क्या टंगस्टन कार्बाइड एक प्राथमिक पदार्थ है?

सामग्री मेनू

● प्राथमिक पदार्थों का परिचय

● टंगस्टन कार्बाइड की ऐतिहासिक पृष्ठभूमि

● टंगस्टन कार्बाइड की रचना

>> क्रिस्टल की संरचना

● टंगस्टन कार्बाइड का संश्लेषण

>> 1। प्रत्यक्ष कार्बोराइजेशन

>> 2। द्रव बिस्तर प्रक्रिया

>> 3। रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी)

● टंगस्टन कार्बाइड के गुण

>> 1। यांत्रिक गुण

>> 2। थर्मल और विद्युत चालकता

>> 3। संक्षारण प्रतिरोध

● टंगस्टन कार्बाइड के आवेदन

>> 1। औद्योगिक काटने के उपकरण

>> 2। एयरोस्पेस और रक्षा

>> 3। चिकित्सा उपकरण

>> 4। ऊर्जा क्षेत्र

● पर्यावरणीय और आर्थिक विचार

>> 1। खनन प्रभाव

>> 2। रीसाइक्लिंग तकनीक

● चुनौतियां और नवाचार

>> 1। भंगुरता और क्रूरता व्यापार बंद

>> 2। 3 डी प्रिंटिंग

>> 3। सतत विकल्प

● बाजार के रुझान और भविष्य के दृष्टिकोण

● निष्कर्ष

● उपवास

>> 1। टंगस्टन कार्बाइड की तुलना कठोरता में हीरे से कैसे होती है?

>> 2। क्या टंगस्टन कार्बाइड को वेल्डेड या मरम्मत किया जा सकता है?

>> 3। कोबाल्ट को टंगस्टन कार्बाइड में एक बांधने की मशीन के रूप में क्यों इस्तेमाल किया जाता है?

>> 4। टंगस्टन कार्बाइड चुंबकीय है?

>> 5। उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों में टंगस्टन कार्बाइड के उपयोग को क्या सीमित करता है?

● उद्धरण:

टंगस्टन कार्बाइड, रासायनिक सूत्र WC के साथ, एक यौगिक है जिसमें टंगस्टन और कार्बन परमाणु होते हैं। यह अपनी असाधारण कठोरता, पहनने के प्रतिरोध और उच्च पिघलने बिंदु के लिए प्रसिद्ध है, जिससे यह विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण सामग्री बन जाता है। हालांकि, सवाल है कि क्या टंगस्टन कार्बाइड एक प्राथमिक पदार्थ है, जो एक प्राथमिक पदार्थ और टंगस्टन कार्बाइड की रचना का गठन करने की समझ की आवश्यकता है।

प्राथमिक पदार्थों का परिचय

एक प्राथमिक पदार्थ एक शुद्ध रासायनिक पदार्थ है जिसमें केवल एक प्रकार का परमाणु होता है, जो इसकी परमाणु संख्या से प्रतिष्ठित होता है। उदाहरणों में ऑक्सीजन (O₂), कार्बन (C), और Tungsten (W) जैसे तत्व शामिल हैं। ये पदार्थ एक ही तत्व के परमाणुओं से बने होते हैं, जो अणुओं में एक साथ बंधे हो सकते हैं या मुक्त परमाणुओं के रूप में मौजूद हैं। इसके विपरीत, टंगस्टन कार्बाइड जैसे एक यौगिक में दो या दो से अधिक तत्व होते हैं जो निश्चित अनुपात में रासायनिक रूप से बंधे होते हैं।

टंगस्टन कार्बाइड की ऐतिहासिक पृष्ठभूमि

टंगस्टन कार्बाइड को पहली बार 19 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी मोइसान द्वारा संश्लेषित किया गया था, जिन्होंने टंगस्टन और कार्बन को एक इलेक्ट्रिक भट्टी में जोड़ा था। हालांकि, 1920 के दशक तक इसकी औद्योगिक क्षमता का एहसास नहीं किया गया था जब जर्मन वैज्ञानिकों ने कोबाल्ट बाइंडर्स के साथ सिंटर टंगस्टन कार्बाइड के तरीके विकसित किए, जिससे टूल काटने के लिए पर्याप्त सामग्री पैदा हुई। 1930 के दशक तक, इसने धातु के उद्योगों में क्रांति ला दी, उच्च परिशुद्धता मशीनिंग में पारंपरिक स्टील उपकरणों की जगह।

