Volfram elementinin özellikleri nelerdir?
Volfram ya da Tungsten kısaca “W” ile gösterilmekte olup, atom numarası 74, atom ağırlığı 183,85 olan ve kimyasal elementtir. Çok sert, ağır, çelik gri veya beyaz renkte geçiş metallerinden biridir.
Volframı Carl Wilhelm Scheele bulmuştur. Ancak element üzerinde daha fazla çalışarak onu geliştiren ve yapay olarak elde eden bilim adamı Torbeen Bergman’dır. Metal üzerinde yapılan araştırmalar onun kalay beyazlığına sahip ateşe dayanıklı bir materyal olduğunu ve asitlere karşı uzun süre direnç gösterdiğini ortaya koymuştur.
Volfram sağlam fiziksel yapısı ve alaşım olmayan maddeler arasında yüksek erime sıcaklığı olan bir maddedir. Saf olarak bazı elektronik uygulamalarda kullanılmaktadır. Volfram bileşik veya alaşım olarak, ampullerin lamba tellerinde, X ışını cihazlarında ve uzay teknolojisi yüksek performans alaşımlarında kullanılan bir madendir.
Volfram elementinin izotopları :176 – 188, yoğunluğu: 19.25 / cm3 , kaynama sıcaklığı: 5660 o C, özgül kütlesi: 19,3 g/cm3, ergime sıcaklığı: 3410 o C , yükseltgenme dereceleri: +4, +6 , elektron biçimlenmesi: (2,8,18,32,8) 5d4 6s2 , sıvı haldeki yoğunluğu: 17,6 g/cm3 , kaynama noktası : 5828 o C , buharlaşma ısısı: 806,7 kJ/moldür.
Doğada 20’den fazla volfram minerali bilinse de, ekonomik olarak işletilebilen sadece şeelit ve volframittir. Yerkabuğu ortalaması 1-1.3 ppm olan volfram en fazla granitler içinde bulunmaktadır. Metamorfik kayaçlar volfram taşıyan ana oluşumlardır. Pek çok yatakta volframa, kalay, bizmut, bakır, antimuan ve molibden mineralleri de eşlik etmektedir. Volfram çok asidik granitlerin pegmatitik pnömatolitik damarlarında ve hidrotermal kuvars damarlarında oluşmaktadır. Volfram mineralizasyonunun oluşumunda hidrotermal çözeltiler son derece önemli bir rol oynarlar. Kristalleşen magmanın kalıntı sıvılarında zenginleşmiş olan volfram kontakt zonlarında volframit ya da şeelit gibi çökelir.
Ekonomik değeri yüksek volfram oluşumlarının başında kontakt metasomatik olarak oluşmuş olan kuvars damarlarına bağlı volframit cevherleşmeleri gelmektedir. Bunlar volfram dünya rezervinin büyük bir bölümünü oluşturmaktadır. Bunun ardından şeelit gelir. Bunların dışında pegmatitlerden, hidrotermal damarlardan, jeotermal oluşumlardan, stokvörk tipi oluşumlardan, plaserlerden ve tuz göllerinden de volfram elde edilmektedir.
Volfram cevherlerinin kalitesi yararlı ve zararlı bütün bileşenlerin tenörlerine, cevher yapısına ve tane büyüklüğüne bağlı olarak değişmektedir. Ancak molibden, kükürt, bakır, kalay, antimuan, fosfor, arsen, bizmut gibi zararlı bileşenler volfram konsantresi eldesi esnasında çeşitli şekillerde ayıklanmakta ve birçoğu belli bir tenörden sonra yararlı metaller haline gelmektedir.
Volframın son derece geniş ticari, endüstriyel ve askeri uygulama alanları bulunmaktadır. Saf volfram vakumda ve asal gazlar içinde 2400 0C’ye kadar dayanıklılığını koruyan bir element olarak bilinmektedir. Bundan dolayı da elektrik ampullerinde, elektrik bağlantı yerlerinde ve x- ışını tüplerinde kullanılmaktadır. Volfram alaşımları yay, buji üretiminde, ısıtma elemanı, yüksek devirli kesme aletleri, metal aynası, valf, galvanometre, teleskop, yay, jilet, piyano teli, termostat yapımında kullanılmaktadır. Çok sert olması nedeniyle özel sanayi çeliği olarak kullanılır. Volfram bileşikleri ise genel olarak cila, cam, mürekkep, teksir ve baskı boyaları, makina yağları üretiminde kullanılır.
Volfram benzersiz fiziksel özellikleri sayesinde uzay endüstrisinde, gaz türbini ve dizel motor üretimi ile yüzey işleme endüstrisinde daha fazla kullanılan bir madde haline gelmiştir. Örneğin petrol ürünleri endüstrisinde, kimya endüstrisinde, renkli cam üretiminde, x-ışını ve televizyon lambalarında, tekstil endüstrisinde volfram veya bileşikleri daha çok kullanılmaktadır. Uçak endüstrisinde volframın önemli bir yeri olduğunu biliyoruz.
Volframın metalinin hem kendisi ve hem de bileşenleri volframitten elde edilir. Ele geçirilen bu metalin tamamına yakını demir alaşımlarında ve çeliklerin hazırlanmasında kullanılır. Bir başka üretim yöntemi de elektrik arklı bir fırın yardımıyla kok kömürüne ya da antrasitle tepkimeye girmesini sağlamakla yapılmaktadır. Düzgün ürün elde etmek için ilk olarak elekromanyetik yöntemle zenginleştirilir ve daha sonra içindeki kükürt, fosfor, arsenik , silis gibi bileşenlerden arındırılır. Sodyum karbonatla işlenmek suretiyle de hidroklorik asitle bozundurularak volfram tozu elde edilir.
Volfram üreten ülkelere bakıldığında yarısından fazlasının Çin ve Rusya ile birlikte eski Sovyet toprakları olduğu görülür. Bu ülkeleri Kanada , Kuzey Kore ve Birleşik devletler izlemektedir. Sayılan ülkeler dünya rezervinin yaklaşık %80 ‘ini meydana getirmektedir. Türkiye’de Bursa Uludağ’da ve Keban kuşağında volfram yatakları yer almaktadır.
Özellikle son yıllarda torna ve takım çeliklerinde volfram yerine molibden kullanılmaya başlandı. Vakum tüpler yerine transistörlerin kullanılması elektronik aletlerde volfram ihtiyacını azaltmıştır. Bazı kesme aleti uygulamalarında da seramikler alternatif olarak kullanılabilmektedir.