A volfrám mágneses? A meglepő tudományos válasz

A volfrám egy egyedülálló fém, amelyet olyan tulajdonságai miatt értékelnek, mint a rendkívül magas olvadáspontja és keménysége. De az egyik kérdés, amit gyakran feltesznek nekem, a következő: a volfrám mágneses?

Mint kiderült, a válasz összetettebb, mint egy egyszerű "igen" vagy "nem" - a volfrám mágneses tulajdonságai olyan tényezőktől függenek, mint a tisztaság és a gyártási folyamat.

Ahhoz, hogy valóban megértsük a volfrám és a mágnesesség kapcsolatát, először magának a mágnesességnek az alapjaival kell foglalkoznunk. Megvizsgáljuk a tiszta volfrám finom mágneses viselkedését is. Innen kezdve, mint szakmai neodímium mágnesek gyártója, a volfrám ötvözeteket és vegyületeket fogjuk megvizsgálni, hogy megfejtsük e kivételes fém mágneses személyiségének rejtélyét.

Vágjunk bele!

A mágnesesség természete

Ahhoz, hogy megértsük, hogy a volfrám mágneses-e, először is meg kell értenünk, hogy miért egyes anyagokat vonzanak a mágnesek, míg másokat nem befolyásolnak.

A mágnesesség az atomok mikroszkopikus mágneses dipólusaiból ered, amelyek az elektronok spinjéből és pályamozgásából származnak.

Ezek az atomi dipólusok mágneses mezőkben hajlamosak egymáshoz igazodni, általános mágneses viselkedést létrehozva. Aszerint, hogy ez az indukált mágnesesség mennyire erős és állandó, az anyagokat kategóriákba sorolják:

• Ferromágneses - Erős, állandó mágnesességet mutat külső mező nélkül is (pl. vas, nikkel, kobalt).
• Paramágneses - Gyengén vonzódik a mágneses mezőkhöz, de nem tartja meg a mágnesességet (pl. alumínium, volfrám).
• Diamágneses - A gyenge indukált mágneses momentummal rendelkező mágneses mezők taszítják (pl. réz, arany).

Az eltérések az elektronkonfigurációban mutatkozó különbségekből és abból erednek, hogy a dipólusok mennyire könnyen igazodnak egymáshoz az atomszerkezeten belül.

Most elemezzük magát a volfrámot, és nézzük meg, miért olyan minimális a benne rejlő mágnesesség.

A tiszta volfrám mágneses?

Nem, a volfrám tiszta formában nem mágneses. Bár a párosítatlan elektronok miatt enyhe paramágnesességet mutat, a gyenge diamágneses tulajdonságok felülírják ezt a hatást, így a volfrám nem vonzza a mágneses mezőket.

Külső mágneses mezőben a volfrám nyomokban mutatja a paramagnetizmus. Atomi dipólusai gyengén orientálódnak a mezővel, amit az elektronpályák átrendeződése idéz elő. Ez a hatás azonban a ferromágneses fémekhez képest finom.

A volfrám is mutat enyhe diamágnesesség, amelynek indukált mágneses mezeje szemben áll egy külső mezővel. A volfrám diamágneses válasza azonban elhanyagolható a gyenge paramágnesességéhez képest.

Összességében a tiszta volfrám fém kivételesen alacsony mágneses szuszceptibilitás. Szobahőmérsékleten a mágneses szuszceptibilitás értéke +1,3-1,8 × 10-5 cm3/mol között mozog, ami minimális mágneses viselkedést igazol.

Tehát egy mágnes nem fog láthatóan vonzani egy tiszta volfrámdarabot. A volfrám atomi dipólusai csak észrevétlenül mozdulnak el, míg az elektronok energiaállapotai közötti átmenetek tompítják a mágneses választ.

Ezért a volfrám kiváló anyag a mágneses interferenciára érzékeny alkalmazásokhoz, mint például a hagyományos izzók izzószálai!

Volfram ötvözetek és vegyületek

Míg a tiszta volfrám kétségtelenül elhanyagolható mágnesességgel rendelkezik, a történet megváltozik, ha megnézzük az ötvözeteit és vegyületeit.

Más elemek bevezetése a gyártás során olyan módon módosíthatja az elektronkonfigurációt, amely elősegíti a mágneses igazodást. Még kis mennyiségű ferromágneses fém, például vas vagy kobalt kötőanyagként is megváltoztatja a mágneses vonzerőt.

Ez azt jelenti, hogy egy ötvözött volfrám tárgy lehet mágneses vonzás demonstrálásaolyan tényezőktől függően, mint:

• Felhasznált ötvözőelemek
• Arányuk az ötvözeten belül
• Ferromágneses szennyeződések jelenléte
• Az ötvözetképzés folyamata

Például a nikkel kötőanyaggal készült volfrámkarbid gyenge mágneses tulajdonságokkal rendelkezik. Eközben a kobalt-telített volfrámkarbid észrevehetően mágneses lehet.

A lényeg: az ötvözetek lehetővé teszik, hogy a volfrám mérhető mágnesességet mutasson azáltal, hogy mágneses komponenseket építenek be az atomrácsába.

Közös volfrám tárgyak és mágnesesség

Most, hogy megértettük a tiszta volfrám eredendő nem-mágnesességét az ötvözetek potenciális mágnesességével szemben, elemezhetünk néhány mindennapi volfrámtárgyat.

Itt van a mágneses lealacsonyító több volfrám termékről:

• Tungsten gyűrűk: Gyakran ötvözik nikkel/kobalt ötvözettel, gyengén reagálhat a mágnesekre.
• Volfrám-karbid: Változó mágnesesség a kötőanyag típusától/tartalmától függően
• Volfrám rudak: Nem mágneses, mivel ötvözetlen, tiszta volfrám.
• Volfrám por: A tiszta formának nincs mágnesessége
• Wolfram hegesztő elektródák: A tóriumozott elektródák radionuklidoktól enyhén mágnesesek

A mágnesesség megítélése a tárgy előzményeire és a feldolgozási útvonalra is támaszkodik. Az újrahasznosított volfrám, amely nyomokban vasszennyeződéseket tartalmaz, váratlan mágnesességet mutathat!

A mágneses viselkedés értékelése megköveteli egy elem elemi fűszereinek és gyártási krónikájának feltárását. A mágneses teszt könnyen feltárja, ha egy ötvözött volfrám termék jelentős mágneses mineralizációval rendelkezik.

A bevétel

A volfrám mágneses? Tiszta formájában a volfrámnak elhanyagolható a mágneses vonzása. De ötvözet összetevőjeként a volfrám mágnesessége a beépített elemektől és a gyártási folyamattól függően alakul ki.

Így egy kobaltos volfrám jegygyűrű finoman keringőzik a hűtőmágnesekkel, míg a nagy tisztaságú volfrámrudak sztoikusan nem mágnesesek!

A fémek mágnesességének tudományos eredetének megértése a volfrám változó mágneses személyiségének tisztázásához vezet. A stabil nem-mágnesességet igénylő iparágak számára kínált megoldásokkal a volfrám mágnesesen "alakítható" ötvözeteit kihasználó termékekig, a volfrám mágnesessége érdekesen szelektív!

Tapasztalatai szerint a volfrám mágneses? Ossza meg gondolatait alább!