کاربید تنگستن

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
Tungsten carbide
Tungsten carbide milling bits
Tungsten carbide milling bits
شناساگرها
شماره ثبت سی‌ای‌اس ۱۲۰۷۰-۱۲-۱ YesY
خصوصیات
فرمول مولکولی WC
جرم مولی 195.86 g·mol−1
شکل ظاهری Grey-black lustrous solid
چگالی 15.8 g·cm−3 solid
دمای ذوب 2870 °C 5198 °F (3143 K)
دمای جوش
‎6000 °C 10832 °F (6273 K)
انحلال‌پذیری در آب Insoluble.
ساختار
ساختار بلوری دستگاه بلوری هگزاگونال، hP2
گروه فضایی = P6m2 No. 187[۱]
خطرات
طبقه‌بندی ئی‌یو Not listed
ترکیبات مرتبط
دیگر آنیون‌ها Tungsten boride
Tungsten nitride
دیگر کاتیون‌ها Molybdenum carbide
کاربید تیتانیوم
سیلیسیم کاربید
به استثنای جایی که اشاره شده‌است در غیر این صورت، داده‌ها برای مواد به وضعیت استانداردشان داده شده‌اند (در 25 °C (۷۷ °F)، ۱۰۰ kPa)
 YesY (بررسی) (چیست: YesY/N؟)
Infobox references

کاربید تنگستن (به انگلیسی: Tungsten carbide) با فرمول شیمیایی WC یک ترکیب شیمیایی است، که مقدار مساوی از اتم‌های تنگستن و کربن را دارا می‌باشد و جرم مولی آن 195.86 g/mol می‌باشد. اما می‌تواند تحت فشار قرار گرفته و به صورت ابزار آلات صنعتی، ابزار برش و دیگر ابزار استفاذه شود.

تنگستن کاربیت حدوداً دو برابر مستحکمتر از فولاد است، به صورتی که مودول یانگ آن تقریباً 530-700 Gpa می‌باشد[۲][۳] و چگالی ان حدوداً دو برابر فولاد می‌باشد.

جرم مولی آن 195.86 g·mol−۱ می‌باشد. شکل ظاهری این ترکیب، جامد خاکستری سیاه براق است.

تولید[ویرایش]

تنگستن کاربید از واکنش فلز تنگستن با کربن در دمای بین ۱۴۰۰–۲۰۰۰ درجه سانتی گراد بدست می‌آید.[۴]

تنگستن کاربید را همچنین می‌توان با گرم کردن تنگستن اکسید در مجاورت گرافیت در دمای ۹۰۰ درجه سانتی گراد یا در مجاورت هیدروژن در دمای ۶۷۰ سانتی گراد و سپس ترکیب کردن با کربن در آرگون در دمای ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد بدست آورد.[۵]

ویژگی‌های شیمیایی[ویرایش]

دو ترکیب شناخته شده از کربن و تنگستن وجود دارد. تنگستن کاربید و تنگستن سمیکاربید.

هر دو این ترکیب‌ها می‌توانند در پوشش‌های مختلف موجود باشند و مقدار آنها به روش ایجاد پوشش بستگی دارد.[۶]

در دماهای بالا تنگستن کاربید به تنگستن و کربن تجزیه می‌شود و این اتفاق می‌تواند در حین ترمال اسپری دما بالا اتفاق بیافتد.

اکسیداسیون تنگستن کاربید در دمای بین ۵۰۰–۶۰۰ درجه سانتی گراد شروع می‌شود.[۷][۸]

تنگستن کاربید در مقابل اسید مقاوم است و تنها با ترکیب هیدرو فلوئوریک اسید و نیتریک اسید در دماهای بالاتر از دمای اتاق خورده می‌شود.[۹]

خواص فیزیکی[ویرایش]

تنگستن کاربید نقطهٔ ذوب بالایی دارد(۲۸۷۰ درجه سانتی گراد)، نقطهٔ جوش آن در ۶۰۰۰ درجهٔ سانتی گراد اتفاق می‌افتد. در حالتی که فشار برابر با یک اتمسفر باشد، رسانایی گرمایی برابر با 110 W/m.K می‌باشد، و ضریب افزایش طول گرمایی آن ۵٫۵ میکرو متر بر متر در کاوین می‌باشد.[۱۰]

تنگستن کاربید بسیار سخت است، سختی آن در مقیاس موهس حدوداً ۹ می‌باشد.

