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.
Молибден
Содержание
- Получение молибдена
- Физические свойства
- Химические свойства
- Обработка молибдена
- Применение
- Марки молибдена и его сплавов
- Плюсы и минусы молибдена
- Вам также могут быть интересны статьи:
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:
- Возгонка при температуре 950 °С — 1100 °С.
- Химическое выщелачивание. Суть способа в том, что при взаимодействии с аммиачной водой устраняются примеси меди и железа и получается карбид молибдена, который кристаллизуют выпаркой или нейтрализацией. Далее карбид нагревают и выдерживают при температуре до 500°С. На выходе – чистый оксид МоО3, в котором содержание примесей всего 0,05%.
Производство молибдена основано на восстановлении МоО3. Процесс проводят в два этапа:
- В трубчатой печи при температуре 550°С — 700°С в потоке сухого водорода происходит отделение атомов кислорода.
- Далее температура поднимается до 900°С — 1000°С и происходит окончательное восстановление. Полученный металл находится в виде порошка.
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.
Получение молибдена
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:
- тип металла — высокотемпературная плавка;
- молибденовый цвет – свинцовый;
- плотность молибдена — 10,2 г/cм3;
- плавление при температуре — 2615°С;
- закипание при температуре — 4700°С;
- проводимость тепла — 143 Вт/(м·К);
- тепловая емкость — 0,27 кдЖ/(кгК);
- энергия для плавления — 28000 Дж/моль;
- энергия для испарения — 590000 Дж/моль;
- линейное расширение, коэффициент — 6·10-6;
- электрическое сопротивление — 5,70 мкОм·см;
- расчетный объем — 9,4 см3/моль;
- усилие сдвига — 122·10·6 Па;
- твердость — 125 НВ;
- магнитная проницаемость -90·10-6.
Точению данный металл подвергается не часто, но обработка ведется стандартизованным инструментом.
Химические свойства
Молибден, химические свойства которого приведены ниже, имеет следующие характеристики:
- радиус валентности — 130·10-12 м;
- ионный радиус — (+6e) 62 (+4e) 70·10-12 м;
- электрическая отрицательность — 2,15;
- потенциал электрический – 0;
- валентности при окислении — 2-3-4-5-6
- валентность молибдена – 6;
- температура начала окисления — 400°С;
- окисление до МоО3 при температуре — 600°С и выше;
- реакция с водородом – нейтральная;
- температура реакции с хлором – 250°С;
- температура реакции с фтором – комнатная;
- температура реакции с серой – 440°С;
- температура реакции с азотом — 1500°С.
С кислородом элемент образует два основных оксида:
- МоО3 – кристаллическая форма белого цвета
- МоО2 – серебристого цвета.
Молибден MoS2
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:
- горячее деформирование:
- ковка;
- прокатка;
- протяжка;
- термообработка;
- механическая обработка.
При обработке небольших заготовок используются обжимные машины. Крупные заготовки прокатываются на малых станах или получают форму на протяжных станках.
Внешний вид молибдена
Если возникает необходимость механической обработки резанием, то механическая обработка молибдена ведется инструментом, изготовленным из марок быстрорежущих сталей. Заточка углов инструмента при токарной обработке должна соответствовать углам заточки для обработки чугуна.
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.
- Космическая область и авиастроение. Изделия из молибдена и его сплавов нашли применение для облицовки и изготовления головок ракет и носов самолетов, летающих на скоростях выше звуковых. Использование как конструкционный материал – это обшивка, а как тепловой экран – головная часть.
- Металлургия. Применение молибдена в литейном производстве и металлургии обусловлено высокой прокаливаемостью. Следовательно, повышается прочность, коррозионная стойкость, вязкость. В его сплавах с кобальтом или хромом заметно повышается твердость. Из легированных сталей с молибденовыми добавками изготавливаются ответственные детали. Его добавляют в жаро- и кислотоустойчивые сплавы. Поэтому большинство инструментов, производящих горячую обработку, изготавливаются из сталей, легированных Мо.
- Химическая промышленность. Из материалов с Мо, обладающих кислотоустойчивостью, изготавливают различные аппараты для производства кислот или их переработки. Нагреватели печей, внутри которых водородная среда также изготавливаются из молибденовых сплавов. Также данный металл можно найти в составе некоторых лаков, красок, эмалей и термически наносимых глазурей. Используют металл и как катализатор для химических реакций.
- Радиоэлектроника. Мо — незаменимый материал для изготовления электроосветительных и электронно-вакуумных приборов, среди которых многим известны радиолампы.
- Медицина. В медицине элемент используется при изготовлении рентгеновских аппаратов.
- Изделия из стекла. Из-за плавления при высокой температуре Мо используют при плавлении стекла.
Марки молибдена и его сплавов
Сплавы молибдена чаше применяются в промышленности, чем чистый металл. Среди них выделяются:
- металл с чистотой 99,96%, который используется для производства электронных устройств, маркируется МЧ;
- металл, получаемый плавкой под вакуумом, маркируется молибден МЧВП;
- для производства проволоки, используемой в источниках света, применяется металл под маркой МРН, где его содержание равно 99,92%;
- при введении присадки, кремниевая щелочь, молибден маркируется МК;
- в Мо вводится цирконий (Zr) или титан (Ti) – марка ЦМ;
- при введении рения – МР;
- вольфрам с Мо – МВ.
Плюсы и минусы молибдена
Среди достоинств следует отметить следующие:
- низкая плотность, а отсюда большая прочность;
- высокий показатель модуля упругости;
- термоустойчивость;
- жаростойкость;
- коррозионная стойкость;
- практически не расширяется при нагревании.
Минусы:
- после сварки швы обладают хрупкостью;
- снижение температуры уменьшает пластичность;
- механическое упрочнение возможно до 8000 °С.
Источник: