تنگستن کارباید چیست؟

• تنگستن کارباید
• Tungesten Carbide
• خواص اتمی، فیزیکی و شیمیایی تنگستن
• ویژگی ها

تنگستن کارباید چیست؟

تنگستن کارباید (به انگلیسی: Tungsten carbide) با فرمول شیمیایی WC یک ترکیب شیمیایی است که دارای مقداری مساوی از اتم‌های تنگستن و کربن است.
این ماده در حالت پایه ای خود به شکل پودر خاکستری ریزی است که می‌تواند تحت فشار و در فرایندی که تف‌جوشی نامیده می‌شود به اشکال مختلف درآمده و در ماشین آلات صنعتی، ابزارهای برش، ساینده‌ها و دیگر ابزارها مورد استفاده قرار بگیرد.

تاریخچه تنگستن کارباید

در سال ۱۷۸۱ کارل ویلهلم شیله(Carl Wilhelm Scheele)یک اسید جدید از تنگستنیک اسید را کشف کرد که همان تنگستن امروزی است. شیله معتقد بود با کاهش این اسید میشه فلز جدیدی بدست آورد. گرچه روش­ های مختلف تولید فلز تنگستن ثبت و مورد تایید قرار گرفتند، اما استفاده از تنگستن به دلیل قیمت بالای آن مورد توجه نبود.

پیشرفت­ هایی که منجر به استفاده صنعتی تنگستن شد تنها در یک دوره ۳۰ ساله، کاربید تنگستن به بزرگ­ترین مصرف کننده تنگستن تبدیل شد. در سال ۱۹۰۳ اولین فیلامانت تنگستنی در لامپ­ های گداخته و در کشور مجارستان تولید شد. در سال ۱۹۲۰، تنگستن تنها عنصر آلیاژی صنعت فولاد و فیلامانت لامپ­ های گداخته به­ شمار می­ آمد.

تنگستن کارباید

(Tungsten carbide) یکی از پرکاربردترین مواد در حوزه سختکاری و تولید قطعات مقاوم به سایش است. این ماده کاربیدی از ترکیب تنگستن با کربن تشکیل شده است. کاربید تنگستن از دید کریستالوگرافی دارای ساختار هگزاگونال است و یکی از پرکاربردترین کاربیدها در چند سال اخیر بوده است.

دلیل اهمیت کاربید تنگستن خواص ویژه آن از جمله نقطه ذوب بالا، سختی بالا (۲۲۴۳=H_v) ، مدول الاستیک بالا (۶۹۷GPa )، ضریب انبساط حرارتی کم ( ۲/۵m/mKμ) ، تافنس شکست بالا ( ۲۸MPa√m) و مقاومت سایشی بالا در گستره وسیعی از دما، می­‌باشد. خواص ذکر شده در بالا باعث شده است که کاربید تنگستن گستره وسیعی از کاربردها را به خود اختصاص دهد از جمله کاربردهای آن می‌­توان به موارد ذیل اشاره نمود:

ساخت ابزارهای برشی (کاربیدهای سمانته)،

قسمت­های مقاوم به سایش در دستگاه­‌های کشش سیم،

اکستروژن،

قالبهای پرس،

جواهرسازی،

صنایع شیمیایی (جایگزین کاتالیست­‌های پالادیومی)،

صنایع میکروالکترونیک،

الکترود جوشکاری کاربید تنگستن،

سیم جوش کاربید تنگستن

و …

فرا الماس ارائه دهنده خدمات طراحی و تولید و بازسازی تعمیر انواع قالب های کشش و تنگستن کارباید و برای اطلاعات بیشتر یا گرفتن مشاوره میتونید با ما تماس بگیرید و سوالای خودتون و بپرسید.

10 کاربرد تنگستن در صنایع مختلف

۱- صنایع فولاد

الف) فولادهای پر آلیاژ: بر اساس گزارش اتحادیه بین‌المللی صنعتی تنگستن استفاده تنگستن در فولادهای آلیاژی، در چهار کشور یا منطقه عمده مصرف‌کننده، یعنی اروپای جنوبی، آمریکا، ژاپن و چین در کل ۱۱۰۰۰ تن را در سال ۱۹۹۸ بوده است.

