هل تحتوي كربيد التنغستن على النيكل؟

قائمة المحتوى

● فهم كربيد التنغستن

>> تكوين كربيد التنغستن

● النيكل مقابل الكوبالت في كربيد التنغستن

>> مزايا كربيد التنغستن المربوطة بالنيكل

● تطبيقات كربيد التنغستن

● عملية التصنيع

>> خطوات التصنيع التفصيلية

● خصائص كربيد التنغستن

● اعتبارات صحية

● التأثير البيئي

● التطبيقات الصناعية

>> 1. صناعة التعدين

>> 2. صناعة النفط والغاز

>> 3. تطبيقات الفضاء

● التطبيقات الطبية

● المنتجات الاستهلاكية

>> 1. المجوهرات

>> 2. البضائع الرياضية

● توسع اعتبارات الصحة

>> 1. المخاطر الصحية المهنية

>> 2. تدابير السلامة

● توسع التأثير البيئي

>> 1. الممارسات المستدامة

● خاتمة

● الأسئلة المتداولة (الأسئلة الشائعة)

>> 1. ما هو كربيد التنغستن؟

>> 2. هل يحتوي كل كربيد التنغستن على النيكل؟

>> 3. ما هي فوائد استخدام النيكل على الكوبالت في كربيد التنغستن؟

>> 4. هل تنغستن كربيد آمن للبشرة الحساسة؟

>> 5. هل يمكن إعادة تدوير كربيد التنغستن؟

● الاستشهادات:

كربيد التنغستن هو مادة تستخدم على نطاق واسع مع صلابة ومتانة استثنائية. وهو يتكون في المقام الأول من التنغستن (W) والكربون (C) في نسبة 1: 1 ، مما يشكل كربيد التنغستن المركب الكيميائي (WC). ومع ذلك ، فإن مسألة ما إذا كان Tungsten Carbide يحتوي على النيكل ضروري لفهم تكوينه وخصائصه وتطبيقاته. تتدفق هذه المقالة إلى التفاصيل المحيطة بكربريد التنغستن ، ومحتوى النيكل المحتمل ، والآثار المترتبة على مختلف الصناعات.

فهم كربيد التنغستن

كربيد التنغستن هو مادة صلبة كثيفة تجمع بين ذرات التنغستن والكربون. يشتهر بصلابةها ، حيث تحتل المرتبة بين 8.5 إلى 9.5 على مقياس MoHS ، مما يجعلها واحدة من أصعب المواد المتاحة. هذه الصلابة تجعلها مثالية للاستخدام في أدوات القطع والآلات الصناعية والمجوهرات.

تكوين كربيد التنغستن

- التكوين الأساسي: يتكون كربيد التنغستن من أجزاء متساوية من ذرات التنغستن وذرات الكربون.

- كربيد الأسمنت: في العديد من التطبيقات ، يتم دمج كربيد التنغستن مع معدن الموثق لتشكيل ما يعرف باسم كربيد الأسمنت. المعادن الموثق الأكثر شيوعًا هي الكوبالت (CO) والنيكل (NI).

- محتوى النيكل: يمكن أن يكون النيكل موجودًا في تركيبات كربيد التنغستن ، لا سيما عند استخدامه كطرق بدلاً من الكوبالت. يتراوح التكوين النموذجي من 70 ٪ إلى 94 ٪ من كربيد التنغستن و 6 ٪ إلى 30 ٪ من النيكل ، اعتمادًا على التطبيق المحدد والخصائص المطلوبة.

النيكل مقابل الكوبالت في كربيد التنغستن

يؤثر الاختيار بين النيكل والكوبالت كطرق في كربيد التنغستن بشكل كبير على خصائص المادة.

عقار	النيكل المربوط بالنيكل كربيد	الكوبالت المربوط بالكوبالت كربيد
ارتداء المقاومة	ممتاز	جيد جدًا
مقاومة التآكل	أفضل في البيئات المسببة للتآكل	جيد ولكن أقل من النيكل
ليونة	أعلى	أدنى
يكلف	عموما أعلى	بشكل عام أقل

مزايا كربيد التنغستن المربوطة بالنيكل

1. مقاومة التآكل: يظهر كربيد التنغستن المربوطة بالنيكل مقاومة فائقة للتآكل مقارنة بالإصدارات المربوطة بالكوبالت. هذا يجعلها مناسبة للتطبيقات في البيئات القاسية مثل المعالجة الكيميائية والتطبيقات البحرية.

