Эти мате­риалы сочетают в себе тугоплавкость, твердость и жаростойкость керамики с проводимостью, пластичностью и другими свойствами металлов.

Молибден — серебристо-белый металл плотностью 10,2 г/см3, плавящийся при 2620 °С. При комнатной температуре он не изме­няется на воздухе, но при накаливании окисляется в белый три- оксид МоОз.Соляная и разбавленная серная кислоты при комнат­ной температуре не действуют на молибден; он растворяется в азотной кислоте или горячей концентрированной серной кислоте.

Около 80 % всего добываемого молибдена расходуется на про­изводство специальных сортов стали. Он входит в состав многих нержавеющих сталей; кроме того, его введение способствует уве­личению их жаропрочности.

Из сплава молибдена с танталом изготовляют лабораторную посуду, применяемую в химических лабораториях вместо платино­вой. Из чистого молибдена изготовляют детали электронных ламп и ламп накаливания — аноды, сетки, катоды, вводы тока, держа­тели нитей накала.

В своих соединениях молибден проявляет положительные сте­пени окисленности: шесть, пять, четыре, три и два. Наиболее стой­кими являются соединения молибдена (VI). Важнейшие из них—• соли молибденовой кислоты Н2М0О4 (молибдаты), часто имею­щие сложный состав.

Молибдат аммония (NH4)6Mo702r4H20 применяется в анализе для открытия и количественного определения фосфорной кислоты, с которой он образует характерный желтый осадок состава (NH4)3P04- 12Мо03-6Н20. Последний представляет собою аммо­нийную соль комплексной фосфорномолибденовой кислоты, отно­сящейся к классу гетерополикислот (см. § 204).

Вольфрам(Wolfram). По распространенности в земной коре [0,007 % (масс.)] вольфрам уступает хрому, но превосходит молибден. Природные соединения вольфрама в большинстве слу­чаев представляют собой вольфраматы — соли вольфрамовой кислоты H2W04. Так, важнейшая вольфрамовая руда — вольфра­мит— состоит из вольфраматов железа и марганца. Часто встре­чается также минерал шеелит Ca\V04.

Для выделения вольфрама из вольфрамита последний сплавляют в при­сутствии воздуха с содой. Вольфрам переходит в вольфрамат натрия Na₂W0₄, который извлекают из полученного сплава водой, а железо и марганец пре­вращаются в нерастворимые в воде соединения Fe₂0₃ и Мп₃0₄.

Из водного раствора действием соляной кислоты выделяют свободную вольфрамовую кислоту в виде аморфного желтого осадка:

Na₂W0₄ + 2НС1 = H₂W0₄j + 2NaCI

При прокаливании вольфрамовая кислота переходит в триоксид воль­фрама W0₃. Восстанавливая его водородом или углеродом (для чего исполь­зуют чистые сорта сажи), получают порошок металлического вольфрама, под­вергаемый в дальнейшем для получения компактного металла такой же обра­ботке, как и порошок молибдена.

Вольфрам — тяжелый белый металл плотностью 19,3 г/см3. Его температура плавления (около 3400°С) выше, чем температура плавления всех других металлов. Вольфрам можно сваривать и вытягивать в тонкие нити.

На воздухе вольфрам окисляется только при температуре крас­ного каления. Он очень стоек по отношению к кислотам, даже к царской водке, но растворяется в смеси азотной кислоты и фторо­водорода.

Большая часть добываемого вольфрама расходуется в метал­лургии для приготовления специальных сталей и сплавов. Быстро­режущая инструментальная сталь содержит до 20 % вольфрама и обладает способностью самозакаливаться. Такая сталь не теряет Своей твердости даже при нагревании докрасна. Поэтому примене­ние резцов, сделанных из вольфрамовой стали, позволяет значи­тельно увеличить скорость резания металлов.

Кроме быстрорежущих широко применяются другие вольфра­мовые и хромовольфрамовые стали. Например, сталь, содержащая от 1 до 6 % вольфрама и до 2 % хрома, применяется для изготов­ления пил, фрез, штампов.

Как самый тугоплавкий металл вольфрам входит в состав ряда жаропрочных сплавов. В частности, его сплавы с кобальтом и хро­мом— с те л л и т ы — обладают высокими твердостью, износо- (устойчивостью, жаростойкостью. Сплавы вольфрама с медью и с серебром сочетают в себе высокие электрическую проводимость, теплопроводность и износоустойчивость. Они применяются для из­готовления рабочих частей рубильников, выключателей, электро­дов для точечной сварки.

Чистый вольфрам в виде проволоки, ленты и различных деталей применяют в производстве электрических ламп, в радиоэлектро­нике, в рентгенотехнике. Вольфрам — лучший материал для нитей ламп накаливания: высокая рабочая температура (2200—2500°С) обеспечивает большую светоотдачу, а очень малое испарение — длительный срок службы нитей из вольфрама. Вольфрамовую про­волоку и прутки применяют также в качестве нагревательных эле­ментов высокотемпературных печей (до 3000°С).

Карбид вольфрама WC обладает очень высокой твердостью (близкой к твердости алмаза), износоустойчивостью и тугоплав­костью. На основе этого вещества созданы самые производитель­ные инструментальные твердые сплавы. В их состав входит 85— 95 % WC и 5—15 % кобальта, придающего сплаву необходимую прочность. Некоторые сорта таких сплавов содержат кроме кар­бида вольфрама карбиды титана, тантала и ниобия. Все эти сплавы получают методами порошковой металлургии и применяют главным образом для изготовления рабочих частей режущих и буровых инструментов.

Дата добавления: 2015-08-21