آیا کاربید تنگستن زنگ زد؟

منوی محتوا

● ماهیت کاربید تنگستن

● مقاومت زنگ زدگی کاربید تنگستن

● خواصی که به مقاومت در برابر خوردگی کمک می کند

● رفتار خوردگی کاربید تنگستن

>> اکسیداسیون درجه حرارت بالا

>> مقاومت در برابر اسید

>> واکنش با هالوژن ها

● عوامل مؤثر بر مقاومت در برابر خوردگی

>> 1 عناصر آلیاژ

>> 2. شرایط محیطی

>> 3 گرمای شدید

>> 4. ناخالصی ها

● برنامه های کاربردی که از مقاومت در برابر خوردگی تونگستن کاربید استفاده می کنند

● مقایسه با سایر مواد

● نگهداری و مراقبت

● تحولات آینده

● پایان

● پرسش

>> 1. آیا می توان جواهرات کاربید تنگستن را در آب پوشید؟

>> 2. چگونه سختی کاربید تنگستن با الماس مقایسه می شود؟

>> 3. آیا کاربید تنگستن مغناطیسی است؟

>> آیا می توان کاربید تنگستن را بازیافت کرد؟

>> 5. آیا کاربید تنگستن برق را انجام می دهد؟

● استنادها:

کاربید تنگستن ماده ای قابل توجه است که به دلیل سختی ، دوام و مقاومت در برابر سایش شناخته شده است. یکی از متداول ترین سؤالات در مورد این ترکیب همه کاره این است که آیا زنگ می زند. برای پاسخ به این سوال و کشف خصوصیات کاربید تنگستن در عمق ، بیایید به ترکیب ، ویژگی ها و برنامه های کاربردی آن بپردازیم.

ماهیت کاربید تنگستن

کاربید تنگستن (WC) یک ترکیب شیمیایی است که از قسمت های مساوی اتم های تنگستن و کربن تشکیل شده است [2]. این یک آلیاژ فلزی نیست بلکه محصول متالورژی پودر است ، جایی که دانه های بسیار ریز تنگستن و کربن در دمای و فشار بالا مخلوط و ذوب می شوند [9].

مقاومت زنگ زدگی کاربید تنگستن

پاسخ کوتاه به اینکه آیا زنگ زدگی کاربید تنگستن خیر نیست ، به معنای سنتی زنگ نمی زند [1]. زنگ زدگی اصطلاحی است که به طور خاص برای خوردگی آهن و آلیاژهای آن مانند فولاد استفاده می شود که در حضور رطوبت و اکسیژن رخ می دهد. از آنجا که کاربید تنگستن حاوی آهن نیست ، نمی تواند به همان روشی که فولاد انجام می دهد زنگ بزند [1].

با این حال ، توجه به این نکته حائز اهمیت است که در حالی که کاربید تنگستن زنگ نمی زند ، می تواند اشکال دیگری از خوردگی یا اکسیداسیون را تحت شرایط خاص تجربه کند [3].

خواصی که به مقاومت در برابر خوردگی کمک می کند

چندین خاصیت کاربید تنگستن به مقاومت عالی آن در برابر خوردگی کمک می کند:

1. ثبات شیمیایی: کاربید تنگستن ماده ای بسیار پایدار است که در دمای طبیعی هوا اکسید نمی شود [3].

2. ساختار کریستالی متراکم: یک ساختار کریستالی شش ضلعی تشکیل می دهد ، که بسیار متراکم و در برابر حمله شیمیایی مقاوم است [3].

نقطه ذوب بالا: با نقطه ذوب 2،870 درجه سانتیگراد (5،200 درجه فارنهایت) ، کاربید تنگستن حتی در شرایط شدید پایدار است [6].

4. لایه اکسید محافظ: در هنگام قرار گرفتن در معرض هوا ، تنگستن یک لایه اکسید بسیار پایدار را تشکیل می دهد که به عنوان یک سپر عمل می کند و از مواد زیرین در برابر اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند [1].

رفتار خوردگی کاربید تنگستن

در حالی که کاربید تنگستن زنگ نمی زند ، کاملاً از همه اشکال حمله شیمیایی مصون نیست. در اینجا شرایطی وجود دارد که تحت آن کاربید تنگستن ممکن است خوردگی یا اکسیداسیون را تجربه کند:

اکسیداسیون درجه حرارت بالا

اکسیداسیون کاربید تنگستن در دمای بین 500-600 درجه سانتیگراد (773-873 K) آغاز می شود [2]. هنگامی که در یک فضای حاوی اکسیژن به این دما گرم می شود ، واکنش نشان می دهد که تری اکسید تنگستن (WO₃) تشکیل می شود [3].

