پودر تنگستن چیست؟ خواص و کاربرد آن

فلز تنگستن از جمله فلزاتی است که می‌توان آن را بر روی سطح زمین و در ترکیب با سایر عناصر به دست آورد. این فلز بعد از کشف جز فلزهای پرکاربرد معرفی شده و امروزه از آن به‌صورت گسترده در صنایع مختلف بهره می‌برند. وجود مزایا و خواص مختلفی که در این فلز یافت شده است، دانشمندان و متخصص را به‌سوی استفاده از پودر تنگستن سوق داده است. ما در ادامه این مطلب قصد داریم تا به‌صورت کامل در خصوص ویژگی‌ها، روش تولید، کاربرد و هر آن چیزی که در خصوص پودر تنگستن باید بدانید، صحبت کنیم.

آشنایی با فلز تنگستن

تنگستن فلز دارای عدد اتمی 74 بوده و جز سخت‌ترین و رایج‌ترین فلزات در میان فلزات نسوز است. تنگستن دارای بیشترین نقطه ذوب در دمای 3420 درجه سانتی‌گراد بوده و یکی از فلزات نسوزی است که چگالی بسیار زیادی دارد. زمانی که تنگستن با عناصر دیگری مانند کربن ترکیب می‌شود، می‌تواند بسیار سخت شده و در برابر خوردگی مقاوم خواهد شد.

امروزه از فلز تنگستن برای ساخت رشته‌های لامپ رشته‌ای، فلورسنت، رشته‌های لامپ خودرو، آند، تولید لوله‌های اشعه ایکس، الکترودهای جوشکاری، سیستم‌های جرقه‌زنی خودرو، عناصر آلیاژی در فولاد، تقویت در کامپوزیت‌های زمینه‌ای فلزی، به‌عنوان کاتالیزور در فرایندهای شیمیایی و پتروشیمی‌ها و ... استفاده می‌کنند.

تنگستن به دلیل نقطه ذوب بالا و جالت جامد خود، به‌مانند سایر فلزات نسوز، اغلب در فرایند متالوژی به اشکال مختلفی مانند پودر تنگستن با چگالی بالا، پودر کاربید تنگستن، پودر فلز کاربید تنگستن و ... استفاده می‌شود. پودر تنگستن ماده‌ای پرکننده برای تولید آلیاژهای قوی و باکیفیت و همچنین سایر فرآورده‌ها کاربرد دارد.

آشنایی با پودر تنگستن

محصولات تنگستن نه از طریق فرایند تولید معمولی ذوب یا ریخته‌گری، بلکه از طریق استفاده کردن از پودر تنگستن تولید می‌شوند. فناوری مورداستفاده در این روش، متالوژی تنگستن نامیده می‌شود که شامل فشرده کردن پودر به قطعات مختلف، تف جوشی یا زینترینگ و بعد از آن ماشین‌کاری به‌دلخواه خواهد بود. پودر تنگستن بخش مهمی از تولید آلیاژ تنگستن را به خود اختصاص داده است و می‌تواند بر خواص این عنصر در فرایندهای تولیدی مانند پرس و جوش، تأثیرگذار باشد.

ازاین‌رو می‌توان عنوان داشت که کیفیت پودر تنگستن به‌صورت مستقیم با کیفیت آلیاژهای این عنصر رابطه‌ای مستقیم دارد. امروزه فرایند تولید این پودر به شیوه کاهش هیدروژن در اکسیدهای تنگستن یا خلوص بالا به دست می‌آید. این ماده به‌عنوان ماده اولیه برای تولید کاربید تنگستن بوده و می‌تواند از آن برای ساخت تنگستن متخلخل و سایر آلیاژهای این فلز نیز استفاده کرد.

خواص پودر تنگستن

پودر تنگستن به‌عنوان پودر خالص این فلز، دارای رنگ سیاه است. اندازه دانه‌های این پودر معمولاً 2 تا 10 میلی‌متر بوده و خلوص آن‌ها چیزی بین 99.90 تا 99.95 درصد است. خلوص پودر تنگستن برای تولی این فلز، دارای اهمیتی زیادی است؛ زیرا در طی تف جوشی‌های بعدی، تصفیه بیشتر آن از طریق تبخیر تنها تا حد معینی امکان‌پذیر است.