2. ليونة: النيكل يضفي ليونة أكبر للمادة المركبة ، مما يقلل من الهشاشة وتعزيز الصلابة في ظل ظروف التأثير.

3. خصائص Hypoallergenic: بالنسبة لتطبيقات المجوهرات ، يتم تسويق حلقات كربيد التنغستن المربوطة بالنيكل كبدائل ناقصة للحالات على الحلقات المربوطة بالكوبالت ، والتي قد تسبب ردود فعل تحسسية لدى الأفراد الحساسة.

تطبيقات كربيد التنغستن

خصائص Tungsten Carbide الفريدة تجعلها ذات قيمة في مختلف الصناعات:

- أدوات القطع: تستخدم على نطاق واسع في أدوات التصنيع بسبب صلابة ومقاومة التآكل.

- معدات التعدين: يعمل في أجزاء الحفر وغيرها من الأدوات التي يجب أن تصمد أمام الظروف القاسية.

- المجوهرات: شعبية لشرائط الزفاف وخواتم الأزياء بسبب مقاومة الخدش ومتانة.

- الآلات الصناعية: تستخدم في المكونات التي تتطلب مقاومة عالية التآكل.

عملية التصنيع

عادة ما يتضمن إنتاج كربيد التنغستن الخطوات التالية:

1. التوليف: يتم خلط مسحوق المعادن التنغستن مع الكربون في درجات حرارة عالية (1400-2000 درجة مئوية) لتشكيل مسحوق كربيد التنغستن.

2. إضافة الموثق: يضاف المعدن الموثق (النيكل أو الكوبالت) إلى مسحوق كربيد التنغستن.

3. التلبيد: يتم ضغط الخليط وتسخينه لتشكيل مكونات صلبة من خلال التلبد ، حيث يذوب الموثق ويربط جزيئات كربيد التنغستن معًا.

4. المعالجة النهائية: قد تخضع المادة الملبدة لمزيد من المعالجة مثل طحن أو طلاء لتعزيز خصائصها.

خطوات التصنيع التفصيلية

- خلط المواد: تعتمد جودة مسحوق كربيد التنغستن على توحيد مزيج مسحوق التنغستن والكربون الأسود. إذا كان الخليط غير متساو ، فقد تبقى المواد غير المتفاعلة بعد المعالجة.

- عملية المكربن: يحدث هذا في فرن أنبوب الكربون الجرافيت في درجات حرارة تتراوح من 1300 درجة مئوية إلى 1600 درجة مئوية ، اعتمادًا على متطلبات حجم الجسيمات.

- طحن الكرة: تساعد هذه العملية على تحقيق توزيع موحد لحجم الجسيمات اللازمة للتلبيخ الفعال.

- الظروف الملبدة: عادة ما يحدث التلبد تحت أجواء الغاز الفراغ أو الغازية لمنع الأكسدة في درجات حرارة حوالي 1500 درجة مئوية.

خصائص كربيد التنغستن

يمتلك كربيد التنغستن العديد من الخصائص البارزة التي تسهم في استخدامها على نطاق واسع:

- صلابة عالية: يحتل المرتبة حوالي 9 إلى 9.5 على مقياس MOHS.

- الكثافة العالية: ما يقرب من ضعف عدد الصلب ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب وزنًا كبيرًا دون الجزء الأكبر.

- الاستقرار الحراري: يحتفظ بالقوة في درجات حرارة عالية تصل إلى حوالي 1500 درجة مئوية في الأجواء غير المؤكسدة.

- ارتداء المقاومة: المعروضات مقاومة تصل إلى 100 مرة أطول من الصلب في ظل ظروف جلخ.

