قائمة المحتوى
● طبيعة كربيد التنغستن
● خصائص كربيد التنغستن
● هل التنغستن كربيد الحديدية؟
● تطبيقات كربيد التنغستن
● مقارنة مع المواد الأخرى
● عملية التصنيع
● التحديات والاعتبارات
● آفاق مستقبلية
● خاتمة
● الأسئلة المتداولة
>> 1. كيف تقارن صلابة كربيد التنغستن بالمواد الأخرى؟
>> 2. هل التنغستن كربيد مغناطيسي؟
>> 3. هل يمكن تغيير حجم حلقات كربيد التنغستن؟
>> 4. هل تونغستن كربيد آمن للارتداء كمجوهرات؟
>> 5. ما هي مدة الحفاظ على كربيد التنغستن البولندية؟
● الاستشهادات:
Tungsten Carbide هي مادة رائعة اكتسبت اهتمامًا كبيرًا في مختلف الصناعات بسبب خصائصها الاستثنائية. ومع ذلك ، غالبًا ما يكون هناك ارتباك حول ما إذا كان يندرج في فئة المواد الحديدية أو غير الحديدية. سوف تستكشف هذه المقالة طبيعة كربيد التنغستن ، وخصائصها ، ويجيب بشكل نهائي على السؤال: هل التنغستن كربيد الحديدية؟
طبيعة كربيد التنغستن
كربيد التنغستن (WC) هو مركب كيميائي غير عضوي يتكون من أجزاء متساوية من التنغستن وذرات الكربون [1]. في أبسط أشكاله ، يبدو كمسحوق رمادي ناعم. ومع ذلك ، يمكن الضغط على هذا المسحوق وتشكيله في أشكال مختلفة للاستخدام في الآلات الصناعية ، وأدوات القطع ، والخوض ، وحتى المجوهرات [8].
إن إنشاء كربيد التنغستن ينطوي على عملية رائعة. يتم تشكيله عن طريق رد فعل الكربون والتنجستن في درجات حرارة عالية للغاية ، وعادة ما بين 1400 إلى 2000 درجة مئوية (2552 إلى 3632 درجة فهرنهايت) [10]. يساهم هذا التكوين في درجات الحرارة العالية في مقاومة الحرارة الاستثنائية ويجعله مثاليًا للتطبيقات التي تنطوي على الاستخدام الكثيف ودرجات حرارة عالية.
خصائص كربيد التنغستن
يتميز كربيد التنغستن بمجموعة رائعة من الخصائص التي تجعلها ذات قيمة عبر العديد من التطبيقات:
1. صلابة: كربيد التنغستن صعب للغاية ، حيث يحتل المرتبة حوالي 9 إلى 9.5 على مقياس MOHS [8]. هذا يضعه أسفل الماس بقليل من حيث الصلابة.
2. الكثافة: هو حوالي ضعف كثيف مثل الصلب [8].
3. القوة: يوفر Tungsten Carbide قوة عالية جدًا للمواد الصلبة والصلبة. تتجاوز قوته الانضغاط قوت جميع المعادن والسبائك المذابة أو المصبوبة أو المزورة [9].
4. مقاومة الحرارة: يعمل جيدًا ما يصل إلى حوالي 1000 درجة فهرنهايت (538 درجة مئوية) في الأجواء المؤكسدة وما يصل إلى 1500 درجة فهرنهايت (816 درجة مئوية) في الأجواء غير المؤكسدة [18].
5. ارتداء المقاومة: يمكن أن يرتدي كربيد التنغستن ما يصل إلى 100 مرة أطول من الفولاذ في الظروف بما في ذلك التآكل ، والتآكل ، والغزل [9].
هل التنغستن كربيد الحديدية؟
الآن ، دعونا نتناول السؤال المركزي: هل التنغستن كربيد الحديدية؟ الجواب هو لا ، كربيد التنغستن ليس فيروس [1].
لفهم السبب ، نحتاج إلى تحديد ما يجعل المادة الحديدية:
- المواد الحديدية هي تلك التي تحتوي على الحديد كمكون رئيسي لها.
- المصطلح 'ferrous ' يأتي من الكلمة اللاتينية 'ferrum ، ' معنى الحديد.
لا يحتوي كربيد التنغستن النقي على أي مكواة ، وبالتالي يتم تصنيفه على أنه غير محرك [1]. وهي تتألف فقط من ذرات التنغستن والكربون في نسبة 1: 1 [3].
تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن كربيد التنغستن نفسه غير محرك ، إلا أن بعض منتجات كربيد التنغستن قد تحتوي على كميات صغيرة من الحديد أو المعادن الأخرى كعوامل ملزمة. ومع ذلك ، فإن هذه الإضافات لا تغير الطبيعة الأساسية غير الحديدية لكربريد التنغستن [1].