سرعت موج طولی (سرعت صوت) در داخل یک میلهٔ نازک از تنگستن کاربید 6220 m/s است.[۱۱]

تنگستن کاربید مقاومت الکتریکی کمی دارد (حدود ۰٫۲ میکرو اهم در متر).[۱۲]

تنگستن کاربید با نیکل و کبالت مذاب به صورت آلیاژ ترکیب می‌شود.

ساختار[ویرایش]

دو گونه ساختار برای تنگستن کاربید وجود دارد، ساختار شش وجهی و ساختار مکعبی دمابالا (که ساختار سنگ نمک را دارد). ساختار شش وجهی را می‌توان به صورت یک شبکهٔ بلور شش وجهی ساده تصور نمود به صورتی که اتم‌های فلز به صورت لایه‌های موازی بر روی هم قرار گرفته باشند.[۱۳]

کاربردها[ویرایش]

ابزارهای برنده ای که با رسوب تنگستن-کبالت تولید می‌شوند نسبت به ساییدگی بسیار مقاوم اند و می‌توانند تا دماهای بسیار بالا از خود استحکام نشان دهند.

تیغ‌های تنگستن کاربید معمولاً برای ماشین کاری موادی همچون فولاد و فولاد ضدزنگ، و در مواقعی که ابزارات فولادی آسیب می‌بینند استفاده می‌شوند. زیرا ابزارهای کاربیدی لبهٔ برش تیز بهتری نسبت به ابزارهای فولادی ایجاد می‌کنند، آنها به‌طور کلی پرداخت بهتری ایجاد می‌کنند و به دلیل مقاومت گرمایی اش اجازه ماشین کاری با سرعت بالاتر می‌دهد.[۱۴]

مواد معمولاً سیمنتد-کاربید، کاربید جامد، فلز سخت یا تنگستن-کاربید-کبالت نامیده می‌شوند.

مهمات:تنگستن کاربید معمولاً در ساخت گلولهٔ اسلحه به خصوص در جایی که زباله‌های اورانیومی موجود نیست یا به صورت سیاسی غیرقابل قبول است، اگرچه استفاده از پودر آلیاژی تنگستن (که در آن پودر تنگستن فلزی به صورت بند سیمان شده می‌باشد).[۱۵]

بمب تنگستن کاربید اولین بار توسط هواپیماهای آلمانی در جنگ جهانی دوم استفاده شد.

معدن:تنگستن کاربید به صورت وسیعی در نوک دریل‌های استخراج کنندهٔ سنگ استفاده می‌شود.

لوازم جراحی:تنگستن کاربید همچنین در ساخت لوازم جراحی مناسب برای جراحی‌های باز استفاده می‌شود (قیچی‌ها، دستهٔ تیغ جراحی و…)این لوازم قیمت بیشتری نسبت به لوازم با جنس فولاد ضدزنگ دارند و نیاز به مراقبت خاص دارند ولی عملکرد بهتری ارائه می‌دهند.[۱۶]