ب) سوپر آلیاژها: میزان مصرف تنگستن در سوپر آلیاژها در کل جهان در حدود ۱۰۰۰۰۰۰ تن در سال برآورد شده است که ۴۰۰ تن از این مقدار به آمریکا به‌منظور ساخت فولادهای مربوطه اختصاص‌یافته است. آینده مصرف تنگستن در سوپر آلیاژها بسیار مطلوب است و باتوجه‌به رشد کشورها در صنایع فضایی مصرف تنگستن در سوپرآلیاژها قابل‌افزایش می‌­باشد.

۲- صنایع الکتریکی و الکترونیکی

تنگستن خالص بیشتر در صنایع الکترونیکی کاربرد دارد این بخش کلاً ۲۵% محصولات تنگستن را شامل می­‌گردد و محصولات میله‌­ای مورداستفاده در قطعات الکتریکی در حدود ۸% از تقاضای تنگستن را به خود اختصاص می­دهد. نقطه ذوب بالا، تنگستن را برای کاربردهای الکتریکی­، گرمایی و جوشکاری نظیر­، ترانزیستورها­، دیودها­، لوله‌های الکترونیکی تریستور (W-ThO₂) اتصالات سوئیچ (W-Cu, W-Cu-Ni) سینگ‌های گرمایشی (W-Cu)­، لامپ‌های هالوژن (W-Ns) لامپ‌های فلورسنت و لامپ‌های زنون مورداستفاده قرار می­‌گیرد.

۳- محصولات رشته‌ای تنگستن

تنگستن به‌صورت محصولات رشته‌­ای و طی فرایندهای متالورژی پودر ساخته می‌­شود و در تهیه لامپ‌های تولیدکننده نور سفید و لامپ‌های تخلیه الکتریکی مورداستفاده قرار می­‌گیرد. از دیگر استفاده‌های تنگستن رشته‌­ای می‌توان به فنرهای سوپاپ، محلول گالوانومتر، دیسک‌های اشعه x و کوره‌های حرارت بالا اشاره کرد.

۴- لعاب سرامیک

اکسیدهای تنگستن به‌عنوان لعاب سرامیکی در صنایعی همچون، کوره سازی، انرژی هسته­‌ای، نیروگاه‌های اتمی، اجزاء ساختمانی، دیوارهای رآکتور هسته­‌ای، المنت ترموکوپل، المنت­‌های گرمایشی، نازل­‌های لوله، الکترودهای جوشکاری مورداستفاده قرار می‌گیرد.

۵- ماشین‌آلات و ساختمان‌های موتوری

به‌صورت وزنه­‌های تعادل پروانه، وزنه‌های موردنیاز هواپیما، وزنه‌های اتومبیل (Flywheel) و سایر وزنه‌ها در صنایع ماشین‌­آلات و ساختمان‌های موتوری مورداستفاده قرار می­‌گیرد.

۶-صنایع شیمیایی

محصولات میانی تنگستن در صنایع شیمی و دباغی کاربرد گسترده دارند به‌عنوان‌مثال در امریکا حدود ۱۰۰ تن در سال مورداستفاده این قبیل صنایع قرار می­‌گیرد. در زیر به پاره‌ای از این محصولات و کاربرد آن‌ها اشاره شده است.

الف) تری اکسید تنگستن: مهم‌ترین کاربرد صنعتی تری اکسید تنگستن به‌عنوان حد واسط تولید فلز و پودر کاربید تنگستن است. واکنش‌های شیمیایی از قبیل اکسیداسیون، آبگیری، پلیمریزاسیون با حضور این ماده شیمیایی سریع‌تر انجام می‌­گیرد.