اعتبارات صحية

في حين أن كربيد التنغستن نفسه لا يعتبر خطيرًا ، إلا أن التعرض للنيكل أو الكوبالت يمكن أن يشكل مخاطر صحية:

- ردود الفعل التحسسية: قد يواجه بعض الأفراد حساسية جلدية بسبب محتوى النيكل في المجوهرات.

- قضايا الجهاز التنفسي: يمكن أن يؤدي استنشاق الغبار من كربيد التنغستن إلى مشاكل في الجهاز التنفسي إذا لم يتم إدارته بشكل صحيح.

التأثير البيئي

يتضمن التأثير البيئي لإنتاج كربيد التنغستن الاعتبارات المتعلقة بممارسات التعدين لخام التنغستن والمخاطر الصحية المحتملة المرتبطة بالتعرض للغبار أثناء عمليات التصنيع. يتم بذل الجهود داخل الصناعات للتخفيف من هذه الآثار من خلال بروتوكولات السلامة المحسنة وممارسات إعادة التدوير للمواد الخردة.

التطبيقات الصناعية

1. صناعة التعدين

يلعب كربيد التنغستن دورًا مهمًا في عمليات التعدين بسبب قدرته على تحمل الظروف القاسية:

- بتات الحفر: تستخدم على نطاق واسع في معدات الحفر الصخرية بسبب قدرتها على اختراق الأسطح الصلبة بكفاءة.

- أدوات القطع: تستخدم في أدوات القطع المختلفة المصممة لعمليات التعدين حيث تكون المتانة ذات أهمية قصوى.

- ارتداء أجزاء: مكونات مثل الفوهات أو البطانات مصنوعة من كربيد التنغستن بسبب مقاومة التآكل العالية ضد المواد الكاشطة التي واجهتها أثناء أنشطة التعدين.

2. صناعة النفط والغاز

في عمليات حفر النفط:

-

- أدوات قاع البئر: تستخدم أدوات قاع البئر المختلفة كربيد الأسمنت بسبب قوتها في ظل ظروف الضغط العالي التي تمت مواجهتها أثناء عمليات الحفر.

- مكونات المضخة: الأجزاء المعرضة للسوائل الكاشطة تستفيد من الخصائص المقاومة للارتداء من كربيد التنغستن.

3. تطبيقات الفضاء

في هندسة الطيران:

- مكونات المحرك: تستفيد مكونات درجات الحرارة العالية من الاستقرار الحراري الذي توفره كربيد التنغستن.

-مكونات ترس الهبوط: تستخدم في أنظمة ترس الهبوط حيث تكون نسب القوة إلى الوزن أمرًا بالغ الأهمية.

- أنظمة الحماية الحرارية: تستخدم في أنظمة الحماية الحرارية بسبب قدرتها على تحمل درجات الحرارة القصوى دون تحلل.

التطبيقات الطبية

التوافق الحيوي لـ Tungsten Carbide يجعلها مناسبة للأدوات الطبية:

- الأدوات الجراحية: تستفيد أدوات القطع الدقيقة المستخدمة في العمليات الجراحية من الصلابة والحدة التي توفرها كربيد التنغستن.

- أدوات الأسنان: تدريبات الأسنان المصنوعة من هذه المادة تسمح بالقطع الدقيق مع تقليل عدم الراحة للمريض.

- يزرع: تستخدم بعض عمليات الزرع كربيد تعسفي بسبب متانتها وتوافقها مع الأنسجة البيولوجية.

المنتجات الاستهلاكية

ما وراء الاستخدامات الصناعية:

1. المجوهرات

اكتسبت حلقات التنغستن شعبية بسبب جاذبيتها الجمالية مع فوائد عملية:

- المتانة: يقاومون الخدش أفضل من المعادن التقليدية مثل الذهب أو الفضة.

- التنوع: متوفر في العديد من الأنماط ، التشطيبات (بما في ذلك مصقول أو مصقول) ، ألوان (مثل الأسود أو الذهبي) ، مما يجعلها خيارات متعددة الاستخدامات لفرق الزفاف أو حلقات الأزياء.

- القدرة على تحمل التكاليف: بالمقارنة مع المعادن الثمينة مثل البلاتين أو الذهب مع تقديم جاذبية جمالية مماثلة بتكاليف أقل.

