قائمة المحتوى
● مقدمة إلى Tungsten و Tungsten Carbide
>> ما هو التنغستن؟
>> ما هو كربيد التنغستن؟
● التكوين والهيكل
● الخصائص الفيزيائية والميكانيكية
>> صلابة
>> كثافة
>> نقطة الانصهار
>> الموصلية الحرارية والكهربائية
>> صلابة وهشاشة
● عمليات التصنيع
>> إنتاج التنغستن
>> إنتاج كربيد التنغستن
● التطبيقات
>> يستخدم التنغستن
>> يستخدم Tungsten Carbide
● مقارنة التكلفة
● اعتبارات البيئة والسلامة
● الجدول الملخص: التنغستن مقابل التنغستن كربيد
● خاتمة
● الأسئلة المتداولة (الأسئلة الشائعة)
>> 1. ما هو الفرق الرئيسي بين التنغستن وكربيد التنغستن؟
>> 2. هل يمكن استخدام كربيد التنغستن للتطبيقات الكهربائية مثل التنغستن؟
>> 3. لماذا هو كربيد التنغستن أصعب بكثير من التنغستن؟
>> 4. هل كربيد التنغستن أغلى من التنغستن؟
>> 5. هل تنغستن وكربيد التنغستن آمن للتعامل مع؟
● الاستشهادات:
التنغستن و غالبًا ما يتم ذكر كربريد التنغستن في كثير من الأحيان معًا بسبب أسمائهما ذات الصلة والعنصر المشترك ، التنغستن. ومع ذلك ، فهي تختلف اختلافًا كبيرًا في التكوين والخصائص الفيزيائية والصلابة والتطبيقات والتكلفة. تستكشف هذه المقالة هذه الاختلافات بعمق ، مما يوفر فهمًا شاملاً للخصائص والاستخدامات الفريدة لكل مادة.
مقدمة إلى Tungsten و Tungsten Carbide
ما هو التنغستن؟
التنغستن (الرمز الكيميائي W ، الرقم الذري 74) هو عنصر معدني نقي معروف بكثافة استثنائية ، صلابة ، وأعلى نقطة انصهار في جميع المعادن عند 3422 درجة مئوية (6،192 درجة فهرنهايت). إنه معدن رمادي أبيض مع توصيل حراري وكهربائي ممتاز ومقاوم للغاية للتآكل والارتداء. تم العثور على التنغستن بشكل طبيعي في المعادن مثل Wolframite و Scheelite ويتم استخلاصه من خلال عمليات التكرير المعقدة.
ما هو كربيد التنغستن؟
كربيد التنغستن (الصيغة الكيميائية WC) عبارة عن مركب كيميائي يتكون من خلال الجمع بين ذرات التنغستن وذرات الكربون في نسبة 1: 1 تقريبًا. إنه مركب من السيراميك المعدني (cermet) غالبًا ما يتم خلطه مع موثق معدني مثل الكوبالت لتعزيز المتانة. تشتهر Tungsten Carbide بأصوبها الشديد ، حيث يحتل المرتبة 9 إلى 9.5 على مقياس Mohs ، والثاني فقط إلى Diamond. يتم تصنيعه من خلال عملية المعادن للمسحوق ويستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية التي تتطلب مقاومة التآكل.
التركيب
| والهيكل |
تركيبة |
هيكل تكوين |
| التنغستن |
عنصر نقي (ث) |
المعدن المكعب المتمحور حول الجسم (BCC) |
| كربيد التنغستن |
مركب التنغستن والكربون (WC) ، غالبًا مع موثق الكوبالت |
مركب سداسي كريستال سيراميك المعادن |
Tungsten هو معدن واحد عناصر ، في حين أن كربيد التنغستن هو مركب يتضمن ذرات الكربون المرتبطة بالتنغستن ، ويشكل بنية شبيهة بالسيراميك. تمنح إضافة الكربون والتجمعات مثل الكوبالت كربيد التنغستن خصائصه الفريدة ، المتميزة عن التنغستن النقي.
