منوی محتوا
● آشنایی با کاربید تنگستن
● سنتز کاربید تنگستن
● خصوصیات فیزیکی کاربید تنگستن
● خصوصیات شیمیایی و واکنش پذیری
● برنامه های کاربید تنگستن
● کاربید تنگستن سیمان
● بازیافت کاربید تنگستن
● ملاحظات ایمنی
● کاربردهای صنعتی
● پایان
● پرسش
>> 1. سختی کاربید تنگستن چیست؟
>> 2. چگونه کاربید تنگستن سنتز می شود؟
>> 3. کاربردهای اصلی کاربید تنگستن چیست؟
>> 4. آیا کاربید تنگستن با اسیدها واکنشی دارد؟
>> 5. هنگام کار با کاربید تنگستن چه اقدامات احتیاطی را باید انجام داد؟
● استنادها:
کاربید تنگستن ، که به دلیل سختی و دوام استثنایی شناخته شده است ، ترکیبی از تنگستن و کربن است. این ماده به طور گسترده ای در ابزارهای برش ، قطعات مقاوم در برابر سایش و سایر کاربردها مورد استفاده قرار می گیرد که در آن مقاومت و مقاومت بالا در برابر سایش بسیار مهم است. درک واکنش پذیری کاربید تنگستن برای کار با ایمن و استفاده مؤثر در فرآیندهای مختلف صنعتی ضروری است.
آشنایی با کاربید تنگستن
کاربید تنگستن (WC) یک ماده متراکم و فلزی مانند با نقطه ذوب بالا تقریباً 2870 درجه سانتیگراد و یک نقطه جوش از 6000 درجه سانتیگراد است. این تقریباً سه برابر سفت و سخت از فولاد است و مدول یک جوان از 530 تا 700 GPA است. کاربید تنگستن نیز دو برابر متراکم از فولاد است ، با چگالی حدود 15.63 گرم در سانتی متر 2 ؛.
سنتز کاربید تنگستن
کاربید تنگستن را می توان از طریق چندین روش سنتز کرد:
1. واکنش تنگستن با کربن: این شامل گرم کردن فلز تنگستن با کربن در دمای بین 1400 درجه سانتیگراد و 2000 درجه سانتیگراد است.
2. واکنش با تری اکسید تنگستن (WO₃): WO₃ را می توان با گرافیت در 900 درجه سانتیگراد یا در هیدروژن در دمای 670 درجه سانتیگراد واکنش نشان داد ، و به دنبال آن کربن سازی در آرگون در دمای 1000 درجه سانتیگراد.
3. رسوب بخار شیمیایی (CVD): روشها شامل واکنش هگزاکلرید تنگستن با متان و هیدروژن در دمای 670 درجه سانتیگراد یا هگزا فلوراید تنگستن با متانول و هیدروژن در 350 درجه سانتیگراد است.
خصوصیات فیزیکی کاربید تنگستن
کاربید تنگستن به دلیل خصوصیات بدنی خود مشهور است:
- سختی: در مقیاس Mohs در حدود 9.0 تا 9.5 قرار دارد و سختی ویکرز تقریباً 2600 دارد.
- هدایت حرارتی: دارای هدایت حرارتی 110 W/(M · K) است.
- انبساط حرارتی: ضریب انبساط حرارتی 5.5 میکرومتر در متر · K است.
خصوصیات شیمیایی و واکنش پذیری
کاربید تنگستن چندین خاصیت شیمیایی قابل توجه را به نمایش می گذارد:
- اکسیداسیون: در دمای 500-600 درجه سانتیگراد اکسید می شود.
- حلالیت: در آب نامحلول است اما در مخلوطی از اسید نیتریک و اسید هیدروفلوئوریک محلول است.
- واکنش پذیری: با فلوئور در دمای اتاق و با کلر بالاتر از 400 درجه سانتیگراد واکنش شدید نشان می دهد.
برنامه های کاربید تنگستن
به دلیل سختی و مقاومت در برابر سایش ، کاربید تنگستن در:
- ابزارهای برش: دریل ، تیغه اره و ابزار فرز.
-قطعات مقاوم در برابر سایش: نازل ، یاتاقان و روکش های مقاوم در برابر سایش.
- جواهرات: به دلیل دوام آن در نوارهای عروسی و سایر جواهرات استفاده می شود.
کاربید تنگستن سیمان
کاربید تنگستن سیمانی ، که اغلب با کبالت به عنوان چسب مخلوط می شود ، برای تقویت سختی آن ضمن حفظ سختی استفاده می شود. این کامپوزیت به طور گسترده در ابزارهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.
بازیافت کاربید تنگستن
بازیافت کاربید تنگستن جنبه مهمی از چرخه عمر آن است. یک روش مؤثر فرآیند اکسیداسیون است که شامل واکنش به کاربید تنگستن زباله با اکسیژن برای تشکیل اکسیدهای تنگستن و کبالت است. این اکسیدها سپس با قلیایی ها برای تولید تنگستات محلول در آب محلول در آب درمان می شوند ، که می تواند از اکسید کبالت جامد جدا شود. این روش کارآمد و سازگار با محیط زیست است ، زیرا زباله ها را کاهش می دهد و از منابع با ارزش تنگستن استفاده می کند [2] [7].