2. البضائع الرياضية

في المعدات الرياضية:

- أندية الجولف: تعزز أوزان التنغستن الأداء من خلال توفير التوازن الأمثل دون إضافة الجزء الأكبر كبيرًا.

- سحر الصيد: سحر الصيد المتين المصنوع من التنغستن تقدم مسافة ممتازة الصب مع مقاومة التآكل من التعرض للمياه المالحة.

- أعمدة التزلج: استخدام مواد خفيفة الوزن ولكنها قوية يعزز الأداء أثناء أنشطة التزلج دون المساس بالمتانة.

توسع اعتبارات الصحة

في حين أن مخاطر التعرض موجودة بشكل أساسي أثناء عمليات التصنيع التي تنطوي على توليد الغبار:

1. المخاطر الصحية المهنية

قد يواجه العمال المشاركون في عمليات الطحن أو الآلات مشكلات في الجهاز التنفسي إذا لم يتم اتباع تدابير وقائية مناسبة:

- يمكن أن يؤدي التعرض المزمن إلى نتائج صحية محتملة بما في ذلك التليف الرئوي أو سرطان الرئة المرتبط باستنشاق جزيئات دقيقة تحتوي على الكوبالت أو النيكل [13] [18].

2. تدابير السلامة

يجب على أرباب العمل تنفيذ بروتوكولات سلامة صارمة:

1. استخدم أنظمة تهوية العادم المحلية بشكل فعال.

2. توفير معدات الحماية الشخصية (PPE) بما في ذلك أجهزة التنفس المصممة خصيصًا لترشيح المادة الجسيمية.

3. يجب أن تكون الجلسات التدريبية المنتظمة حول ممارسات المناولة الآمنة إلزامية داخل أماكن العمل التي تتعامل مع هذه المواد [40].

توسع التأثير البيئي

يجب أيضًا مراعاة البصمة البيئية المرتبطة بعمليات التعدين عند تقييم عوامل الاستدامة المتعلقة بالتحديد لمصادر المواد الخام اللازمة لإنتاج سبائك عالية الأداء مثل تلك التي تحتوي على كربيدات تويز [33].

1. الممارسات المستدامة

تشمل الجهود التي تهدف إلى الحد من الأضرار البيئية:

1. تنفيذ برامج إعادة التدوير المصممة خصيصًا حول استعادة مواد الخردة التي تم إنشاؤها أثناء عمليات التصنيع [15].

2. استخدام تقنيات الاستخراج الصديقة للبيئة التي تقلل من تدمير الموائل مع زيادة معدلات استرداد الموارد [18].

3. الاستثمار في الأبحاث ركز على تطوير المجلدات البديلة التي تقلل من الاعتماد على المعادن المعروفة بالتسبب في ردود الفعل التحسسية بين المستهلكين مع الحفاظ على معايير الأداء المتوقعة من الصيغ التقليدية [19].

خاتمة

باختصار ، يمكن أن تحتوي كربيد التنغستن على النيكل اعتمادًا على صياغته كمركب تم ترسيخه مع النيكل أو الكوبالت كطرق. يوفر كربيد التنغستن المربوطة بالنيكل مزايا مثل تحسين مقاومة التآكل والخليفية ، مما يجعلها مناسبة لمختلف التطبيقات من الأدوات الصناعية إلى المجوهرات.

مع استمرار الصناعات في البحث عن مواد توفر المتانة والأداء في ظل الظروف القاسية ، فإن فهم تكوين كربيد التنغستن - بما في ذلك محتوى النيكل المحتمل - يثير حاسمة لاختيار المواد المناسبة لتطبيقات محددة.

الأسئلة المتداولة (الأسئلة الشائعة)

1. ما هو كربيد التنغستن؟

كربيد التنغستن هو مركب صلب مصنوع من أجزاء متساوية من ذرات التنغستن وذرات الكربون ، والمعروفة بصلابةها الاستثنائية ومقاومة التآكل.

2. هل يحتوي كل كربيد التنغستن على النيكل؟

لا ، ليس كل كربيد التنغستن يحتوي على النيكل. يمكن أيضا أن ترتبط مع الكوبالت. يعتمد الاختيار على الخصائص المطلوبة لتطبيقات محددة.