الخصائص الفيزيائية والميكانيكية
صلابة
- التنغستن: المعادن الصلبة مع صلابة MOHS من حوالي 7.5 إلى 8 ، على غرار الصلب الصلب.
- كربيد التنغستن: صعب للغاية ، مع صلابة MOHS من 9 إلى 9.5 ، منافسة الماس.
هذا الاختلاف في الصلابة يعني أن كربيد التنغستن يمكنه قطع أو ارتداء العديد من المواد الأخرى ، بما في ذلك التنغستن نفسها ، مما يجعلها مثالية لأدوات القطع والخشفين.
كثافة
- التنغستن: معدن كثيف للغاية ، وكثافة حوالي 19.3 جم/سم 3 ؛ أثقل من الرصاص والحديد.
- كربيد التنغستن: أقل قليلاً من التنغستن ، حوالي 15.6 إلى 15.7 جم/سم 3 ؛ ، ولكن لا يزال أثقل بكثير من الصلب.
تساهم الكثافة العالية في كلتا المادتين في استخدامها في التطبيقات التي تتطلب كتلة في حجم صغير ، مثل الموازنة وعروع الدروع المقذوفات.
نقطة الانصهار
- التنغستن: أعلى نقطة انصهار لأي معدن عند 3422 درجة مئوية (6،192 درجة فهرنهايت).
- كربيد التنغستن: نقطة انصهار عالية تبلغ حوالي 2،870 درجة مئوية (5،198 درجة فهرنهايت) ، أقل من التنغستن ولكنها لا تزال مرتفعة للغاية.
يعكس اختلاف نقطة الانصهار الترابط الذري المختلفة. تتطلب الروابط المعدنية في Tungsten طاقة أكبر لكسرها من السندات التساهمية في كربيد التنغستن.
الموصلية الحرارية والكهربائية
- التنغستن: الموصلية الحرارية الممتازة (~ 173 واط/م · ك) والتوصيل الكهربائي الجيد.
- كربيد التنغستن: الموصلية الحرارية الجيدة (حوالي 110 واط/م · ك) ولكن الموصلية الكهربائية المنخفضة مقارنة بالتنغستن.
إن الموصلية الكهربائية المتفوقة في Tungsten تجعلها ذات قيمة في الاتصالات والخيوط الكهربائية ، في حين أن الموصلية المنخفضة من Tungsten Carbide تحد من استخدامها في التطبيقات الكهربائية.
صلابة وهشاشة
- التنغستن: المزيد من الدكتايل والأقل هش ، وأفضل مقاومة تأثير.
- كربيد التنغستن: صعب للغاية ولكنه هش ، عرضة للتقطيع أو التكسير تحت تأثير شديد.
تتطلب هذه الهشاشة أدوات كربيد التنغستن لاستخدامها بعناية ، وغالبًا مع الدعم أو في أشكال مركبة لمنع الكسر.
عمليات التصنيع
إنتاج التنغستن
يتم استخراج التنغستن من الخامات مثل ولفراميت و scheelite من خلال سلسلة من العمليات الكيميائية التي تنطوي على التحميص ، والترشيح ، والخفض. ثم يتم دمج مسحوق التنغستن المنقى عن طريق التلبيد أو الذوبان ويلقي في الأشكال. نظرًا لنقطة الانصهار العالية ، تتم معالجة التنغستن غالبًا عن طريق المعادن المسحوق بدلاً من الذوبان.
إنتاج كربيد التنغستن
يتم إنتاج كربيد التنغستن عن طريق الجمع بين مسحوق التنغستن مع الكربون الأسود وتسخين الخليط في جو الهيدروجين عند 1400-1600 درجة مئوية. هذه العملية ، التي تسمى المكربن ، تشكل مركب WC. ثم يتم خلط المسحوق مع موثق الكوبالت ويلبس تحت الضغط العالي ودرجة الحرارة لإنتاج أجزاء كثيفة وصعبة.
التطبيقات
يستخدم التنغستن
- خيوط كهربائية: نقطة انصهار عالية في التنغستن والتوصيل الكهربائي تجعلها مثالية للاصطدام المصباح المتوهج وعناصر التدفئة.