مقاومت در برابر اسید

کاربید تنگستن در برابر بیشتر اسیدها بسیار مقاوم است. در آب ، اسید هیدروکلریک یا اسید سولفوریک حل نمی شود. با این حال ، می توان آن را با ترکیبی از اسید هیدروفلوئوریک و اسید نیتریک (HF/HNO₃) بالاتر از دمای اتاق مورد حمله قرار داد [2].

واکنش با هالوژن ها

کاربید تنگستن با گاز فلورین در دمای اتاق و با کلر در دمای بالاتر از 400 درجه سانتیگراد (673 K) واکنش نشان می دهد [2].

عوامل مؤثر بر مقاومت در برابر خوردگی

در حالی که کاربید خالص تنگستن در برابر خوردگی بسیار مقاوم است ، چندین عامل می توانند بر رفتار خوردگی آن تأثیر بگذارند:

1 عناصر آلیاژ

هنگامی که تنگستن با سایر فلزات که مستعد زنگ زدگی هستند آلیاژ می شود ، آلیاژ حاصل ممکن است مستعد اکسیداسیون و لکه دار شدن باشد [5].

2. شرایط محیطی

قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در محیط هایی با رطوبت بالا و میزان اکسیژن ممکن است خوردگی در آلیاژهای کاربید تنگستن را تسهیل کند [5].

3 گرمای شدید

در دمای بین 600 درجه سانتیگراد تا 800 درجه سانتیگراد ، تنگستن خالص ممکن است اکسیداسیون و لکه دار شود [5].

4. ناخالصی ها

اگر کاربید تنگستن حاوی ناخالصی مانند آهن باشد ، این ناخالصی ها ممکن است هنگام قرار گرفتن در معرض آب و اکسیژن زنگ بزنند [5].

برنامه های کاربردی که از مقاومت در برابر خوردگی تونگستن کاربید استفاده می کنند

مقاومت در برابر خوردگی استثنایی کاربید تنگستن ، آن را به یک ماده ایده آل برای کاربردهای مختلف تبدیل می کند:

1. جواهرات: حلقه های کاربید تنگستن به دلیل دوام و مقاومت در برابر لکه دار شدن محبوب هستند [5].

2. ابزارهای برش: توانایی آن در حفظ یکپارچگی ساختاری در دماهای بالا ، آن را برای ابزارهای برش مورد استفاده در محیط های پر سرعت و درجه حرارت بالا مناسب می کند [3].

3. اجزای صنعتی: کاربید تنگستن در بخش هایی استفاده می شود که باید در برابر اشکال مختلف سایش ، از جمله فرسایش کشویی و خوردگی مقاومت کند [8].

4. حفاری هوافضا و روغن: دوام و مقاومت در برابر خوردگی آن ، آن را در محیط های خواستار مانند توربین های هوافضا و تجهیزات حفاری روغن ارزشمند می کند [4].

5. الکترونیک: کاربید تنگستن به دلیل ثبات و هدایت آن در لوله های اشعه ایکس و الکترودها استفاده می شود [5].

مقایسه با سایر مواد

برای درک بهتر مقاومت خوردگی کاربید تنگستن ، بیایید آن را با برخی از مواد مشترک دیگر مقایسه کنیم: سختی

مواد	مقاومت در برابر خوردگی	(مقیاس MOHS)	نقطه ذوب (درجه سانتیگراد)
کاربید تنگستن	عالی	9.0-9.5	2،870
فولاد	فقیر (به راحتی زنگ زد)	4-4.5	1،370-1،530
تیتانیوم	عالی	6.0	1،668
الومینیوم	خوب	2.5-3.0	660

همانطور که می بینیم ، کاربید تنگستن از نظر مقاومت در برابر خوردگی و سختی بسیاری از مواد مشترک را فراتر می برد ، در حالی که دارای یک نقطه ذوب فوق العاده بالا است.

نگهداری و مراقبت

با وجود مقاومت در برابر خوردگی عالی ، مراقبت مناسب می تواند به حفظ ظاهر و یکپارچگی موارد کاربید تنگستن کمک کند:

1. تمیز کردن منظم: وسایل کاربید تنگستن را با صابون و آب خفیف تمیز کنید تا خاک و روغن از بین برود.

