Молибден что за металл

Молибден

Молибден по классификации в периодической таблице Менделеева относится к IV группе элементов. Имеет атомарный номер 42, а масса его атома равна 95,94. принято обозначать символом «Мо».

Молибден – это редкоземельный металл. Его объем составляет порядка 0,00011% от общей массы земли. В чистом виде имеет стальной сероватый цвет, в диспергированном – серовато-черный.

Молибден, как металл, в природе не встречается. Он содержится в минералах, которых на сегодняшний день известно порядка двадцати. Преимущественно это молибдаты, которые образуются в кислотной магме и гранитоидах.

Получение молибдена

Сырье, из которого производится металлический молибден – молибденовые концентраты. В их составе данного элемента содержится около 50%. Также в них содержатся: сера

30%, оксид кремния (до 9%) и около 20% прочих примесей.

Предварительно концентрат обжигают с целью дополнительного окисления. Процесс проводят в печах двух типов: многоподовых или кипящего слоя. Температура обжига 570 °С — 600 °С. В результате чего получается огарок — МоО₃ и примеси.

На следующем этапе удаляют примеси для получения чистого оксида молибдена. Применяются два способа:

Производство молибдена основано на восстановлении МоО3. Процесс проводят в два этапа:

Для получения монолитного металла пользуются плавлением или спеканием порошка. Плавку используют, когда получают заготовки массой от 500 кг. Процесс производят в дуговых печах с охлаждаемым тигелем, в который подается расходуемый электрод из ранее спеченных штабиков.

Порошковое спекание – это прессование в атмосфере водорода при высоких значениях давления (2000-3000 атмосфер) и температуры (1000°С — 1200°С). Полученные штабики, подвергаются спеканию при высоких температурах равных 2200°С — 2400°С. В дальнейшем молибдену придается необходимая форма за счет обработки давлением – ковкой, прокаткой, протяжкой.

Широко в промышленности используется ферромолибден, в котором до 60-70% молибдена, а оставшееся — железо. Его получают путем введения в сталь молибденовых присадок. Сплав получают путем восстановления огарка силикатом железа с добавками стальной стружки и железистой руды.

Физические свойства

Использование молибдена зависит от его свойств и характеристик. Присущие физические свойства молибдена приведены ниже:

Точению данный металл подвергается не часто, но обработка ведется стандартизованным инструментом.

Химические свойства

Молибден, химические свойства которого приведены ниже, имеет следующие характеристики:

С кислородом элемент образует два основных оксида:

Свойства растворимости молибдена в химических растворах: растворим в щелочах и кислотах при нагревании. Это способствует получению различных соединений или его очищению.

Обработка молибдена

Обработка молибдена затруднена в связи с невысокой вязкостью при низких температурах. Также он имеет малую пластичность, поэтому для его обработки применяются следующие методы:

При обработке небольших заготовок используются обжимные машины. Крупные заготовки прокатываются на малых станах или получают форму на протяжных станках.

Внешний вид молибдена

Термообработка молибдена характеризуется высокой прокаливаемостью из-за его содержания в сталях. Проведенная закалка повышает твердость и износоустойчивость ответственных деталей.

Применение

Около 3⁄4 всего производимого редкоземельного металла используется как легирующий элемент при производстве сталей. Оставшаяся 1⁄4 часть используется в чистом виде и в химических соединениях. Применение он нашел во многих отраслях промышленности.

Марки молибдена и его сплавов

Сплавы молибдена чаше применяются в промышленности, чем чистый металл. Среди них выделяются:

Плюсы и минусы молибдена

Среди достоинств следует отметить следующие:

Источник

МОЛИБДЕН — универсальный металл

Молибденит люди узнали давно. Только его сходство с галенитом и графитом сыграло плохую шутку. Все три минерала называли одинаково — Molybdaena.

Родом из Швеции

История открытия металла родилась в Швеции. В середине XVIII века шведский химик А.Ф. Кронштедт предположил, что под именем Molybdaena скрываются разные вещества. После серии экспериментов К.В. Шееле (тоже швед) получил «Wasserbleyerde», особую белую землю, и дал ей название молибденовая кислота.

А в 1782 году П.Я. Гьельм (конечно, тоже швед) получил королек из молибденовой кислоты.

Гьельм был счастлив:

«Радуюсь, что мы теперь обладаем металлом – молибденом!».

Свойства металла

Молибден, Molybdaenum (Mo) — элемент № 42, расположенный в шестой группе 5-го периода таблицы Менделеева. Его относят к переходным металлам.

Некоторые характеристики элемента:

Химические свойства во многом обусловлены степенями окисления: +2, +3, +4, +5, +6 (последняя самая устойчивая).

С водородом и азотом металл практически не реагирует.

При нормальных условиях молибден не вступает в реакции с газами воздуха. Начинает окисляться при нагреве выше 400°С.