- السبائك: إضافة إلى الصلب والمعادن الأخرى لتحسين الصلابة ومقاومة الحرارة في أدوات القطع ومكونات الفضاء.
-التدريع الإشعاعي: يستخدم في التدريع بالأشعة السينية الطبية والصناعية بسبب كثافته وعدم التسمم مقارنة بالقيادة.
- الأوزان والتوازنات: تستخدم في التطبيقات التي تتطلب أوزانًا كثيفة ومدمجة مثل سيارات السباق والطائرات والرابحة.
يستخدم Tungsten Carbide
- أدوات القطع: تستخدم على نطاق واسع في أجزاء الحفر ، وقواطع الطحن ، وشفرات المنشار لأعمال المعادن ، والتعدين ، والبناء بسبب الصلابة الشديدة ومقاومة التآكل.
- أجزاء مقاومة للارتداء: مكونات مثل الفوهات والمحامل وألواح ارتداء في الآلات الصناعية.
- المجوهرات: تستخدم في الحلقات والساعات لمقاومة الخدش والمتانة.
- التطبيقات العسكرية: الذخيرة التي ترتدي الدروع والاختراق بسبب الصلابة والكثافة.
- الأدوات الجراحية: أدوات القطع الدقيقة والشروط.
مقارنة التكلفة
يكون Tungsten Metal أقل تكلفة بشكل عام من كربيد التنغستن ، وذلك في المقام الأول لأن كربيد التنغستن يتطلب خطوات معالجة إضافية ومجلدات الكوبالت. يتقلب سعر كربيد التنغستن مع أسعار الكوبالت والطلب على الأدوات الصناعية. على الرغم من ارتفاع التكلفة ، فإن صلابة Tungsten Carbide المتفوقة ومقاومة التآكل تبرر استخدامها في التطبيقات الصعبة.
اعتبارات البيئة والسلامة
- التنغستن: يعتبر عمومًا آمنًا وغير سامة ، على الرغم من أن غبار التنغستن يمكن أن يكون خطيرًا إذا تم استنشاقه بكميات كبيرة.
- كربيد التنغستن: يمكن أن تسبب مجلدات الكوبالت المستخدمة في كربيد التنغستن ردود فعل حساسية أو مشاكل صحية إذا تم التعامل معها بشكل غير صحيح. بروتوكولات السلامة المناسبة ضرورية أثناء التصنيع والآلات.
الجدول الملخص: التنغستن مقابل تونغستن كربيد
| خاصية |
التنغستن |
التنغستن كربيد |
| تعبير |
المعدن النقي (ث) |
مركب (WC) + موثق الكوبالت |
| صلابة (موس) |
7.5 - 8 |
9 - 9.5 |
| الكثافة (g/cm ⊃3 ؛) |
19.3 |
15.6 - 15.7 |
| نقطة الانصهار (درجة مئوية) |
3422 |
~ 2،870 |
| الموصلية الكهربائية |
عالي |
معتدلة إلى منخفضة |
| صلابة |
عالية (الدكتايل) |
منخفض (هش) |
| الاستخدامات النموذجية |
خيوط ، سبائك ، أوزان |
أدوات القطع وارتداء أجزاء ومجوهرات |
| يكلف |
أدنى |
أعلى |
خاتمة
في الختام ، يخدم التنغستن وكربيد التنغستن ، بينما يرتبط من قبل عنصر التنغستن ، أغراض مختلفة للغاية بسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية المميزة. Tungsten هو معدن كثيف ودكتايل مع أعلى نقطة انصهار في جميع المعادن ، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات ذات درجة الحرارة العالية والكهربائية. من ناحية أخرى ، يعد Tungsten Carbide مركبًا معروفًا بصلابةه الاستثنائية ومقاومة التآكل ، مما يجعله لا غنى عنه في أدوات القطع والآلات الصناعية.
يعتمد الاختيار بين التنغستن وكربيد التنغستن على المتطلبات المحددة للصلابة والصلابة والاستقرار الحراري والتكلفة. يتيح فهم هذه الاختلافات المهندسين والمصنعين والمستهلكين اختيار المواد المناسبة لاحتياجاتهم ، وتحسين الأداء والمتانة.
