پودر تنگستن و شمش تنگستن چیست و چه کاربردی دارد؟

پودر تنگستن از نظر خصوصیات شیمیایی (خلوص) ، فیزیکی (شکل ، اندازه دانه و غیره) و فناوری (چگالی ، توانایی جریان و غیره) طبقه بندی می شود. خصوصیات پودر می تواند تحت تأثیر روند تولید قرار گیرد و در بعضی موارد کنترل شود.

فلز تنگستن نسبتاً بی اثر است ، در برابر حمله اکسیژن ، اسیدها و قلیاها مقاومت می کند ، اگرچه در محیط های قلیایی ذوب شده و با مواد اکسید کننده واکنش نشان می دهد. این فلز بالاترین نقطه ذوب را در بین تمام فلزات دارد و در صورت خالص بودن می توان با سهولت نسبی بر روی آن کار کرد. با این حال ، وجود ناخالصی ها تنگستن را بسیار شکننده و در نتیجه ساخت آن را دشوار می کند.

پودر تنگستن در واقع همان فلز تنگستن است که تحت شرایط خاص به صورت پودر در آمده است. این پودر ماده اولیه اصلی برای فرآوری محصولات متالورژی و آلیاژهای تنگستن است. در این مقاله از نشریه جهان شیمی فیزیک بیایید باهم نگاهی به کاربردهای این پودر تنگستن و روش های تولید آن بیندازیم.

ویژگی های پودر تنگستن

این ترکیب عمدتا از طریق فرآیند کاهش هیدروژن اکسیدهای تنگستن تولید می شود. اکسیدها با استفاده از آمونیوم پاراتونگستات (APT) تولید می شوند. تری اکسید تنگستن و اکسید آبی تنگستن تمایل به بازگشت به حالت اولیه دارند،  این کاهش در کوره های فشار بالا اتفاق می افتد. این پودر  در داخل کوره های ساده یا در کوره های دوار تحت دماهای بالا بین ۶۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتی گراد تولید می شوند. هیدروژن یک عامل کاهنده است و آب تشکیل شده را از بین می برد.

ویژگی های پودر تنگستن مانند اندازه متوسط ​​دانه و توزیع اندازه ذرات را می توان با دستکاری پارامترهای کاهش تنظیم کرد. این مسئله به ویژه در مورد دما و رطوبت ، بیشتر صدق می کند. به عنوان مثال ، رطوبت می تواند بر تعداد اکسید و متغیرهای مربوط به فرآیند تأثیر بگذارد. مثلا هرچه میزان رطوبت کمتر باشد ، سرعت هسته بیشتر می شود و اندازه دانه نیز کوچکتر می شود.

شمش تنگستن

تنگستن در سال ۱۷۸۳ توسط JJ و F. Elhuyar در Vergara ، کشور اسپانیا کشف و استخراج شد. تنگستن دارای رنگ براق و سفید نقره ای است و به طور طبیعی وجود ندارد (۱ ppm فراوانی در پوسته زمین دارد). این ماده در سنگ Wolframite ، یک تنگستات آهن و منگنز ، (FeMn) WO _۴ یافت می شود که به تری اکسید تبدیل شده و سپس با کاهش هیدروژن به فلز تبدیل می شود (از کربن نمی توان به عنوان کاربید بسیار پایدار استفاده کرد) .

نقطه ذوب بالای  فلز تنگستن ، آن را برای استفاده به عنوان رشته های الکتریکی (مثلاً در لامپ های برقی) مناسب می کند. شمش تنگستن  همچنین اساس طیف وسیعی از آلیاژهای حاوی تنگستن ، مس و نیکل است که برای محافظت در برابر اشعه استفاده می شود زیرا ۵۰٪ افزایش چگالی نسبت به سرب را فراهم می کند.

شمش تنگستن و آلیاژهای آن همچنین در مصارف نظامی (مثلا زره پوش و پوسته) و همچنین مواد ضد تعادل کاربرد دارند. پودر کاربید تنگستن (با اضافه شدن احتمالی کاربیدهای تیتانیوم و تانتالیم) همراه با پودرهای نیکل یا کبالت ، برای تولید کاربیدهای سیمان شده ، فشرده و متخلخل استفاده می شود. این محصولات به جای فولاد با سرعت بالا برای تشکیل نوک ابزارهای برش و حفاری یا برای قطعاتی در کارهای سخت و سنگین مورد استفاده قرار می گیرند ، استفاده می شود.

موارد کاربرد پودر تنگستن

این ترکیب به طور گسترده ای در صنعت و زندگی روزمره ما استفاده می شود. کاربرد رایج این پودر در ادامه شرح داده شده است.

تولید کاربید تنگستن

به عنوان ماده اولیه برای تهیه پودر کاربید تنگستن استفاده می شود ، این مورد یکی از موارد مهم استفاده از پودر تنگستن است. کاربیدهای سیمانی ریز دانه ریز که در سالهای اخیر ظهور یافته اند ابزار خوبی برای برش مواد جدید مانند آلیاژهای تیتانیوم ، فولادهای مقاوم در برابر حرارت ، آلیاژهای پایه نیکل و مته هستند و به طور خاص برای چرخش ابزار ، فرز استفاده می شوند.