При воздействии восстановителей в слабокислой среде образует молибденовые сини. Эти вещества используют как красители (например, в окраске шелка).

590 кДж/моль

Добыча, месторождения

Молибден — металл редкий. В природе его нахождение в чистом виде исключено.

Известно почти два десятка молибденсодержащих минералов:

Другие содержащие молибден руды (чиллагит, комозит, кехлинит, иордизит и другие) не представляют интереса для промышленного использования.

Значимые месторождения металла принадлежат:

Рейтинг добычи молибденовых руд возглавляет Китай, на втором месте с большим отрывом США, на третьем месте Чили.

В Госбалансе запасов полезных ископаемых РФ числятся 34 месторождения молибдена.

Происхождением молибденовые руды из скарновых, грейзеновых, гидротермальных месторождений.

Как получить Molybdaenum

Получение молибдена можно разделить на несколько стадий:

Плюсы и минусы металла

Свойства молибдена диктуют его хорошие и плохие стороны.

Применение: от лампочки до ракеты

Обработка металла давлением проще, чем аналогичная обработка вольфрама.

Цена на LME

Стоимость тонны молибдена на Лондонской бирже металлов 24000 долларов США.

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Источник

Молибден (Mo, Molybdenum)

История молибдена

История открытия молибдена началась в 1778 году, когда химик из Швеции Карл Шееле получил минеральный молибденит в результате прокаливания молибденовой кислоты (calorizator). Через несколько лет, в 1781 году П.Гьельм получил молибден в виде металла, чистый же молибден был получен только в 1817 году Й. Берцелиусом.

По причине схожести внешнего вида минерального молибдена со свинцовым блеском, сначала их называли одинаково – от древнегреческого μόλυβδος, что означает свинец.

Общая характеристика молибдена

Молибден является элементом VI группы V периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 42 и атомную массу 95,94. Принятое обозначение – Mo (от латинского Molybdaenum).

Нахождение в природе

Молибден в свободном виде в природе не распространён. Имеется в виде нескольких десятков известных минералов в земной коре, морской и речной воде, в нефти, углях, мизерное количество в воздухе. Основные месторождения молибдена находятся на территории США, Мексики, Чили, Канаде, России и Армении.

Физические и химические свойства

Молибден является переходным мягким металлом светло-серого цвета с характерным металлическим блеском. Устойчив во время нахождения на воздухе при комнатной температуре, процесс окисления начинается при температуре выше 400˚с.

Суточная потребность в молибдене

Суточная потребность в молибдене меняется в зависимости от возраста, на неё влияют также физическая нагрузка и масса тела. Норма для детей с рождения и до 10-летнего возраста составляет 15-150 мкг в день, для взрослых – 75-250 мкг, после 70-ти лет потребность в молибдене снижается и не должна превышать 200 мкг в сутки. Обычно необходимое количество данного микроэлемента человек получает с пищей, поэтому дополнительный приём не требуется.

Полезные свойства молибдена и его влияние на организм

Молибден важен для:

Взаимодействие с другими

Молибден является важной частью фермента, отвечающего за утилизацию железа. При избытке молибдена нарушается утилизация меди и синтез витамина В12.

Продукты питания богатые молибденом

Главными поставщиками молибдена в организм человека являются зелёные листовые овощи (салат, шпинат, капуста, щавель), злаки, крупы (овсянка, пшено, гречка, ячневая) и бобовые (горох, фасоль, кукуруза, чечевица). Присутствует молибден в говяжьей печени, индейке, рыбе, моркови, орехах и ягодах.

Применение молибдена в жизни

Основное применение молибдена – металлургическая промышленность, также используется при производстве ламп накаливания.

Признаки избытка молибдена

Чрезмерное количество молибдена случается у работников металлургической сферы промышленности, проявляется так называемой молибденовой подагрой, которая обусловлена повышением мочевой кислоты в крови.

Признаки нехватки молибдена

Недостаточное количество молибдена (дефицит) встречается крайне редко, как правило, в регионах, где в почвах не хватает минерала или у людей со скудным рационом питания. Признаками нехватки молибдена являются: замедление роста, выпадение волос, возникновение отёков, дряблость кожи и мышц, дерматиты и грибковые поражения кожных покровов.

Источник

Применение молибдена и его свойства

Характеристика материала

Физические свойства. Молибден – редкоземельный металл серого цвета, внешне похож на свинец. Температура плавления 2619 ºС. Отличается повышенной пластичностью. Модуль Юнга 336 ГПа, что в 1,5 раза больше, чем у стали. Плотность составляет 10,2 г\см3. Самым жаростойким металлом считается вольфрам. Но касаемо удельной жаропрочности при температурах до 1400 ºС, молибден не имеет конкурентов. Молибден имеет низкое значение коэффициента линейного расширения. При изменении температуры на 1000 ºС, его размер увеличится всего на 0,0049 мм.