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. Krawitz, Aaron D.; Reichel, Daniel G.; Hitterman, Richard (1989). "Thermal Expansion of Tungsten Carbide at Low Temperature". Journal of the American Ceramic Society 72 (3): 515. doi:10.1111/j.1151-2916.1989.tb06169.x. 
  2. Blau, Peter J. (2003). Wear of Materials. Elsevier. p. 1345. ISBN 978-0-08-044301-0.. 
  3. Kurlov, p. 3. 
  4. Pierson, Hugh O. (1992). Handbook of Chemical Vapor Deposition (CVD): Principles, Technology, and Applications. William Andrew Inc. ISBN 0-8155-1300-3.. 
  5. Zhong, Y. ; Shaw, L. (2011). "A study on the synthesis of nanostructured WC–10 wt% Co particles from WO 3, Co 3O 4, and graphite". Journal of Materials Science. 46 (19): 6323–6331. Bibcode:2011JMatS..46.6323Z. doi:10.1007/s10853-010-4937-y. 
  6. Jacobs, L. ; M. M. Hyland; M. De Bonte (1998). "Comparative study of WC-cermet coatings sprayed via the HVOF and the HVAF Process". Journal of Thermal Spray Technology. 7 (2): 213–8. Bibcode:1998JTST....7..213J. doi:10.1361/105996398770350954. 
  7. Pierson, Hugh O. (1992). Handbook of Chemical Vapor Deposition (CVD): Principles, Technology, and Applications. William Andrew Inc. ISBN 0-8155-1300-3.. 
  8. . 
  9. Nakajima, H. ; Kudo, T. ; Mizuno, N. (1999). "Reaction of Metal, Carbide, and Nitride of Tungsten with Hydrogen Peroxide Characterized by 183W Nuclear Magnetic Resonance and Raman Spectroscopy". Chemistry of Materials. 11 (3): 691–697. doi:10.1021/cm980544o.. 
  10. Kurlov, p. 3. 
  11. "Velocity of Sound in Various Media". RF Cafe. Retrieved 4 April 2013.. 
  12. Pierson, Hugh O. (1992). Handbook of Chemical Vapor Deposition (CVD): Principles, Technology, and Applications. William Andrew Inc. ISBN 0-8155-1300-3. 
  13. Sara, R. V. (1965). "Phase Equilibria in the System Tungsten—Carbon". Journal of the American Ceramic Society. 48 (5): 251–7. doi:10.1111/j.1151-2916.1965.tb14731.x. 
  14. Davis, Joseph R. , ASM International Handbook Committee (1995). Tool materials. ASM International. p. 289. ISBN 978-0-87170-545-7.. 
  15. Zaloga, Steven J. (2005). US Tank and Tank Destroyer Battalions in the ETO 1944–45. Osprey Publishing. p. 37. ISBN 978-1-84176-798-7.. 
  16. Reichert, Marimargaret; Young, Jack H. (1997). Sterilization technology for the health care facility. Jones & Bartlett Learning. p. 30. ISBN 978-0-8342-0838-4.. 
  • Blau, Peter J. (2003). Wear of Materials. Elsevier. p. 1345. ISBN 978-0-08-044301-0
  • Kurlov, p. 22
  • Pierson, Hugh O. (1992). Handbook of Chemical Vapor Deposition (CVD): Principles, Technology, and Applications. William Andrew Inc. ISBN 0-8155-1300-3.
  • Zhong, Y. ; Shaw, L. (2011). "A study on the synthesis of nanostructured WC–10 wt% Co particles from W 4, and graphite". Journal of Materials Science. 46 (19): 6323–6331. Bibcode:2011JMatS..46.6323Z. doi:10.1007/s10853-010-4937-y
  • Jacobs, L. ; M. M. Hyland; M. De Bonte (1998). "Comparative study of WC-cermet coatings sprayed via the HVOF and the HVAF Process". Journal of Thermal Spray Technology. 7 (2): 213–8. Bibcode:1998JTST....7..213J. doi:10.1361/105996398770350954
  • Pierson, Hugh O. (1992). Handbook of Chemical Vapor Deposition (CVD): Principles, Technology, and Applications. William Andrew Inc. ISBN 0-8155-1300-3.
  • Nakajima, H. ; Kudo, T. ; Mizuno, N. (1999). "Reaction of Metal, Carbide, and Nitride of Tungsten with Hydrogen Peroxide Characterized by 183W Nuclear Magnetic Resonance and Raman Spectroscopy". Chemistry of Materials. 11 (3): 691–697. doi:[https://doi.org/10.1021%2Fcm9805
  • Velocity of Sound in Various Media". RF Cafe. Ret44o 10.1021/cm980544o].
  • Kurlov, p. 3rieved 4 April 2013.
  • Pierson, Hugh O. (1992). Handbook of Chemical Vapor Deposition (CVD): Principles, Technology, and Applications. William Andrew Inc. ISBN 0-8155-1300-3.
  • Sara, R. V. (1965). "Phase Equilibria in the System Tungsten—Carbon". Journal of the American Ceramic Society. 48 (5): 251–7. doi:10.1111/j.1151-2916.1965.tb14731.x.
  • Davis, Joseph R. , ASM International Handbook Committee (1995). Tool materials. ASM International. p. 289. ISBN 978-0-87170-545-7.
  • Zaloga, Steven J. (2005). US Tank and Tank Destroyer Battalions in the ETO 1944–45. Osprey Publishing. p. 37. ISBN 978-1-84176-798-7.
  • Reichert, Marimargaret; Young, Jack H. (1997). Sterilization technology for the health care facility. Jones & Bartlett Learning. p. 30. ISBN 978-0-8342-0838-4.
  • «IUPAC GOLD BOOK». بازبینی‌شده در ۱۸ مارس ۲۰۱۲.