Onko volframi magneettinen? Yllättävä tieteellinen vastaus

Volframi on ainutlaatuinen metalli, jota arvostetaan sen erittäin korkean sulamispisteen ja kovuuden vuoksi. Mutta yksi kysymys, joka minulta usein kysytään, on: Onko volframi magneettinen?

Kuten käy ilmi, vastaus on monimutkaisempi kuin pelkkä "kyllä" tai "ei" - volframin magneettiset ominaisuudet riippuvat muun muassa sen puhtaudesta ja valmistusprosessista.

Jotta voisimme todella ymmärtää volframin suhdetta magnetismiin, meidän on ensin käsiteltävä itse magnetismin perusteita. Tutkimme myös puhtaan volframin hienovaraista magneettista käyttäytymistä. Siitä eteenpäin ammattilaisena neodyymimagneettien valmistajatutkimme volframiseoksia ja -yhdisteitä selvittääksemme tämän poikkeuksellisen metallin magneettisen persoonan mysteerin.

Mennäänpäs kaivamaan!

Magnetismin luonne

Ymmärtääksemme, onko volframi magneettinen, meidän on ensin ymmärrettävä, että miksi jotkin materiaalit vetävät puoleensa magneetteja, kun taas toiset materiaalit eivät vaikuta niihin.

Magnetismi syntyy atomien mikroskooppisista magneettisista dipoleista, jotka ovat peräisin elektronien spinistä ja kiertorataliikkeestä.

Näillä atomin dipoleilla on taipumus kohdentua magneettikentissä, mikä aiheuttaa yleistä magneettista käyttäytymistä. Materiaalit ryhmitellään luokkiin sen perusteella, kuinka voimakasta ja pysyvää tämä indusoitu magnetismi on:

• Ferromagneettinen - Vahva, pysyvä magneettisuus myös ilman ulkoista kenttää (esim. rauta, nikkeli, koboltti).
• Paramagneettinen - Vetävät heikosti puoleensa magneettikenttiä, mutta eivät säilytä magnetismia (esim. alumiini, volframi).
• Diamagneettinen - Hyljeksivät magneettikenttiä, joilla on heikko indusoitu magneettinen momentti (esim. kupari, kulta).

Vaihtelut johtuvat eroista elektronikonfiguraatiossa ja siitä, miten helposti dipolit asettuvat kohdakkain atomin rakenteessa.

Analysoidaanpa nyt itse volframia ja katsotaan, miksi sen luontainen magnetismi on niin vähäistä.

Onko puhdas volframi magneettinen?

Ei, volframi ei ole puhtaassa muodossaan magneettinen. Vaikka siinä on pientä parittomien elektronien aiheuttamaa paramagnetismia, heikot diamagneettiset ominaisuudet peittävät tämän vaikutuksen, jolloin volframi ei vedä puoleensa magneettikenttiä.

Ulkoisessa magneettikentässä volframi ei näytä jäljet paramagnetismi. Sen atomidipolit suuntautuvat heikosti kentän mukana, joka aiheutuu elektronireittien uudelleensuuntautumisesta. Vaikutus on kuitenkin hienovarainen verrattuna ferromagneettisiin metalleihin.

Volframi osoittaa myös lievää diamagnetismi, jonka indusoima magneettikenttä on ulkoisen kentän vastakohta. Volframin diamagneettinen vaste on kuitenkin mitätön verrattuna sen heikkoon paramagnetismiin.

Kaiken kaikkiaan puhdas volframi metalli on poikkeuksellisen alhainen magneettinen suskeptibiliteetti. Huoneenlämmössä sen magneettinen suskeptibiliteetti vaihtelee välillä +1,3-1,8 × 10-5 cm3/mol, mikä vahvistaa minimaalisen magneettisen käyttäytymisen.