Теплопроводность составляет 300 Вт\м К. Электросопротивление 5,6 мкОМ см. После предварительной механической и термической обработок прочность металла может составлять 20-23 кг\мм2. Обладает парамагнитными свойствами.

Химические свойства. Молибден полностью устойчив к воздействию окружающей среды в обычных атмосферных условиях. Процесс окисления начинается при 420 ºС, образуя соединение низкой твердости оксид молибдена.

Молибден инертен к водороду при температуре до 2620 ºС. Нейтрален к таким элементам как углерод, фтор, кремний, азот, сера. Молибден не вступает в химические реакции с основными видами кислот: соляная, серная, азотная, фтористая.

Технологические свойства. В условиях комнатной температуры молибденовый круг радиусом 5 мм может быть завязан в узел без использования специального оборудования или быть раскатанным до толщины 0,1 мм. Такая податливость металла способствует получению разных видов профильного проката.

Молибден хорошо обрабатывается методом резания при условии применения смазочно-охлаждающей жидкости на основе серы.

Молибден не выделяется качеством сварных швов. Относится к 3 группе свариваемости. Процесс сварки осуществляется дуговым методом. Для придания сварным соединениям большей пластичности зона контакта должна находиться в среде защитных газов. Предпочтение здесь отдается гелию или аргону.

Биологические свойства. Молибден содержится в организме человека в пределах 8-10 мг. Прежде всего, он влияет на протекание анаболических процессов. Усиливает воздействие витамина С, тем самым способствует усилению иммунной системы. Молибден является регулятором меди, предотвращает ее накапливание в крови.

Молибденовые сплавы имеют характерную особенность химического состава – низкий процент содержания легирующих элементов. Только двухкомпонентные твердые растворы имеют значительный процент вольфрама в своем составе (до 50%).

Основными отечественными марками молибденового сплава являются:

Варианты применения молибдена

Как жаро- и коррозионностойкий материал используется при производстве самых нагруженных частей механизмов и конструкций разного рода промышленности. Среди его основного назначения следует отметить:

Его даже добавляют в машинное масло, благодаря антикоррозионным свойствам. Например, его можно найти в масле вязкостью 10W40.

Виды лома

Молибденсодержащие отходы нормируются ГОСТом 1639-93. Согласно ему, молибденовый лом подразделяется на:

Данное разделение носит условный характер. Более подробные сведения можно получить непосредственно в пунктах приема металлолома города Москва или другом регионе России.

Источник

Молибден. Свойства, применение, производство, продукция

Введение

В статье “Молибден. Свойства, применение, производство, продукция” подробно рассматривается тугоплавкий металл молибден. Описаны свойства молибдена, указаны области его применения. Также перечислены различные марки молибдена с указанием их особенностей.

Статья освещает процесс производства молибдена от стадии обогащения руды до стадии получения заготовок в виде штабиков и слитков. Отмечаются характерные особенности каждой стадии.

Особое внимание в статье уделяется продукции (проволока, прутки, листы, полосы, порошок и др.). Описаны процессы изготовления той или иной продукции из молибдена, ее характерные особенности и области применения.

Статья содержит ссылки на стандарты, такие как ГОСТ и ТУ, на другие статьи, описывающие смежные темы.

Глава 1. Молибден. Свойства и области применения молибдена

§1. Свойства молибдена

Основные физические и механические свойства молибдена представлены в таблице. Стоит также заметить, что электропроводность молибдена выше по сравнению с электропроводностью железа и ниже, чем аналогичное свойство меди. По механической прочности молибден немного уступает вольфраму, но, в тоже время, легче поддается обработке давлением.

§2. Марки молибдена

Во вторую группу входят такие сплавы молибдена, как ЦМ5, ЦМ6, ЦМ-2А, ВМ-1, ТСМ4 с типичным содержанием углерода (по массе) 0,004-0,05% С, а также сплавы ЦМ10 и ТСМ-7 с пониженным содержанием углерода. Сплавы ЦМ5 и ЦМ6 относятся к системе молибден-цирконий (Mo-Zr), а сплавы ЦМ-2А, ВМ-1 легированы одновременно небольшими добавками титана и циркония. Сплав ТСМ4, помимо циркония, содержит небольшие концентрации никеля и углерода, это сплав системы молибден-цирконий-никель-углерод (Mo-Zr-Ni-C). Среди сплавов второй группы наиболее широко распространен малолегированный сплав ЦМ-2А, отличающийся достаточной технологичностью и более высокой жаропрочностью по сравнению с чистым молибденом. Сплав ЦМ-2А наименее склонен к хладноломкости после деформации. Рекристаллизация повышает его склонность к хрупкости. Сплав ВМ-1 по составу и свойствам близок к сплаву ЦМ-2А. Сплав ЦМ5 более жаропрочен, чем ЦМ-2А. Сплав ЦМ6 с меньшим содержанием циркония и углерода уступает сплаву ЦМ5 по жаропрочности, но является более технологичным, менее склонен к хладноломкости в рекристаллизованном состоянии, хорошо сваривается.

В третью группу (низколегированные высокоуглеродистые сплавы) входит ВМ-3 с повышенным содержанием углерода, доходящим (по массе) до 0,25-0,50%. Чтобы связать весь углерод в карбиды, этот сплав легирован большим количеством титана и циркония; дополнительное упрочнение обеспечивает ниобий. Карбиды титана (TiC) и циркония (ZrC) улучшают жаропрочность сплава. В то же время карбид молибдена (Mo₂C) оказывает негативное влияние на технологические свойства сплавов. Его присутствие снижает пластичность как при комнатной, так и при высокой температуре. Для исключения образования Mo₂C титан, цирконий и углерод вводят в сплавы в определенных пропорциях.

К четвертой группе (высоколегированные сплавы) относятся ЦМВ30, ЦМВ50 и МР47ВП. Для сплавов ЦМВ30 и ЦМВ50 характерна высокая жаропрочность, обусловленная их легированием большими количествами вольфрама, а сплав МР47ВП системы молибден-рений (Mo-Re) отличается высокими прочностными свойствами при умеренных температурах и большой технологичностью. Жаропрочность последнего сплава может быть существенно повышена введением карбидов ZrC и ТiС.

§3. Области применения молибдена

Тугоплавкий металл молибден нашел широкое применение в современной промышленности как в качестве легирующей добавки к различным сплавам, так и в качестве конструкционного материала.

Основные направления применения молибдена
1. Легирующий элемент в различных сталях и сплавах цветных металлов
В качестве легирующей добавки молибден активно используется в черной металлургии при производстве сталей и чугунов. В состав конструкционных сталей входит до 0,5 % данного тугоплавкого металла. Благодаря молибдену значительно улучшается структура конструкционной стали. Она становится более однородной и мелкозернистой. Добавление молибдена позволяет улучшить механические свойства сталей и сплавов, а именно: предел упругости, сопротивление износу и удару. Одно из ценных свойств молибдена – его способность устранять отпускную хрупкость аустенитной стали.

Молибден активно применяется при производстве различных инструментальных сталей. Стали, из которых изготавливают штампы, обычно содержат 1-1,5 % данного тугоплавкого металла, быстрорежущие стали – 5-8,5 %. Молибден повышает красностойкость инструментальных сталей, их твердость, прочность, сопротивление образованию закалочных трещин, износу.

Хромистые и хромоникелевые стали также имеют в своем составе молибден. Он снижает хрупкость и повышает жаропрочность данных сталей в условиях длительной работы. Введение 2-4 % молибдена в нержавеющие хромоникелевые стали улучшает их коррозионную стойкость.

Тугоплавкий металл молибден также включают и в состав чугунов. Введение в чугун 0,2-0,5 % молибдена повышает вязкость, сопротивление износу и улучшает свойства при высоких температурах, а также уменьшает склонность к росту зерен.

2. Антикоррозионные и жаропрочные сплавы
Очень часто молибден входит в состав жаропрочных и кислотостойких сплавов. Металлы кобальт и никель, как правило, являются основой жаропрочных сплавов (50-60 %), также такие сплавы содержат хром (20-28 %) и молибден (3-10 %). В качестве примера можно привести жаропрочный сплав, который используется для изготовления лопаток и дисков роторов газовых турбин: Ni – 37 %, Co – 20 %, Cr – 18 %, Fe – 17 %, Mo – 3 %, Ti – 2,8 %

Кислотостойкие сплавы, содержащие 17-28 % молибдена, а также хром, вольфрам и железо, устойчивы к воздействию всех минеральных кислот (например, серная кислота, соляная кислота и другие), кроме плавиковой.

Молибден используется для изготовления обшивки и элементов каркаса сверхзвуковых самолетов и ракет, а также теплообменников, оболочек возвращающихся на землю ракет и капсул, тепловых экранов, передних кромок ракет, носовых конусов ракет, обшивки кромок крыльев сверхзвуковых самолетов.

Молибден с присадками ниобия, ванадия, титана и других металлов, которые повышают жаропрочность, применяется для изготовления ответственных деталей ракетных двигателей и газовых турбин: сопловые и рабочие лопатки газовых турбин, выхлопные сопла и камеры сгорания прямоточных реактивных двигателей.

Металл молибден является тугоплавким и достаточно хорошо устойчив к воздействию жидких металлических теплоносителей типа лития и свинцововисмутового сплава. Указанные свойства молибдена позволяют использовать его в качестве конструкционного материала в энергетических атомных реакторах при температуре до 800 °С. Из тугоплавкого металла молибден изготовляют контейнеры, оболочки, трубы и другие элементы активной зоны реактора.