ساخت ابزار و آلیاژ

پودر خالص را می توان به مواد مناسب برای ساخت وسایلی مانند سیم ، میله ، لوله ، صفحه و سایر محصولات با شکل خاص تبدیل کرد. این ترکیب با پودرهای فلزی دیگر مخلوط می شود و پس از یک فرآیند شکل گیری خاص ، می توان آن را به آلیاژهای مختلف تنگستن ، مانند آلیاژ مولیبدن تنگستن ، آلیاژ رنیوم تنگستن ، آلیاژ مس تنگستن  و آلیاژ تنگستن با چگالی بالا و غیره تبدیل کرد.

این ترکیب همچنین می تواند به عنوان پودر تنگستن اسپری حرارتی در فرآیند جوشکاری اسپری حرارتی استفاده شود. گرچه ذوب مستقیم پودر فلز تنگستن با شعله گاز بسیار دشوار است ، اما پس از ذوب شدن فلز توسط شعله گاز پودر تنگستن اضافه می شود ، فلز ذوب شده می تواند پودر را به صورت خالص  درون خود حل کند. این ترکیب را می توان به فیلترهای مختلف تخلخل پخت برای افزایش کارایی اضافه کرد.

قیمت خرید و فروش تنگستن

قیمت فلز تنگستن ، قیمت شمش تنگستن و قیمت پودر تنگستن به فاکتورهای مختلفی بستگی دارد. قیمت هر گرم تنگستن با قیمت هر کیلو تنگستن نیز متفاوت است و صنایع مختلف بر اساس قیمت تنگستن می توانند از آن در کاربردهای مختلف استفاده کنند. فروش تنگستن جوشکاری نیز بازار گسترده ای دارد.

از پودرهای تنگستن و شمش آن معمولا می توان برای تولید آلیاژهای انحصاری قوی و بادوام و سایر محصولات نهایی استفاده کرد. امروزه بیشتر فلزات و آلیاژهای صنعتی مانند فولاد ، آلومینیوم و مس با ذوب شدن و ریخته گری در قالب تولید می شوند. جدا از آن متالورژی پودر نیز روشی محبوب در  ساخت ماشین آلات فلزی است.

روش های تولید پودر تنگستن

روش کاهش هیدروژن

در این روش از هیدروژن برای کاهش تری اکسید تنگستن یا آمونیوم پاراتونگستات برای بدست آوردن پودر تنگستن استفاده می شود. روند تهیه پودر  با روش کاهش هیدروژن به طور کلی به دو مرحله تقسیم می شود:

در مرحله اول ، در دمای ۵۰۰-۷۰۰ درجه سانتی گراد ، تری اکسید تنگستن به دی اکسید تنگستن کاهش می یابد. در مرحله دوم ، در دمای ۷۰۰-۹۰۰ درجه سانتی گراد ، دی اکسید تنگستن به پودر  تبدیل می شود. واکنش کاهش اغلب در یک کوره برقی از نوع لوله یا یک کوره دوار انجام می شود.

روش کاهش کربن اکسید تنگستن

علاوه بر روش کاهش هیدروژن ، یک روش کاهش کربن اکسید تنگستن نیز وجود دارد که در تهیه پودر  استفاده می شود و دمای کاهش بالاتر از ۱۰۵۰ است. خلوص پودر به دست آمده با این روش کمتر از روش اول است. علاوه بر این ، کار تحقیقات فناوری برای  کاهش اکسید تنگستن با آلومینیوم ، کلسیم ، روی و غیره نیز در حال انجام است.

متالورژی پودر تنگستن چیست؟

سه عامل مهم در زمینه متالورژی پودر تنگستن مهم است که خود پودر فلز تنگستن ، عملیات فشرده سازی وچگونگی  پخت پودر این فلز هستند. در صنعت امکان کنترل و بهینه سازی همه این عوامل به صورت کنترل شده وجود دارد. در مقابل، متالورژی پودر تنگستن عملیات ذوب را حذف می کند و محصولاتی با فشرده سازی پودرهای تنگستن فلزی تولید می شوند که پس از آن تحت عملیات حرارتی زیر دمای ذوب مواد قرار می گیرند.

این ترکیب با عناصر آلیاژی در یک  قالب مخلوط می شوند. سپس این مخلوط در فشارهای حداکثر ۲۰۰۰ بار(bar) متراکم می شود و  قسمت فشرده شده در کوره های مخصوص در دمای بیش از ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد پخته می شود. در طی این فرآیند ، قطعه تراکم لازم  را به دست می آورد و ساختار ریز آن تشکیل می شود. تنها درصورتی که تمام مراحل کاملاً خنثی باشد می توانیم به کیفیت مورد نظر دست یابیم.

متالورژی پودر به ما اجازه می دهد تا موادی با نقطه ذوب بیش از ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد تولید کنیم. علاوه بر این ، با استفاده از مخلوط پودرهای سفارشی ، می توان طیف وسیعی از مواد بسیار همگن را که دارای ویژگی های خاصی هستند ، تولید کرد. مواد ساخته شده با این روش خواص بسیار ویژه ای دارند که اهمیت زیادی در صنعت دارند ، از جمله پایداری حرارتی عالی ، سختی زیاد یا خصوصیات جریان که در صنعت بسیار مهم هستند.