الأسئلة المتداولة (الأسئلة الشائعة)
1. ما هو الفرق الرئيسي بين التنغستن وكربيد التنغستن؟
الفرق الرئيسي هو أن التنغستن هو عنصر معدني نقي ، في حين أن كربيد التنغستن هو مركب يتكون من ذرات التنغستن وذرات الكربون ، وغالبًا ما يتم خلطه مع الكوبالت. كربيد التنغستن أصعب بكثير وأكثر مقاومة للارتداء ولكنه أيضًا أكثر هشاشة من التنغستن.
2. هل يمكن استخدام كربيد التنغستن للتطبيقات الكهربائية مثل التنغستن؟
لا ، يحتوي كربيد التنغستن على توصيل كهربائي أقل مقارنة بالتنغستن النقي ولا يستخدم عمومًا في التطبيقات الكهربائية. الموصلية الممتازة لـ Tungsten تجعلها مناسبة للخيوط والاتصالات.
3. لماذا هو كربيد التنغستن أصعب بكثير من التنغستن؟
تأتي صلابة Tungsten Carbide من هيكلها البلوري الشبيه بالسيراميك التي تشكلها روابط تساهمية قوية بين تنغستن وذرات الكربون ، في حين أن روابط Tungsten المعدنية أقل صلابة ، مما يجعلها أكثر ليونة.
4. هل كربيد التنغستن أغلى من التنغستن؟
نعم ، تعتبر كربيد التنغستن أكثر تكلفة بشكل عام بسبب عملية التصنيع المعقدة وإضافة مجمعات الكوبالت. ومع ذلك ، فإن صلابةها المتفوقة والمتانة تبرر التكلفة في العديد من التطبيقات الصناعية.
5. هل تنغستن وكربيد التنغستن آمن للتعامل مع؟
التنغستن آمن بشكل عام ، لكن غبار التنغستن يمكن أن يكون ضارًا إذا تم استنشاقه. يحتوي كربيد التنغستن على الكوبالت ، والذي يمكن أن يسبب ردود فعل حساسية أو مشاكل صحية إذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح. احتياطات السلامة ضرورية أثناء التصنيع والآلات.
الاستشهادات:
[1] https://konecarbide.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-differences-explained/
[2] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-vs-carbide-whats-difference-haijun-liu
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[4] https://mirror-polish.com/en/material_knowledge/tungsten/
[5] https://carbideprocors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[6] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-metal
[7] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[8] https://www.mdpi.com/2075-4701/11/12/2035
[9] https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten
[10]
[11] https://www.retopz.com/57-frequale-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[12] https://www.tungstensupply.com/faq.html
[13] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/
[14]
[15] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-image
[16] https://www.thermalspray.com/questions-tungsten-carbide/
[17] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[18] https://www.xometry.com/resources/materials/tungsten-metal/
[19] https://www.gettyimages.com/photos/tungsten-metal
[20] https://periodictable.com/elements/074/pictures.html
[21]
[22] https://www.tungstenworld.com/pages/tungsten-vs-tungsten-carbide
[23] https://www.vanswedenjewelers.com/blogs/education-ideas/tungsten-vs-tungsten-carbide-wedding-bands
[24] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[25] https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten
[26] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[27] https://www.iqsdirectory.com/articles/tungsten/tungsten-metal.html
[28] https://stock.adobe.com/search؟k=tungsten
[29] https://www.shutterstock.com/search/tungsten
[30] https://www.gettyimages.hk/٪E5٪9C٪96٪E7٪89٪87/tungsten-carbide؟page=2
[31] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-vs-carbide-whats-difference-haijun-liu
[32] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1237216/fulltext01.pdf
[33] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide-drill-bits
[34] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/
[35] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide
[36] https://www.aemmetal.com/news/tungsten-vs-tungsten-carbide-guide.html
[37] https://www.embr.com/blogs/news/what-does-tungsten-vs-tungsten-carbide-real-mean
[38]
[39] https://eternaltools.com/blogs/tutorials/tungsten-carbide-an-informative-guide
[40]