4. Материал для изготовления оборудования для обработки металлов давлением
Жаропрочность молибдена, его тугоплавкость, высокая теплопроводность и низкий коэффициент расширения позволяют использовать данный метал для изготовления элементов оборудования, предназначенного для горячей обработки металлов давлением. Так из молибдена производят оправки прошивных станов, матрицы, пресс-штемпели. Стоит заметить, что по данным экспериментов прошивные пуансоны для прошивки заготовок из нержавеющей стали, изготовленные из сплава молибдена с 0,5% титана, прошивают до момента выхода из строя в 100 раз больше заготовок по сравнению с пуансонами из других материалов. Также из тугоплавкого металла молибден производят пресс-формы и стержни машин для литья под давлением сплавов меди, цинка и алюминия.

Молибденовые прутки применяют также в качестве электродов в печах для плавки стекла. Как правило, для данных целей используют прутки диаметром от 25 до 150 мм и длиной до 1,8 м. Также встречаются плавильные печи с электродами в виде молибденовых пластин. Стоит заметить, что молибден практически не вступает в реакцию с расплавленным стеклом. Это позволяет использовать данный металл для изготовления деталей стеклоплавильных печей.

6. Материал для производства электроламп и электровакуумной техники
Такие свойства, как жаропрочность, высокая электропроводность, высокая температура плавления, позволяют применять молибден в производстве электроламп и электровакуумных приборов. Молибденовая проволока применяется для изготовления крючков, которые поддерживают вольфрамовую нить в лампе накала. Также молибден используют в качестве керна для навивки вольфрамовой проволоки.

Молибденовые прутки служат для ввода тока в различные электровакуумные приборы и колбы мощных источников света. Листы из молибдена применяются для производства анодов генераторных ламп. Также из данного метала изготовляют сетки приемно-усилительных ламп, вспомогательные электроды генераторных ламп, катоды газоразрядных трубок.

Молибден также нашел применение и в рентгеновской технике. Например, из него производят фокусирующие электроды, вводы катодов.

Глава 2. Производство молибдена

§1. Процесс получения тугоплавкого металла молибден

§2. Получение компактного молибдена

Методы порошковой металлургии
Данный способ получения ковкого молибдена является наиболее распространенным, так как позволяет более равномерно распределять присадки, которые улучшают физико-механические свойства молибдена. В качестве присадок могут использоваться титан (Ti), цирконий (Zr), ванадий (V) и другие металлы.

Предварительное спекание штабиков обычно проводят в муфельных или трубчатых печах при температуре 1110-1200 °С. Спекание (сварку) осуществляют при температуре 2200-2400 °С в специальных аппаратах для высокотемпературного спекания. Если заготовки крупногабаритные, то для их спекания предпочтительнее использовать печь с косвенным нагревом. Примером подобной печи является вакуумная печь непрерывного действия для высокотемпературного спекания штабиков косвенным нагревом, где в качестве нагревателей используются графитовые стержни. Стоит заметить, что предварительное спекание штабиков осуществляется в среде водорода, что способствует упрочнению заготовки и повышению электропроводности.

При дуговой плавке в качестве электродов служат пакеты спеченных молибденовых прутков, которые, в свою очередь, получают путем сваривания (спекания) штабиков. Подобные прутки, как правило, имеют длину 1-2,5 м и объединяются в пакеты по 4-16 прутков, а в некоторых случаях и больше.

После дуговой плавки молибденовые слитки содержат следующие примеси (приблизительно), %: O₂ – 1-3 ∙ 10-4, H₂ – 1-2 ∙ 10-5, N₂ – 10-3-10-4. В результате электронно-лучевой плавки удается избавиться от большого числа примесей, среди которых кислород, азот, углерод, железо, медь, никель, марганец, кобальт. Стоит заметить, что при получении молибденовых слитков любым из приведенных способов для глубокой очистки молибдена от кислорода (содержание в металле
На первом этапе штабики нагревают до тепературы 1350-1400 °С. Непосредственно ковку осуществляют при температуре около 1300 °С. В результате термической обработки плотность пористых штабиков увеличивается, а поры на границах зерен внутри кристаллов исчезают. В итоге прочность материала на растяжение резко повышается и в несколько раз превосходит прочность спеченного штабика. Как правило, для нагрева используются печи сопротивления с нагревателями из молибдена и водородной атмосферой. Для подогрева больших штабиков иногда применяют муфельные печи, в которые в зависимости от размеров муфеля можно помещать одновременно несколько штабиков. Печи размещаются рядом с ковочной машиной, чтобы избежать чрезмерного охлаждения штабиков во время их извлечения из печи и введения в рабочий канал машины. Подача заготовок в ковочную машину осуществляется вручную. На данном этапе получают прутки, диаметр которых составляет 20-25 мм. На следующих этапах температуру ковки постепенно уменьшают с уменьшением диаметра прутков. Ковку прутков, имеющих диаметр 2,5-3 мм, осуществляют при температуре 950-1000 °С.