2. از مواد شیمیایی خشن خودداری کنید: در حالی که در برابر بسیاری از مواد شیمیایی مقاوم هستند ، بهتر است از قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در اسیدهای قوی یا پایه جلوگیری کنید.

3. ذخیره سازی: وسایل کاربید تنگستن را در یک مکان خشک ذخیره کنید تا در معرض رطوبت به حداقل برسد.

4. پولیش: اگر لکه دار شدن رخ دهد ، جلا دادن ملایم اغلب می تواند درخشش اصلی را بازگرداند.

تحولات آینده

تحقیقات در مورد کاربید تنگستن ادامه می یابد ، دانشمندان و مهندسان که روی آن کار می کنند:

1. بهبود فرآیند تولید برای تقویت خلوص و عملکرد.

2. توسعه کامپوزیت های جدید کاربید تنگستن با مقاومت در برابر خوردگی حتی بهتر.

3. کاوش در برنامه های جدید در فن آوری های نوظهور ، مانند انرژی تجدید پذیر و اکتشاف فضایی.

پایان

در پایان ، کاربید تنگستن به معنای سنتی زنگ نمی زند ، زیرا هیچ آهنی ندارد. مقاومت استثنایی آن در برابر خوردگی ، همراه با سختی قابل توجه و پایداری با دمای بالا ، آن را به یک ماده ارزشمند در بسیاری از کاربردهای صنعتی و مصرف کننده تبدیل می کند. در حالی که می تواند در شرایط شدید اکسیداسیون را تجربه کند ، کاربید تنگستن یکی از با دوام ترین و مواد مقاوم در برابر خوردگی در دسترس است.

از آنجا که ما همچنان به مرزهای علم مادی فشار می آوریم ، کاربید تنگستن به عنوان شهادت نبوغ انسان است و راه حل هایی را برای چالش ها در صنایع مختلف فراهم می کند. خصوصیات منحصر به فرد آن اطمینان حاصل می کند که برای سالهای آینده یک ماده مهم در چشم انداز فناوری ما باقی خواهد ماند.

پرسش

1. آیا می توان جواهرات کاربید تنگستن را در آب پوشید؟

بله ، جواهرات کاربید تنگستن را می توان با خیال راحت در آب پوشید. در هنگام قرار گرفتن در معرض آب ، زنگ زده و لکه دار نمی شود و آن را برای سایش روزمره از جمله شنا و دوش گرفتن ایده آل می کند [5].

2. چگونه سختی کاربید تنگستن با الماس مقایسه می شود؟

کاربید تنگستن بسیار سخت است و در مقیاس Mohs در رتبه 9.0-9.5 قرار دارد. در حالی که این امر آن را به یکی از سخت ترین مواد موجود تبدیل می کند ، اما هنوز هم نرم تر از الماس است که در مقیاس Mohs 10 قرار دارد [2].

3. آیا کاربید تنگستن مغناطیسی است؟

نه ، کاربید تنگستن مغناطیسی نیست. این خاصیت ، همراه با مقاومت در برابر خوردگی آن ، آن را برای استفاده در محیط هایی که مواد مغناطیسی می توانند باعث تداخل شوند ، مناسب می کند [4].

آیا می توان کاربید تنگستن را بازیافت کرد؟

بله ، کاربید تنگستن قابل بازیافت است. فرآیندهای تخصصی برای بازیابی و پردازش مجدد کاربید تنگستن ، به ویژه از ابزارها و اجزای صنعتی وجود دارد [2].

5. آیا کاربید تنگستن برق را انجام می دهد؟

بله ، کاربید تنگستن دارای مقاومت الکتریکی نسبتاً کم در حدود 0.2 میکرو میکرومتر است که با برخی از فلزات قابل مقایسه است. این باعث می شود در برخی از کاربردهای الکتریکی مفید باشد [2].

استنادها:

[1] https://www.boyiprototyping.com/materials-guide/does-tungsten-rust/

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

[3] https://www.allied-matial.co.jp/fa/techinfo/tungsten_carbide/features.html

[4] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide

[5] https://kdmfab.com/does-tungsten-rust/

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

[7] https://www.hpnonline.com/sterile-processing/article/55233008/tungsten-carbide-versus-villains-is-it-rust-or-corrosionion

[8] http://www.tungsten-carbide.com.cn

[9] http://www.chinatungsten.com/tungsten-carbide/properties-of-tungsten-carbide.html