التنجستن: خصائص ، إنتاج ، تطبيقات وسبائك

التنجستن هو معدن فضي باهت باهت مع أعلى نقطة انصهار لأي معدن نقي. يُعرف أيضًا باسم Wolfram ، الذي يأخذ العنصر منه الرمز ، W ، التنغستن هو أكثر مقاومة للكسر من الماس وهو أصعب بكثير من الفولاذ.

الخصائص الفريدة لهذا المعدن المقاوم للحرارة - قوته وقدرته على تحمل درجات الحرارة المرتفعة - تجعله مثاليًا للعديد من التطبيقات التجارية والصناعية.

• الرمز الذري: W
• العدد الذري 74
• عنصر الفئة: معدن انتقالي
• الكثافة: 19.24 جرام / سنتيمتر³
• نقطة الانصهار: 6192 درجة فهرنهايت (3422 درجة مئوية)
• نقطة الغليان: 10031 درجة فهرنهايت (5555 درجة مئوية)
• صلابة محمد: 7.5

يتم استخراج التنغستن في المقام الأول من نوعين من المعادن ، ولفراميت ، و scheelite. ومع ذلك ، يمثل إعادة تدوير التنغستن أيضًا حوالي 30 ٪ من المعروض العالمي. الصين هي أكبر منتج للمعدن في العالم ، حيث توفر أكثر من 80٪ من المعروض العالمي.

بمجرد معالجة خام التنغستن وفصله ، يتم إنتاج الشكل الكيميائي ، paratungstate الأمونيوم (APT). يمكن تسخين APT بالهيدروجين لتكوين أكسيد التنجستين أو سيتفاعل مع الكربون عند درجات حرارة أعلى من 1925 درجة فهرنهايت (1050 درجة مئوية) لإنتاج معدن التنجستن.

كان التطبيق الأساسي لـ Tungsten لأكثر من 100 عام هو الشعيرة في المصابيح المتوهجة. مخدر بكميات صغيرة من سيليكات البوتاسيوم والألمنيوم ، مسحوق التنغستن متكلس عند درجة حرارة عالية لإنتاج خيوط الأسلاك الموجودة في وسط المصابيح الكهربائية التي تضيء ملايين المنازل حولها العالمية.

نظرًا لقدرة التنغستن على الحفاظ على شكله في درجات حرارة عالية ، يتم استخدام خيوط التنغستن أيضًا في مجموعة متنوعة من التطبيقات المنزلية ، بما في ذلك المصابيح والأضواء الكاشفة وعناصر التسخين في الأفران الكهربائية والموجات الدقيقة والأشعة السينية أنابيب.

كما أن تحمل المعدن للحرارة الشديدة يجعله مثاليًا للمزدوجات الحرارية والاتصالات الكهربائية في أفران القوس الكهربائي ومعدات اللحام. غالبًا ما تستخدم التطبيقات التي تتطلب كتلة مركزة أو وزنًا ، مثل الأوزان المضادة ومغاسل صيد الأسماك والسهام التنغستن بسبب كثافته.

يتم إنتاج كربيد التنغستن إما عن طريق ربط ذرة تنجستن واحدة بذرة كربون واحدة (ممثلة بالرمز الكيميائي WC) أو ذرتين من التنغستن مع ذرة كربون واحدة (W2C). يتم ذلك عن طريق تسخين مسحوق التنغستن بالكربون عند درجات حرارة تتراوح من 2550 درجة فهرنهايت إلى 2900 درجة فهرنهايت (1400 درجة مئوية إلى 1600 درجة مئوية) في تيار من غاز الهيدروجين.

وفقًا لمقياس مو للصلابة (مقياس لقدرة مادة ما على خدش مادة أخرى) ، فإن كربيد التنغستن لديه صلابة 9.5 ، أقل قليلاً من الماس. لهذا السبب ، يتم تلبيد التنغستن (وهي عملية تتطلب الضغط وتسخين شكل المسحوق في درجات حرارة عالية) لصنع المنتجات المستخدمة في التصنيع والقطع.

والنتيجة هي المواد التي يمكن أن تعمل في ظروف درجات الحرارة العالية والضغط ، مثل لقم الثقب ، وأدوات المخرطة ، وقواطع الطحن ، والذخيرة الخارقة للدروع.

كربيد يتم إنتاجه باستخدام مزيج من كربيد التنغستن و الكوبالت مسحوق. كما أنها تستخدم لتصنيع أدوات مقاومة للتآكل ، مثل تلك المستخدمة في صناعة التعدين. في الواقع ، تم تجهيز آلة حفر الأنفاق التي تم استخدامها لحفر نفق القناة الذي يربط بريطانيا بأوروبا بما يقرب من 100 رأس كربيد مثبت.

يمكن دمج معدن التنجستن مع معادن أخرى لزيادة قوتها ومقاومتها للتآكل تآكل. صلبسبائك غالبًا ما تحتوي على التنغستن لهذه الخصائص المفيدة. يستخدم Stell المستخدم في التطبيقات عالية السرعة - تلك المستخدمة في أدوات القطع والقطع مثل شفرات المنشار - حوالي 18٪ من التنجستين.

تستخدم سبائك التنجستن-الصلب أيضًا في إنتاج فوهات محركات الصواريخ ، والتي يجب أن يكون لها خصائص مقاومة للحرارة العالية. تشمل سبائك التنجستن الأخرى Stellite (الكوبالت والكروم والتنغستن) ، والتي تستخدم في المحامل والمكابس بسبب متانتها و مقاومة التآكل ، و Hevimet ، التي تتم عن طريق تلبيد مسحوق سبائك التنغستن وتستخدم في الذخيرة وبراميل السهام والجولف الأندية.

Superalloys مصنوعة من الكوبالت ، حديد أو النيكلجنبا إلى جنب مع التنغستن ، يمكن استخدامها لإنتاج شفرات التوربينات للطائرات.