Magneetti ei siis selvästi vedä puoleensa puhdasta volframia. Volframin atomidipolit siirtyvät vain huomaamattomasti, ja elektronien energiatilojen väliset siirtymät vaimentavat magneettista vastetta.

Tämän vuoksi volframi on erinomainen materiaali magneettisille häiriöille herkissä sovelluksissa, kuten perinteisten hehkulamppujen hehkulangoissa!

Volframiseokset ja -yhdisteet

Vaikka puhtaalla volframilla on kiistatta vähäinen magnetismi, tilanne muuttuu, kun tarkastelemme sen seoksia ja yhdisteitä.

Muiden elementtien lisääminen valmistuksen aikana voi muuttaa elektronikonfiguraatiota tavalla, joka edistää magneettista kohdentumista. Jopa pienet määrät ferromagneettisia metalleja, kuten rautaa tai kobolttia, sideaineina muuttavat magneettista vetovoimaa.

Tämä tarkoittaa, että seostettu volframi esine voi osoittaa magneettista vetovoimaariippuen muun muassa seuraavista tekijöistä:

• Käytetyt seosaineet
• Niiden osuudet seoksessa
• Ferromagneettisten epäpuhtauksien esiintyminen
• Seoksen muodostumisprosessi

Esimerkiksi nikkelisidoksella valmistetulla volframikarbidilla on heikot magneettiset ominaisuudet. Koboltilla kyllästetty volframikarbidi voi sen sijaan olla huomattavan magneettinen.

Lopputulos: seokset mahdollistavat volframin mitattavissa olevan magneettisuuden sisällyttämällä magneettisia komponentteja sen atomiverkkoon.

Yhteinen volframi esineitä ja magnetismi

Nyt kun ymmärrämme puhtaan volframin luontainen ei-magnetismi vs. potentiaalinen magnetismi sen seokset, voimme analysoida joitakin jokapäiväisiä volframi kohteita.

Tässä on magneettiset tiedot useista volframituotteista:

• Volframi renkaat: Seostettu usein nikkelin/koboltin kanssa, saattaa reagoida heikosti magneetteihin.
• Volframikarbidi: Vaihteleva magnetismi riippuen sideaineen tyypistä/sisällöstä.
• Volframitangot: seostamaton puhdas volframi, joka ei ole magneettinen.
• Volframijauhe: Puhtaassa muodossa ei ole magnetismia
• Volframihitsauselektrodit: Toriatoidut elektrodit radionuklidien vaikutuksesta lievästi magneettisia

Magneettisuuden arviointi perustuu myös kohteen aiempaan historiaan ja käsittelyreittiin. Kierrätetty volframi, joka sisältää pieniä rautapitoisia epäpuhtauksia, voi olla odottamattomasti magneettinen!

Magneettisen käyttäytymisen arviointi edellyttää esineen elementtimausteiden ja valmistuskronikan selvittämistä. Magneettitesti paljastaa helposti, jos seostettu volframi tuote on merkittävä magneettinen mineralisaatio.

Otos

Onko volframi magneettinen? Puhtaassa muodossaan volframin magneettinen vetovoima on vähäinen. Mutta seosaineena volframin magneettisuus kehittyy sen sisältämien elementtien ja tuotantoprosessin mukaan.

Joten kobolttia sisältävä volframi vihkisormus voi varovasti tanssia valssia jääkaapin magneettien kanssa, kun taas erittäin puhtaat volframitangot pysyvät stoisesti ei-magneettisina!

Metallien magnetismin tieteellisen alkuperän ymmärtäminen selventää volframin muuttuvaa magneettista persoonallisuutta. Volframin magneettisuus on kiehtovan valikoivaa, sillä se tarjoaa ratkaisuja teollisuudenaloille, jotka vaativat vakaata ei-magneettisuutta, sekä tuotteita, joissa hyödynnetään volframin magneettisesti "muokattavia" seoksia!

Onko volframi kokemuksesi mukaan magneettinen? Jaa ajatuksesi alla!