تطبيقات كربيد التنغستن
الخصائص الفريدة لكربيد التنغستن تجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات:
1. أدوات القطع: صلابة ومقاومة التآكل تجعلها مثالية لقطع الحفر ، وقطع الطحن ، وأدوات القطع الأخرى [22].
2. التعدين والحفر: يتم استخدام كربيد التنغستن في معدات التعدين وقطع الحفر لاستكشاف النفط والغاز [4].
3. المجوهرات: جعلت متانتها ومقاومة الخدش شائعة في صناعة المجوهرات ، وخاصة بالنسبة لزفاف الرجال [13].
4. جولات الالتفاف الدراسي: كثافة وصلابة كربيد التنغستن تجعلها فعالة في التطبيقات العسكرية [8].
5. الآلات الصناعية: تستفيد مكونات مختلفة في الآلات الصناعية من مقاومة ارتداء التونغستن كربيد وقوتها [8].
مقارنة مع المواد الأخرى
لمزيد من فهم مكان Tungsten Carbide في عالم المواد ، دعنا نقارنها ببعض المعادن والسبائك الشائعة الأخرى:
| صلابة المواد |
(مقياس MOHS) |
الكثافة (G/cm ⊃3 ؛) |
نقطة انصهار (° C) |
| كربيد التنغستن |
9-9.5 |
15.6 |
2870 |
| فُولاَذ |
4-4.5 |
7.85 |
1370-1530 |
| التيتانيوم |
6 |
4.5 |
1668 |
| ذهب |
2.5-3 |
19.3 |
1064 |
| الماس |
10 |
3.5 |
3550 |
كما نرى ، تبرز كربيد التنغستن مع مزيج من الصلابة العالية والكثافة العالية ونقطة انصهار عالية.
عملية التصنيع
يتضمن إنتاج كربيد التنغستن عدة خطوات:
1. تحضير المواد الخام: تتم معالجة خام التنغستن لإنشاء Paratungstate الأمونيوم (APT) [3].
2. إنتاج الأكسيد: يتم حساب APT في درجات حرارة عالية لإنتاج أكسيد التنغستن [3].
3. التخفيض: يتم تقليل أكسيد التنغستن إلى مسحوق المعادن التنغستن في جو الهيدروجين [3].
4. المكربن: يتم خلط مسحوق التنغستن مع الكربون ويتم تسخينه لتشكيل كربيد التنغستن [3].
5. التلبيد: غالبًا ما يتم خلط مسحوق كربيد التنغستن مع الموثق (عادة الكوبالت) ثم يضغط وتسخين لتشكيل قطع صلبة [2].
التحديات والاعتبارات
بينما يوفر Tungsten Carbide العديد من المزايا ، هناك بعض التحديات التي يجب مراعاتها:
1. هشاشة: على الرغم من صلابةها ، يمكن أن يكون كربيد التنغستن هشًا. تحت الضغط الشديد ، قد يصدع أو يتحطم بدلاً من الانحناء [13].
2. التكلفة: عملية إنتاج كربيد التنغستن معقدة وكثيفة الطاقة ، مما يجعلها أغلى من العديد من المواد الأخرى.
3. المخاوف البيئية: يمكن أن يكون للتعدين ومعالجة التنغستن آثار بيئية تحتاج إلى إدارتها بمسؤولية.
4. صعوبة الآلات: بسبب صلابة الشديدة ، يمكن أن يكون كربيد التنغستن صعبًا للآلة أو الشكل بعد التلبد.
آفاق مستقبلية
يبدو مستقبل كربيد التنغستن واعدة ، مع البحث والتطوير المستمر في العديد من المجالات:
1.
2. مواد ربط جديدة: في حين أن الكوبالت هو الموثق الأكثر شيوعًا لكربريد التنغستن ، إلا أن البحث مستمر في مجلدات بديلة يمكن أن تحسن الأداء أو تقلل من التكاليف.
3. التصنيع المضافة: يتم تطوير تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد لكربريد التنغستن ، مما قد يسمح بأشكال أكثر تعقيدًا وانخفاضًا في نفايات المواد.
4. الإنتاج المستدام: بذل الجهود لتطوير أساليب إنتاج أكثر ملاءمة للبيئة وتحسين إعادة تدوير منتجات كربيد التنغستن.