ملاحظات ایمنی
دست زدن به کاربید تنگستن به دلیل واکنش احتمالی آن با مواد شیمیایی خاص و سختی آن ، نیاز به احتیاط دارد ، که در صورت سوء استفاده می تواند باعث آسیب شود. کارگران برای جلوگیری از قرار گرفتن در معرض باید از تجهیزات محافظ ، از جمله دستگاه تنفس ، دستکش و عینک ایمنی استفاده کنند. از سیستم های تهویه باید برای به حداقل رساندن استنشاق گرد و غبار استفاده شود و لباس های آلوده روزانه باید تغییر یابد [4].
کاربردهای صنعتی
کاربید تنگستن به دلیل خاصیت استثنایی در صنایع مختلف استفاده می شود:
- هوافضا و حمل و نقل هوایی: پوشش های کاربید تنگستن از اجزای موتور بحرانی از سایش و فرسایش محافظت می کنند [5].
- تولید نفت و گاز: با تأمین مقاومت سایش و محافظت از خوردگی ، عمر تجهیزات حفاری و اجزای تولید را گسترش می دهد [5].
- تولید: در ابزارهای برش و اجزای سایش برای بهبود راندمان عملیاتی استفاده می شود [5].
پایان
کاربید تنگستن یک ماده فوق العاده سخت و همه کاره با طیف گسترده ای از برنامه ها است. واکنش پذیری آن ، به ویژه با فلوئور و کلر ، نیاز به رسیدگی دقیق دارد. درک سنتز آن ، خصوصیات فیزیکی و رفتار شیمیایی برای بهینه سازی استفاده از آن در صنایع مختلف بسیار مهم است.
پرسش
1. سختی کاربید تنگستن چیست؟
Tungsten Carbide دارای سختی Mohs از 9.0 تا 9.5 و سختی ویکرز تقریباً 2600 است.
2. چگونه کاربید تنگستن سنتز می شود؟
کاربید تنگستن را می توان با واکنش تنگستن با کربن در دماهای بالا ، با استفاده از تری اکسید تنگستن با گرافیت یا از طریق روشهای رسوب بخار شیمیایی سنتز کرد.
3. کاربردهای اصلی کاربید تنگستن چیست؟
کاربید تنگستن به دلیل سختی و دوام آن در درجه اول در ابزارهای برش ، قطعات مقاوم در برابر سایش و جواهرات استفاده می شود.
4. آیا کاربید تنگستن با اسیدها واکنشی دارد؟
کاربید تنگستن در اکثر اسیدها نامحلول است اما می تواند با ترکیبی از اسید نیتریک و اسید هیدروفلوئوریک حل شود.
5. هنگام کار با کاربید تنگستن چه اقدامات احتیاطی را باید انجام داد؟
هنگام دست زدن به کاربید تنگستن ، پوشیدن دنده های محافظ و جلوگیری از قرار گرفتن در معرض فلوئور یا کلر مهم است ، زیرا می تواند با این مواد به شدت واکنش نشان دهد.
استنادها:
[1] https://repository.up.ac.za/bitstream/handle/2263/24896/04Chapter4.pdf؟ پس
[2] https://www.carbide-part.com/blog/oxidation-recycling-tungsten-carbide/
[3] https://www.zhongbocarbide.com/does-tungsten-carbide-react-with-anyothing.html
[4] https://www.safetyandhealthmagazine.com/articles/worksafely-with-tungsten-carbide-2
[5] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[6] https://cameochemicals.noaa.gov/chemical/21205
[7] https://www.carbide-products.com/blog/oxidation-recycling-tungsten-carbide/
[8] https://www.techmet-carbide.com/customer/content٪20pages/resource٪20page/sds.pdf
[9] https://www.samaterials.com/content/application-of-tungsten-in-modern-industress.html
[10] https://www.allied-matial.co.jp/fa/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[11] https://www.frontiersin.org/journals/materials/articles/10.3389/fmats.2021.645612/full
[12] https://www.webelements.com/tungsten/chemistry.html
[13] https://int-enviroguard.com/blog/tungsten-carbide-exposure-are-your-workers-at-risk/
[14] https://www.carbide-part.com/blog/comprehent-analysis-of-the-advantages-of-tungsten-carbide-applications/
[15] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[16] https://www.retopz.com/understanding-the-oxidation-2tistance-of-tungsten-carbide-an-explanatory-overview/
[17] https://nj.gov/health/eoh/rtkweb/document/fs/1960.pdf
[18] https://www.ipsceramics.com/wp-content/uploads/2022/01/hsds-14-tungsten-carbide-issue-1.pdf
[19] https://eurobalt.net/blog/2022/03/28/all-the-applications-of-tungsten-carbide/
[20] https://www.axcelis.com/wp-content/uploads/2019/02/hsieh_iit2016.pdf