3. ما هي فوائد استخدام النيكل على الكوبالت في كربيد التنغستن؟

يوفر النيكل مقاومة تآكل أفضل ، ليونة أعلى ، وخصائص Hypoallergenic مقارنة بالكوبالت.

4. هل تنغستن كربيد آمن للبشرة الحساسة؟

تعتبر حلقات كربيد التنغستن عالية الجودة مع ملاعب النيكل عمومًا hypoallergenic ؛ ومع ذلك ، فإن أولئك الذين يعانون من الكوبالت قد يسبب ردود الفعل التحسسية.

5. هل يمكن إعادة تدوير كربيد التنغستن؟

نعم ، يمكن إعادة تدوير كربيد التنغستن بفعالية ، مما يسمح بإعادة استخدام أدوات البالية أو مواد الخردة وإعادة استخدامها.

الاستشهادات:

[1] https://wwwn.cdc.gov/tsp/phs/phs.aspx؟phsid=804&toxid=157

[2] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html

[3] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-carbide-nickel-magnetic-non-magnetic-zbettercarbide

[4] https://heegermaterials.com/blog/90_how-is-tungsten-carbide-made-.html

[5]

[6] https://engaged.robbinsbrothers.com/benefits-of-mens-tungsten-carbide-rings-and-wedding bands

[7] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/

[8] https://www.makeitfrom.com/compare/nickel-alloy-625-n06625-na21/tungsten-carbide-wc

[9] https://www.larsonjewelers.com/pages/the-pros-cons-of-tungsten-carbide-rings

[10] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide

[11] https://www.makeitfrom.com/compare/nickel-alloy-718-n07718-na51/tungsten-carbide-wc

[12] https://repository.up.ac.za/bitstream/handle/2263/24896/03Chapter3.pdf؟sepress=4

[13] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/nbk598735/

[14] https://www.copperbeardjewelry.com/en-jp/blogs/learn-about-rings/what-you-hould-about-about-tungsten-jewelry-the-benefits-and-hat-hat-it-it-it

[15]

[16]

[17] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide/manufacturing-process

[18] https://patient.info/doctor/tungsten-poisoning

[19] https://www.larsonjewelers.com/pages/tungsten-rings-pros-cons-facts-myths

[20] https://www.sollex.se/en/blog/post/about-cement-tungsten-carbide-applications-bart-1

[21] https://htscoatings.com/blogs/our-craft-our-tulture/three-tungsten-carbide-thermal-spray-coatings-and-their-us

[22] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/process.html

[23] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2679595/

[24)

[25] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide

[26] https://www.oerlikon.com/ecoma/files/dsm-0398.1_wc10ni5cr_aggsint.pdf؟dowlload=true

[27] https://www.hmtg.de/en/was-ist-hartmetall/bearbeitung-von-hartmetall/

[28] https://www.ipsceramics.com/wp-content/uploads/2022/01/hsds-14-tungsten-carbide-issue-1.pdf

[29] https://modgents.com/blogs/ringsandthings/tungsten-rings-pros-and-cons

[30] https://www.azom.com/properties.aspx؟articleid=1203

[31] https://hghouston.com/discussion-forums/forumid/5/postid/4398/scope/posts/tungsten-carbide-vs-nickel-chrome-coating

[32] https://www.youtube.com/watch؟v=0qrynzj_lz4

[33] https://wwwn.cdc.gov/tsp/toxfaqs/toxfaqsdetails.aspx؟faqid=805&toxid=157

[34] https://www.bengarelick.com/blogs/news/tungsten-wedding-rings

[35] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/

[36] https://www.every-wedding-rings.com/how-can-you-tell-between-tungsten-cobalt--tungsten-nickel-rings.html

[37] https://www.psmindustries.com/yillik/tungsten-carbide-manufacturing-process

[38] https://www.marthastewart.com/7900660/pros-cons-of-tungsten-wedding bands

[39)

[40] https://www.safetyandhealthmagazine.com/articles/work-safely-with-tungsten-carbide-2