ب) آمونیوم پاراتنگستن: برای تولید فلز و پودر کاربید، تری اکسید تنگستن و فسفرها نقش کاتالیزور داشته و برای جذب ژل و مواد کلوئیدی در محلول‌ها به کار می‌رود. همچنین برای پوشش در قالب‌ها و لوله‌های فولادی و به‌منظور جلوگیری از خوردگی اسیدی استفاده کرد.

ج) آمونیوم متا تنگستن: این ماده در آب بسیار محلول بوده و در ساخت آلیاژهای تنگستن کاربرد دارد همچنین به‌عنوان عاملی برای جلوگیری از سایش مورداستفاده قرار می­‌گیرد.

د) اسید تنگستیک این ماده به‌صورت پودر بلورین زردرنگ تولید می­‌شود و در رنگ‌دانه‌ها، کاتالیزورها مورداستفاده دارد و به‌عنوان منبعی از فلز و پودر کاربید به نفت اضافه می‌شود.

ه) هگزکلروتنگستن: به علت قدرت تحمل درجه حرارت زیاد و مقاومت در برابر پوسیدگی و ساییدگی و نیز قابلیت هدایت الکتریکی بر روی لعاب‌­ها، گرافیت و لوله‌های مخصوص مورداستفاده قرار می­‌گیرد.

و) تنگستات سدیم: این ماده کاربرد گسترده­‌ای به‌عنوان تنگستن شیمیایی دارد و به دو صورت جامد و مایع در تهیه اسیدهای آلی نامتقارن و رنگ‌دانه‌ها در ساخت جوهر مرکب، انواع واکس، لاستیک، پلاستیک، شیشه و کاغذ و لامپ تصویر تلویزیون، پارچه­‌های ضد آتش و نیز پوشش گرافیکی سطوح سخت کاربرد دارد.

ز) تنگستات کلسیم: این ماده وقتی تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش قرار می‌­گیرد. خاصیت فلورسنت قوی از خود بروز می‌­دهد و در ساخت لامپ‌­های فلورسنت و لامپ‌های ولتاژ بالا و در دستگاه‌های نشان‌دهنده نوسانات عکس‌برداری مورداستفاده قرار می­‌گیرد.

ح) برنزهای تنگستن دار: عامل تسریع‌کننده کاتالیزوری و اکسیداسیون مونواکسید کربن در سوخت به مصرف می‌رسند.

۷- صنایع هواپیمایی

در وزنه‌­های تعادل هواپیما (W-Fe-Ni) و تیغه­‌های توربین (W-Re, W-Re-ThO₂) مورداستفاده قرار می‌­گیرد.

۸- کاتالیست‌ها

تنگستن چه به‌صورت فلزی و چه به‌صورت ترکیبات متنوع به‌عنوان کاتالیست و یا اجزاء کاتالیست در تعداد زیادی فرایندهای شیمیایی مورداستفاده قرار می‌گیرد. از جمله می‌­توان به مواد مرکب شیمیایی کاتالیز رنگ‌دانه‌های غیرآلی و روان‌کننده‌های با دمای بالا به‌عنوان پوشش‌های شیشه‌ای بر روی فلز اشاره کرد.

۹- مواد مقاوم به سایش

تنگستن در خصوص مواد مقاوم به سایش عموماً به‌صورت کاربید تنگستن بکار می‌­رود. این موارد شامل انواع الکترود ضد سایش، الکترود جوشکاری ضد سایش، الکترود سخت‌کاری، الکترود هاردفیسینگ، الکترود ضد سایش مقاوم به ضربه، سیم جوش کاربید تنگستن، سیم جوش تنگستن کاربید، جوش تنگستن کارباید، پودر سختکاری تنگستن کارباید و بازسازی تجهیزات دوار و غلتک‌های صنایع فولادسازی است.