टंगस्टन कार्बाइड की रचना

टंगस्टन कार्बाइड का गठन टंगस्टन (डब्ल्यू) और कार्बन (सी) परमाणुओं को 1: 1 दाढ़ अनुपात में मिलाकर किया जाता है। औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले सबसे आम रूप में लगभग 94% टंगस्टन और वजन से 6% कार्बन होता है। यह रचना पुष्टि करती है कि टंगस्टन कार्बाइड एक यौगिक है, न कि एक प्राथमिक पदार्थ, क्योंकि इसमें दो अलग -अलग तत्व होते हैं जो रासायनिक रूप से एक क्रिस्टलीय संरचना में बंधे होते हैं।

क्रिस्टल की संरचना

टंगस्टन कार्बाइड में एक हेक्सागोनल क्रिस्टल जाली (चित्रा 2) है, जहां प्रत्येक टंगस्टन परमाणु छह कार्बन परमाणुओं से घिरा हुआ है। यह व्यवस्था इसकी असाधारण कठोरता और स्थिरता में योगदान देती है।

टंगस्टन कार्बाइड का संश्लेषण

1। प्रत्यक्ष कार्बोराइजेशन

प्राथमिक विधि में हाइड्रोजन वातावरण में 1,400-2,000 डिग्री सेल्सियस पर कार्बन (जैसे, ग्रेफाइट) के साथ टंगस्टन धातु या पाउडर को गर्म करना शामिल है। प्रतिक्रिया है:

डब्ल्यू+सी → डब्ल्यूसी

यह प्रक्रिया ठीक टंगस्टन कार्बाइड पाउडर का उत्पादन करती है, जिसे बाद में कोबाल्ट (6-12%) जैसे बाइंडरों के साथ मिलाया जाता है और उच्च दबाव में पाप किया जाता है।

2। द्रव बिस्तर प्रक्रिया

एक कम तापमान विकल्प एक सीओ/सीओ and गैस मिश्रण और हाइड्रोजन के साथ एक द्रवित बेड रिएक्टर का उपयोग करता है। यह विधि ऊर्जा की खपत को कम करती है और समान कण आकार का उत्पादन करती है।

3। रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी)

सीवीडी तकनीक सब्सट्रेट पर टंगस्टन कार्बाइड कोटिंग्स जमा करती है, एयरोस्पेस घटकों के लिए पहनने के लिए प्रतिरोधी सतह बनाने के लिए आदर्श है।

टंगस्टन कार्बाइड के गुण

1। यांत्रिक गुण

- कठोरता: ~ 9 की मोहन कठोरता (डायमंड के 10 की तुलना में)।

- पिघलने बिंदु: 2,870 डिग्री सेल्सियस, अधिकांश धातुओं से अधिक।

- यंग का मापांक: 530-700 जीपीए, स्टील की तुलना में तीन गुना स्टिफ़र।

- घनत्व: 15.6 ग्राम/cm³, यूरेनियम के लिए तुलनीय।

2। थर्मल और विद्युत चालकता

अपनी कठोरता के बावजूद, टंगस्टन कार्बाइड बिजली (कांस्य के समान) और कुशलता से गर्मी का संचालन करता है, जिससे यह विद्युत निर्वहन मशीनिंग (ईडीएम) के लिए उपयुक्त है।

3। संक्षारण प्रतिरोध

यह 600 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर ऑक्सीकरण का विरोध करता है और उच्च सांद्रता में हाइड्रोफ्लोरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड को छोड़कर, अधिकांश एसिड के लिए निष्क्रिय है।

टंगस्टन कार्बाइड के आवेदन

1। औद्योगिक काटने के उपकरण

- ड्रिल बिट्स: टंगस्टन कार्बाइड-इत्तला दे दी गई ड्रिल (चित्रा 5) अपघर्षक वातावरण में 100x द्वारा आउटस्ट स्टील।

- मिलिंग इंसर्ट: मशीनिंग टाइटेनियम के लिए उपयोग किया जाता है और एयरोस्पेस विनिर्माण में इनको।

2। एयरोस्पेस और रक्षा

- रॉकेट नोजल: प्रोपल्शन सिस्टम में अत्यधिक तापमान का सामना करता है।

- कवच-भेदी गोला-बारूद: प्रवेशकर्ताओं के लिए WC के घनत्व और कठोरता का उपयोग करता है।

3। चिकित्सा उपकरण

- सर्जिकल स्केलपेल: स्टेनलेस स्टील की तुलना में शार्पर और अधिक टिकाऊ।

- आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण: संयुक्त प्रतिस्थापन में पहनने के प्रतिरोध के लिए डब्ल्यूसी के साथ लेपित।

4। ऊर्जा क्षेत्र

-ऑयल ड्रिलिंग इंसर्ट: WC-COADED DRILL BITS गहरी-अच्छी तरह से अन्वेषण में डाउनटाइम को कम करता है।