Когда длина прутков значительно возрастает, переходят на непрерывную ковку. Данный переход осуществляют при диаметре прутка 3 мм, если исходными заготовками были штабики сечением 10х10 или 12х12 мм. Подача прутков в ковочную машину осуществляется механически, а для подогрева используется газовая печь. При непрерывной ковке прутки покрывают смазкой – аквадагом или гидроколлагом (водные коллоидные суспензии графита). Смазка предохраняет пруток от окисления и уменьшает износ матриц ковочной машины.

К недостаткам ротационной ковки можно отнести трудоемкость процесса и неровность поверхности получаемых прутков. При нагреве заготовок возникают значительные потери молибдена вследствие его окисления. Для снижения потерь и улучшения пластических свойств молибдена разработаны процессы ковки в атмосфере инертного газа.

Помимо спеченных штабиков заготовками для производства молибденовых прутков могут служить слитки. Слитки плавленого молибдена имеют грубую крупнозернистую структуру и значительно труднее поддаются обработке давлением, чем спеченные заготовки. Поэтому горячую ковку можно применять только для слитков диаметром до 100 мм. Ковка осуществляется при температуре 1400-1450 °С. Заготовки диаметром 150 мм и больше обрабатывают методом прессования. Ковка таких заготовок может привести к образованию трещин.

Перед прессованием слиток нагревают до температуры 760 °С, покрывают специальной эмалью, на которую затем накатывают тонкоизмельченное стекло. Стекло в данном случае выступает в качестве смазки. Затем заготовку нагревают до 1260 °С и еще раз покрывают стеклом. Далее осуществляется прессование. После прессования слитки подвергают горячей ковке при температуре 1425 °С. У полученного в результате ковки прутка обрезают концы. Затем пруток обтачивают на глубину до 25 мм с целью удаления стекла и слоя окалины. В дальнейшем прутки могут подвергаться ковке для получения необходимого размера.

Стоит заметить, что изделия из спеченных и плавленых заготовок молибдена не отличаются по свойствам.

Применение
Одним из направлений применения продукции из молибдена является изготовление нагревателей высокотемпературных электрических печей (см. Глава 1 §3). Молибденовые прутки могут использоваться в качестве таких нагревателей. Как правило, нагреватели из молибденовых прутков являются свободноизлучающими, то есть тепло передается от нагревателя непосредственно нагреваемому изделию, за счет чего достигается более эффективное использование мощности печи. Крепление таких нагревательных элементов должно быть очень надежным, чтобы исключить их провисание. Нагреватели из молибденовых прутков обладают высокой прочностью. Они используются в высокотемпературных электрических печах, обладающих большой мощностью.

Одной из наиболее важных областей применения молибденовых прутков является производство проволоки, где молибденовые прутки выступают в качестве заготовок (см. Глава 3 §2).

§2. Молибденовая проволока

Исходными материалами для производства проволоки из молибдена являются прутки. Диаметр таких прутков обычно составляет менее 3 мм. При таком диаметре молибденовые прутки обладают достаточной пластичностью, чтобы их можно было наматывать на барабан или катушку для дальнейшего изготовления проволоки методом протяжки.

Принципиальная схема установки для протяжки молибденовой проволоки представлена на рисунке.

Устройство установки для протяжки молибденовой проволоки
1 – ведущий барабан, 2 – фильера, 3 – газовая печь, 4 – смазочная коробка, 5 – спускной барабан

Данный способ позволяет получить проволоку, диаметр которой составляет до 0,012-0,010 мм. Для изготовления более тонкой проволоки применяют методы химического или электролитического травления. Исходным материалом для указанных способов является проволока большего диаметра, чем тот, который требуется получить.

Протяжку осуществляют в несколько этапов. На каждом этапе получают молибденовую проволоку определенных диаметров, при этом условия протяжки несколько изменяются в зависимости от диаметра, который требуется получить. В общем случае с уменьшением диаметра проволоки уменьшается температура и увеличивается скорость протяжки, уменьшение диаметра за один переход составляет, как правило, 10-20%.

После волочения поверхность молибденовой проволоки очищают. Для очистки проволоку подвергают отжигу в атмосфере водорода при температуре 1300-1400 °С. Также для очистки поверхности могут применяться электролитическое травление (как правило, используется для очистки толстой проволоки), травление в расплаве азотистокислого натрия, отжиг в азоте.

При протяжке проволоки возможно возникновение дефектов. Среди наиболее часто встречающихся дефектов можно выделить растрескивание и расслоение проволоки (как правило, на стадии грубого волочения) или обрыв (при протяжке тонкой проволоки). Для предотвращения описанных дефектов следует использовать не загрязненный примесями исходный материал, четко соблюдать правильные режимы ковки штабиков и протяжки проволоки.