خاتمة
في الختام ، كربيد التنغستن ليس مادة حديدية. إنه مركب فريد من التنغستن والكربون يوفر مزيجًا استثنائيًا من الصلابة والقوة ومقاومة التآكل. في حين أنه يشارك بعض الخصائص مع المواد الحديدية ، مثل القوة والكثافة العالية ، فإن افتقارها إلى محتوى الحديد يضعها بحزم في الفئة غير الحديدية.
الطبيعة غير المحلية لكربيد التنغستن ، إلى جانب خصائصها الرائعة ، تجعلها مادة لا تقدر بثمن في العديد من الصناعات. من أدوات القطع ومعدات التعدين إلى المجوهرات والتطبيقات عالية التقنية ، تواصل Tungsten Carbide إثبات قيمتها.
كبحث والتطوير في هذا المجال ، يمكننا أن نتوقع أن نرى استخدامات أكثر ابتكارًا لكربيد التنغستن في المستقبل. تضمن خصائصه الفريدة أنها ستبقى مادة حاسمة في العديد من التطبيقات الصناعية والتكنولوجية لسنوات قادمة.
الأسئلة المتداولة
1. كيف تقارن صلابة كربيد التنغستن بالمواد الأخرى؟
كربيد التنغستن صعب للغاية ، حيث يحتل المرتبة 9 إلى 9.5 على مقياس MOHS. هذا يجعلها واحدة من أصعب المواد المعروفة ، والثانية فقط إلى الماس (الذي يحتل المرتبة 10 على مقياس MOHS). إنه أصعب بكثير من معظم المعادن ، بما في ذلك الصلب والتيتانيوم [8].
2. هل التنغستن كربيد مغناطيسي؟
كربيد التنغستن النقي ليس مغناطيسي. ومع ذلك ، قد تظهر بعض منتجات كربيد التنغستن خصائص مغناطيسية طفيفة بسبب وجود الكوبالت أو النيكل ، والتي تستخدم غالبًا كمواد ملزمة في عملية التصنيع [11].
3. هل يمكن تغيير حجم حلقات كربيد التنغستن؟
لا ، لا يمكن تغيير حجم حلقات كربيد التنغستن. بسبب الصلابة الشديدة وهندق المادة ، لا يمكن قطع وإعادة تشكيل حلقات كربيد التنغستن مثل حلقات المعادن التقليدية. إذا كانت هناك حاجة إلى حجم مختلف ، فسوف تحتاج إلى استبدال الحلقة [11].
4. هل تونغستن كربيد آمن للارتداء كمجوهرات؟
عموما ، نعم. معظم مجوهرات كربيد التنغستن هي hypoallergenic ، خاصة عندما تكون خالية من الكوبالت. ومع ذلك ، قد يكون بعض الأشخاص حساسين للنيكل ، والذي يستخدم أحيانًا كطرق. من الأفضل دائمًا التحقق من التكوين المحدد للمجوهرات إذا كنت قد عرفت الحساسية المعدنية [11] [13].
5. ما هي مدة الحفاظ على كربيد التنغستن البولندية؟
تشتهر Tungsten Carbide بقدرتها على الحفاظ على تلميعها والتألق لفترة طويلة للغاية. على عكس المعادن الأكثر ليونة التي يمكن أن تخدش وتفقد بريقها ، فإن حلقات كربيد التنغستن ، على سبيل المثال ، يمكن أن تحافظ على مظهرها المصقول لعقود مع الحد الأدنى من الرعاية [13].
الاستشهادات:
[1] https://www.polytechforum.com/metalworking/is-tungsten-carbide-berrous-318627-.htm
[2] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedatasheet.pdf
[3] https://heegermaterials.com/blog/90_how-is-tungsten-carbide-made-.html
[4] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[5] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide-tool.html
[6]
[7] https://www.tungstenworld.com/pages/faq
[8] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[9] https://www.philacarbide.com/properties.php
[10] http://hardmetal-engineering.blogspot.com/2011/
[11] https://www.tungstenrepublic.com/tungsten-carbide-rings-faq.html
[12] https://www.thermalspray.com/questions-tungsten-carbide/
[13] https://tungstentitans.com/pages/faqs
[14]
[15] https://www.reddit.com/r/metallurgy/comments/ub4dg9/question_about_tungsten_carbide_toxicity/
[16] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/
[17]
[18] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[19]
[20] https://stock.adobe.com/search؟k=tungsten
[21] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[22]
[23] https://www.shutterstock.com/search/solid-tungsten-carbide
[24] https://stock.adobe.com/search؟k=tungsten+CarBide
[25] https://www.shutterstock.com/search/tungsten-metal
[26] https://www.carbidetek.com/faqs/
[27] https://tuncomfg.com/about/faq/
[28] https://eternaltungsten.com/frequale-asked-questions-faqs
[29] https://www.tungstenringsco.com/faq