- परमाणु नियंत्रण छड़: उच्च न्यूट्रॉन अवशोषण दक्षता।

पर्यावरणीय और आर्थिक विचार

1। खनन प्रभाव

टंगस्टन खनन, मुख्य रूप से चीन में (वैश्विक आपूर्ति का 85%), वनों की कटाई और जल प्रदूषण के बारे में चिंताओं को बढ़ाता है। रीसाइक्लिंग WC स्क्रैप 95% सामग्री को प्राप्त करता है, जो वर्जिन अयस्क पर निर्भरता को कम करता है।

2। रीसाइक्लिंग तकनीक

- जिंक प्रक्रिया: WC पाउडर को अलग करने के लिए कोबाल्ट बाइंडर्स को भंग कर देता है।

- प्रत्यक्ष पुन: उपयोग: कुचल डब्ल्यूसी स्क्रैप नए उपकरणों में फिर से सिंटर है।

चुनौतियां और नवाचार

1। भंगुरता और क्रूरता व्यापार बंद

WC की उच्च कठोरता भंगुरता के साथ आती है। नैनोस्ट्रक्चर डब्ल्यूसी (अनाज आकार <100 एनएम) जैसे नवाचार कठोरता का त्याग किए बिना फ्रैक्चर क्रूरता में सुधार करते हैं।

2। 3 डी प्रिंटिंग

Additive विनिर्माण जटिल WC भागों को सक्षम बनाता है, जैसे कि हल्के एयरोस्पेस घटकों के लिए जाली संरचनाएं।

3। सतत विकल्प

शोधकर्ता पारंपरिक डब्ल्यूसी-कोबाल्ट कंपोजिट में विषाक्तता की चिंताओं को दूर करने के लिए कोबाल्ट-मुक्त बाइंडर्स (जैसे, निकल, लोहा) विकसित कर रहे हैं।

बाजार के रुझान और भविष्य के दृष्टिकोण

वैश्विक टंगस्टन कार्बाइड बाजार में 6.2% सीएजीआर (2023–2030) बढ़ने का अनुमान है, जो मोटर वाहन और नवीकरणीय ऊर्जा क्षेत्रों की मांग से प्रेरित है। प्रमुख खिलाड़ियों में सैंडविक एबी, केनेमेटल और मित्सुबिशी सामग्री शामिल हैं।

निष्कर्ष

टंगस्टन कार्बाइड असमान रूप से एक यौगिक है, न कि एक प्राथमिक पदार्थ। इसके बेजोड़ गुणों ने निर्माण से लेकर हेल्थकेयर तक उद्योगों में अपनी भूमिका को मजबूत किया है। नैनो टेक्नोलॉजी और सस्टेनेबिलिटी प्रगति में प्रगति के रूप में, टंगस्टन कार्बाइड इंजीनियरिंग चुनौतियों पर काबू पाने में अपरिहार्य रहेगा।

उपवास

1। टंगस्टन कार्बाइड की तुलना कठोरता में हीरे से कैसे होती है?

जबकि डायमंड सबसे कठिन प्राकृतिक सामग्री (मोह्स 10) है, टंगस्टन कार्बाइड ~ 9 पर रैंक करता है, जो हीरे के उपकरणों की निषेधात्मक लागत के बिना अधिकांश औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

2। क्या टंगस्टन कार्बाइड को वेल्डेड या मरम्मत किया जा सकता है?

नहीं -इसकी चरम कठोरता वेल्डिंग को अव्यवहारिक बनाती है। क्षतिग्रस्त WC घटकों को आमतौर पर प्रतिस्थापित या पुनर्नवीनीकरण किया जाता है।

3। कोबाल्ट को टंगस्टन कार्बाइड में एक बांधने की मशीन के रूप में क्यों इस्तेमाल किया जाता है?

कोबाल्ट डब्ल्यूसी अनाज के बीच अंतराल को भरकर, दरार के प्रसार को रोकने के लिए क्रूरता को बढ़ाता है। हालांकि, निकेल जैसे विकल्प पर्यावरण के अनुकूल उत्पादन के लिए कर्षण प्राप्त कर रहे हैं।

4। टंगस्टन कार्बाइड चुंबकीय है?

शुद्ध WC गैर-चुंबकीय है, लेकिन कोबाल्ट-बंधुआ वेरिएंट कोबाल्ट सामग्री के कारण मामूली चुंबकत्व का प्रदर्शन करते हैं।

5। उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों में टंगस्टन कार्बाइड के उपयोग को क्या सीमित करता है?

500 ° C से ऊपर, WC धीरे -धीरे ऑक्सीकरण करता है। ऑक्सीकरण प्रतिरोध में सुधार के लिए क्रोमियम कार्बाइड जैसे कोटिंग्स लागू की जाती हैं।

उद्धरण:

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