Указанные термопары позволяют выполнять измерения температур, превышающих 2000 °С. Например, термопара вольфрам-вольфрам/молибден применялась в экспериментах по определению точки плавления молибдена, термопара вольфрам-молибден – точки плавления хрома.

Стоит заметить, что с изменением температуры термоэлектродвижущая сила (термо-ЭДС) изменяется сравнительно мало. Поэтому для точного измерения термо-ЭДС, на основе которого определяется температура, требуется использовать высокочувствительные приборы.

Молибденовая проволока используется при производстве ламп накаливания. Из нее изготовляют крючки и петли, поддерживающие вольфрамовую спираль, а также керны для навивки вольфрамовой спирали. Проволока из молибдена, применяемая для изготовления поддерживающих крючков и петель, не должна содержать железа, которое может привести к быстрому почернению оболочки лампы. Обычно используют блестящую неотожженную или полуотожженную проволоку диаметра от 0,02 до 1,1 мм, относительное удлинение которой составляет 5-15%. Применение молибдена в качестве материала для изготовления крючков и петель, поддерживающих вольфрамовую спираль, обусловлено его значительной прочностью при высоких температурах, а также сохранением данным металлом пластичности и прочности после рекристаллизации.

Молибден в виде проволоки нашел активное применение в производстве приемо-усилительных ламп. Данный металл используется в качестве конструкционного материала. Из молибденовой проволоки изготавливают сетки. Как правило, такие сетки несут высокую тепловую нагрузку и к ним предъявляются высокие требования по точности навивки. Молибден, в свою очередь, обладает высокой точкой плавления, достаточно формоустойчив при высоких температурах и имеет ряд других положительных свойств, которые делают данный металл широко применяемым в производстве сеток приемо-усилительных ламп. Также стоит отметить хорошую свариваемость молибдена с никелем, из которого изготовляют траверсы сеток.

Молибденовая проволока, предназначенная для изготовления сеток, должна иметь чистую блестящую поверхность. Проволока может быть твердой или мягкой, относительное удлинение должно быть в интервале от 0 до 20%, овальность должна быть минимальной: отклонения от абсолютно круглого сечения не должны превышать 1,5%. Твердость и относительное удлинение исходной проволоки определяется в зависимости от способа производства сеток.

Проволока из молибдена также применяется и в производстве генераторных ламп. Из нее изготавливают сетки, различные держатели накаливаемых катодов, упругие элементы (например, натяжные пружины для крепления катодов).

В рентгеновских трубках из молибденовой проволоки выполнены вводы катодов, которые герметично впаяны в тугоплавкое боросиликатное стекло, являющееся материалом колбы рентгеновской трубки.

Из молибденовой проволоки изготавливают нагреватели высокотемпературных электрических печей. Молибденовые нагреватели используют при температурах до 2000 °С. Нагрев осуществляется в защитной атмосфере, так как при взаимодействии с кислородом молибден легко окисляется.

§3. Молибденовые листы (ленты, полосы, фольга, пластины)

Наиболее распространенными заготовками для получения молибденовых пластин толщиной 2-8 мм являются молибденовые штабики прямоугольного сечения с размерами 25х25 мм, 12,5х12,5 мм и 8х8 мм. Плоскую ковку таких штабиков, как правило, осуществляют пневматические молоты. Схематичное изображение молота представлено на рисунке.

Устройство пневматического молота
1 – молот, 2 – молибденовый штабик, 3 – наковальня

Перед ковкой заготовки подвергаются нагреву. Плоскую ковку по сравнению с круглой (см. Глава 3 §1) ведут при более высоких температурах. Так при плоской ковке температура нагрева составляет 1500-1600 °С в начале процесса и около 1000 °С в конце. Нагрев заготовок осуществляется с помощью муфельных печей, расположенных рядом с молотом. После нагрева штибики подаются под молот с помощью специального механического устройства. Ковку ведут до получения пластины определенной толщины, которая зависит от размеров исходного штабика. Толстые штабики обычно проковываются до толщины, равной 1/3 от исходной, более тонкие – до 1/4 исходной толщины. Например, молибденовый штабик сечением 25х25 мм куют до получения пластины (листа) толщиной 8-10мм, штабик сечением 12,5х12,5 мм – до пластины толщиной 4 мм, штабик сечением 8х8 мм – до пластины толщиной 2 мм. После плоской ковки перед прокаткой молибденовые листы (пластины) очищают от слоя окислов. Очищение производят химическим способом. Пластины из молибдена погружают в расплав 90% гидроокиси натрия и 10% азотистокислого натрия. Также в процессе ковки на молибденовой пластине могут появиться небольшие трещины. Данные дефекты убирают путем шлифования.

После очистки ленты из молибдена подвергают холодной прокатке, которая производится при комнатной температуре. В результате этого процесса получают изделие необходимого размера. Также в процессе холодной прокатки материал приобретает необходимую пластичность. Если во время прокатки ленты (полосы) излишне нагартовываются, то производят их промежуточный отжиг. Отжиг молибденовых лент осуществляют при температуре не более 850 °С. После завершения холодной прокатки ленты из молибдена снова подвергаются очистке. Способы очистки аналогичны тем, что применяются после горячей прокатки. В качестве окончательной обработки лент (полос) может осуществляться их полировка мелким порошком окиси алюминия.

Применение
Молибденовая лента и полоса может использоваться в электрических печах в качестве нагревателей. В электровакуумной промышленности такие печи применяются для отжига спиралей и проволоки при высоких температурах. При изготовлении нагревателя молибденовую ленту изгибают, придавая ей форму цилиндра или полуцилиндра. Концы нагревателя закрепляют в массивных зажимах из молибдена. Нагрев осуществляется в среде защитного газа.

Молибденовые пластины (листы) часто применяют в качестве конструкционного материала при производстве изделий в авиа- и ракетостроении. Из них изготовляют тепловые экраны, элементы обшивки ракет и самолетов, а также другие детали, материал которых должен иметь высокую жаропрочность (см. Глава 1 §3).

Пластины, ленты, полосы и тонкая фольга из молибдена используются для изготовления анодов генераторных ламп. Аноды больших размеров, как правило, делают составными. Отдельные пластины соединяются с помощью клепки или точечной сварки.

§4. Молибденовый порошок

Производство
Молибденовый порошок получают из ангидрида молибдена (молибденовой кислоты MoO₃) путем восстановления водородом. Условия процесса восстановления определяются в зависимости от конечного назначения получаемого порошка. Молибденовый порошок, предназначенный для дальнейшего изготовления проволоки, прутков, листов и прочей продукции, должен содержать 99,9% молибдена и иметь мелкозернистую структуру. Порошок из молибдена, который используется при производстве сталей, должен на 99,0-99,5% состоять из молибдена и может иметь более крупные зерна.

Чистота получаемого порошка молибдена во многом зависит от чистоты исходной окиси MoO₃. Очень важно, чтобы окись молибдена содержала незначительное количество примесей. Величина зерен получаемого порошка зависит от условий восстановления и от величины зерен окиси молибдена. Как правило, молибденовый порошок получается тем крупнее, чем больше величина зерен исходной молибденовой кислоты. Температура, при которой осуществляется восстановление молибдена, и концентрация водяных паров также влияют на величину зерен. Средняя величина зерна молибденового порошка растет с повышением температуры восстановления. Подбирая соответствующие условия восстановления и ангидрид молибдена MoO3 можно получить порошок молибдена со средней величиной зерна от 0,5 до 10 мк и больше.

Восстановление осуществляют в две стадии:

Такой подход препятствует значительному увеличению зерна. После восстановления полученный молибденовый порошок просеивают через мелкое сито и помещают в плотно закрывающиеся сосуды. Влажный воздух вредно влияет на порошок молибдена – последний начинает активно окисляться.

Свойства
Порошок чистого молибдена марки МЧ характеризуется набором свойств, таких как насыпной объем, объем утряски, коэффициент окисления. В таблице приведен пример численных значений указанных свойств для порошка молибденового МЧ.

Применение
Большая часть производимого молибденового порошка идет на изготовление сталей и чугунов. Молибден в данном случае выступает в качестве легирующей добавки, которая улучшает свойства получаемых сплавов (см. Глава 1 §3). При этом не предъявляются требования к высокой чистоте порошка молибдена. Молибденовый порошок может содержать до 0,5-1% примесей.

Другой областью применения порошка является производство компактного молибдена (см. Глава 2 §2). Компактный молибден в виде штабиков получают из молибденового порошка методами порошковой металлургии. Для указанных целей используют мелкозернистый порошок, содержание примесей в котором не превышает 0,1%. Из полученных штабиков компактного молибдена затем изготовляют прутки, проволоку, полосы, ленты, листы и другие изделия.

Заключение

Как описано в статье, процесс получения данного металла состоит из многих стадий и является достаточно трудоемким. Авторы постарались выделить наиболее значимые этапы производства молибдена и обратить внимание на важные особенности.

Обзор свойств и областей применения молибдена показывает, что это очень важный материал, без которого в некоторых отраслях промышленности просто невозможно обойтись. Он обладает уникальными свойствами, которые в некоторых ситуациях нельзя получить путем применения других материалов.

Авторы надеются, что приведенный в статье материал будет интересен и полезен читателям. Свои замечания и предложения читатели могут присылать на адрес info@metotech.ru.

Список литературы

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Источник