معرفی محصولات خانواده کاربید تنگستن

کاربید تنگستن با برخی مواد ترکیب شده و ترکیبات حاصل از آن ها تحت عنوان محصولات خانواده کاربید تنگستن برای کاربرد های مختلف از جمله برش و سایندگی کامپوزیت شده و یا به عنوان بایندر مورد استفاده قرار می گیرند. از معروف ترین محصولات خانواده کاربید تنگستن می توان به محصولات زیر اشاره کرد:

کاربید تنگستن-باریم

کاربید تنگستن-نیکل

کاربید تنگستن-کروم

کاربید تنگستن- مس

کاربید تنگستن گرانول

کاربید سیمانی

و…

فرا الماس ارائه دهنده خدمات طراحی و تولید و بازسازی تعمیر انواع قالب های کشش و تنگستن کارباید و برای اطلاعات بیشتر یا گرفتن مشاوره میتونید با ما تماس بگیرید و سوالای خودتون و بپرسید.

– خواص ویژگی های اتمی ، فیزیکی و شیمیایی تنگستن

تنگستن به خاطر نقطه‌ی ذوب بالایش و همچنین چگالی زیادش که 19.3 برابر چگالی آب است زبان‌زد است.

 

خواص اتمی، فیزیکی و شیمیایی تنگستن
عدد اتمی	74
جرم اتمی	183.86
نقطه ذوب	3410 ºC
نقطه جوش	5530 ºC
شعاع اتمی	135 pm
ظرفیت	2
رنگ	خاکستری فولادی تا سفید قلعی
حالت استاندارد	جامد
گروه	6B
انرژی یونیزاسیون	768.6 Kj/mol
شعاع یونی	0.068 nm (+4),0.067 nm (+6)
شکل الکترونی	[Xe] 4f14 5d4 6s2
الکترونگاتیوی	2.36
حالت اکسیداسیون	2
چگالی	19.3 g/cm3
دوره تناوبی	6
شماره سطح انرژی یونیزاسیون	6
شعاع کووالانسی	162±7 pm
شعاع واندروالس	0.137 nm
گرمای تبخیر	824 Kj/mol

 

– منابع یافت تنگستن و فرمول شیمیایی

کانی­ های تنگستن در سنگ های آذرین، دگرگونی و رسوبی یافت می شوند. اغلب ذخایر اقتصادی تنگستن جهان در دوره های مزوزوئیک و سنوزوئیک در طول فازهای کوهزایی آلپی بوجود آمده ­اند.

کانسارهای تنگستن جنوب شرقی چین که بزرگ­ترین ذخایر تنگستن دنیا را تشکیل می دهند، متعلق به مزوزوئیک می باشند. هم­چنین کانسارهای تنگستن در کره‌ جنوبی و تایلند به این زمان تعلق دارند. مهم­ترین و بزرگ­ترین ذخایر تنگستن در جنوب شرق چین، جمهوری کره، قزاقستان، شمال قفقاز، اروپای مرکزی، کانادا و شرق استرالیا قرار دارند.

کانی شناسی تنگستن بسیار ساده است. تنگستن به­ صورت خالص در طبیعت یافت نمی­ شود و تنها به­ صورت ترکیبی در بیست کانی یافت می شود که اکثر آنها کمیاب هستند. فقط شیلیت و سه کانی گروه ولفرامیت اهمیت بیش­تری دارند. از این بیست کانی، یازده کانی اولیه و بقیه محدود به نواحی هوازده می شوند. نام و فرمول شیمیایی کانیهای مهم تجاری این گروه در جدول ذیل آورده شده‌ است
.

درصد تنگستن	فرمول شیمیایی	نام کانی
63/9	CaWO4	Scheelite
45	CuWO4	Cuprotungstite
متغیر	(Cu, Ca)WO4	Cuproscheelite
40/4	PbWO4	Stolzite
متغیر	Pb(W,Mo)O4	Chillagite
60/7	MnWO4	Hubnerite
60/6-60/7	(Mn,Fe)WO4	Wolframite
60/6	FeWO4	Ferberite

فرا الماس ارائه دهنده خدمات طراحی و تولید و بازسازی تعمیر انواع قالب های کشش و تنگستن کارباید و برای اطلاعات بیشتر یا گرفتن مشاوره میتونید با ما تماس بگیرید و سوالای خودتون و بپرسید.