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元素074 - 鎢Tungsten

11/6/2019

 
說到元素「鎢」,
多數人第一個聯想到的是「鎢絲燈泡」。
隨著科技的進步,除了應用於燈泡,
我們生活中也有許多鎢的存在,
快來看看還有什麼其他用途吧!

鎢Tungsten 鎢絲燈泡 LiFe生活化學
Photo credit: via pexel. CC-BY-NC 2.0

鎢(Tungsten),化學符號W(德語Wolfram),原子序數74。鎢在西元1781年被發現且命名,tung sten在瑞典文中是重石的意思。鎢是大自然中最堅硬的物質之一,不僅非常堅固耐用,也耐腐蝕。鎢元素的穩定性也非常的好,在所有元素中擁有最高的熔點及沸點(熔點3422°C、沸點5930°C)。鎢的密度為每立方公分19.3公克,與鈾(U)與金(Au)的密度相當,比鉛(Pb)的密度還高1.7倍。

鎢Tungsten 化學元素 鎢金屬 LiFe生活化學
Photo credit: wikimedia

大家對於鎢的應用,最熟悉的相信是愛迪生發明的鎢絲燈泡!另外,有許多人都認為第一個發明電燈的人是愛迪生,但其實在他之前還有一位亨利‧戈培爾比較早就發明了燈泡,亨利當時發明的燈泡是把一根碳化的竹絲放在真空下通電發光,成為第一顆發光的燈泡。

鎢Tungsten燈泡 LiFe生活化學
Photo credit: qimono via pixabay CC0

除了耳熟能詳的鎢絲燈泡,鎢的應用其實非常的廣泛~
由於鎢是熔點最高的元素,很耐高溫,所以如果將它碳化,形成的硬度僅次於鑽石的超硬合金,利用其堅硬的性質來做金屬鑽頭、切削工具的鋸齒、砲彈、戰車的裝甲、原子筆尖的小球。

鎢Tungsten 金屬鑽頭 鎢元素應用 LiFe生活化學
Photo credit: blickpixel via pixabay CC0

另外由於多數的金屬硬度都不高,可以製成「合金」來增強硬度。而著名的鎢鋼,其實就是碳化鎢(WC)加上其他金屬的合金製成的。鎢鋼他的硬度極高,可被用於工具、切削等工業加工用途。
 
鎢鋼是用「燒結」的方式製成。燒結就是將鎢、碳黑與作為結合劑的鈷混合後,施以高壓,在高溫下燒結而成。不過如果鎢鋼只有加上碳,這樣只能增加硬化強度,故然硬度變高了卻會導致質地太脆,所以會再加入「鈷」提高其韌性,讓產品使用上更能延長壽命。用於不同用途時,其實還能加上其他元素,讓鎢鋼達到我們想要的條件。
 
之前有一個新聞,有個人手指被鎢鋼戒指卡住,消防隊派出五種切割工具都反而被戒指弄斷,可見鎢鋼的硬度是多麼的驚人!

鎢Tungsten 鎢鋼戒指 LiFe生活化學
​Photo credit: Bence Fördős via flickr CC BY SA 2.0

鎢的其他一些用途包括金屬蒸發工作、油漆製造、玻璃製造到金屬的密封件以及製造電子和電視管等。也利用其密度大來作為釣魚時的重錘、高爾夫球感的重量調整、擲鏈球用的鏈球等等。另外鎢的熔點高,則可用做微波爐的磁控管。
 
鎢的第二型態—礦石
「黑鎢礦」是提煉鎢最主要礦石之一,它也叫鎢錳鐵礦。更進一步則會以含鐵(Fe)及錳(Mn)的比例分類;含鐵量高就會被稱為「鎢鐵礦」,含錳比例高就被分在「鎢錳礦」。
另外鎢會存在矽礦石、花崗岩及石英岩中,在中國大陸有許多地方都黝黑鎢礦的石英脈,除此以外,在俄羅斯西伯利亞、緬甸、泰國、澳大利亞、玻利維亞等地也都有。


鎢Tungsten 黑鎢礦 LiFe生活化學
Photo credit: wikimedia



看完了鎢的應用,相信你跟小編一樣,對鎢元素另眼相看了!
 
 
  
By 想把
材料系上課知識分享給各位的 C小編 & Lu主編
 


延伸閱讀:
元素006-C碳
【LIS專欄】蝦米!人體也能鍊鑽石?
 

參考資料
:
元素生活 寄藤文平 張東君/譯/遠流出版
左卷健男, 田中陵二;朱佳仁/審校 /聯經出版
https://www.sciencedirect.com/topics/chemical-engineering/tungsten-carbide
https://www.livescience.com/38997-facts-about-tungsten.html
https://www.youtube.com/watch?v=AdIn5ytIFYE

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