ذرات پودر فلز تنگستن اندازه‌های متوسطی داشته و توزیع آن‌ها به‌صورت یکسان خواهد بود. این پودر دارای نقطه ذوب 3400 درجه سانتی‌گراد و نقطه‌جوش 5555 درجه سانتی‌گراد است. همان‌طور که اشاره شد، از آن جایی که هیچ عنصر دیگری به این پودر اضافه نمی‌شود، دارای خلوص بسیار بالایی است. پودر تنگستن خالص بیشتر برای تماس‌های الکتریکی، کاتالیزورها، محصولات آسیاب، مهمات، محافظ تشعشع و ترکیب پلاستیک مورداستفاده قرار می‌گیرد.

کاربردهای پودر تنگستن

پودر فلز تنگستن را می‌توان برای ایجاد آلیاژهای اختصاصی قوی و بادوام استفاده کرد. ازاین‌رو استفاده از این پودر در صنایع مختلف رواج بسیار زیادی پیدا کرده است. ما در ادامه قصد داریم تا به مهم‌ترین و بارزترین کاربردهای پودر فلز تنگستن اشاره کنیم:

• از این پودر نقش ماده اولیه برای ساخت پودر کاربید تنگستن را ایفا می‌کند. کاربیدهای سیمانی بسیار ریزدانه‌ای که در سال‌های اخیر به وجود آمده‌اند، ابزار خوبی برای برش مواد سخت جدیدی مانند آلیاژهای تیتانیوم، فولادهای مقاوم در برابر حرارت، آلیاژهای مبتنی بر نیکل و مته هستند. از این مواد همچنین به‌صورت خاص برای ابزارهای تراشکاری، مته، قالب فرزکاری و ... استفاده می‌شود.

• پودر این فلز با خلوص بالا قابلیت آن را دارد تا برای تولید محصولاتی مانند سیم، میله، لوله، صفحه و ... با شکل‌های مختلف و منحصربه‌فرد استفاده کرد.

• پودر فلز تنگستن با سایر پودرهای فلزی قاطی شده و پس از پروسه شکل‌پذیری منحصربه‌فرد، قابلیت دارد تا آن را به آلیاژهای تنگستن متفاوتی مانند آلیاژ تنگستن مولیبدن، رنیوم، آلیاژ مس تنگستن با چگالی بالا و ... تبدیل کرد.

• پودر این فلز قابلیت این را دارد تا از آن برای تولید اسپری‌های حرارتی در پروسه جوشکاری اسپری‌های حرارتی بهره برد.

• استفاده از این پودر به‌عنوان فیلتر تخلخل فرایند تف جوشی نیز رواج زیادی پیدا کرده است.

برای بررسی قیمت و خرید تنگستن وارد لینک روبرو شوید - قیمت تنگستن

تولید پودر تنگستن

این ماده را می‌توان بر اساس خواص شیمیایی (خلوص)، فیزیکی (فرم، سایز و ...) و خواص فنی (چگالی، قابلیت جریان و ...) دسته‌بندی کرد. ویژگی‌های این پودر را می‌توان تحت‌تأثیر فرایند تولید قرار داد و برخی از موارد آن را کنترل کرد.

پودر فلز تنگستن بیشتر با احیای هیدروژن اکسیدهای تنگستن با خلوص بالا به دست آورد. اکسیدهای موردنظر به کمک پاراتونگستات آمونیوم (APT) به وجود می‌آیند. از متریال‌های ابتدایی این فرایند می‌توان به تری اکسید تنگستن و اکسید آبی تنگستن اشاره کرد. این کم‌کردن اکسیژن در کوره‌های فشار دهنده صورت خواهد گرفت و پودر از کوره‌های دوار عبور داده خواهد شد.

این کوره‌ها که دارای مناطق دمایی متعددی هستند، می‌توانند بین 600 تا 1100 درجه سانتی‌گراد باشند، قادر هستند تا با کمک هیدروژن به پروسه ساخت پودر تنگستن کمک کنند. هیدروژن یک عامل کاهنده بوده و همچنین آب تشکیل شده را حذف خواهد کرد. ساخت پودر فلز تنگستن با کاهش اکسیدهای تنگستن به کمک هیدروژن را می‌توان یک فرایند منحصربه‌فرد دانست.

در این روش ابتدا در دمای 500 تا 700 درجه سانتی‌گراد، تری اکسید تنگستن به دی‌اکسید تنگستن تبدیل خواهد شد. در بخش بعدی، در دمای 700 تا 900 درجه سانتی‌گراد نیز دی‌اکسید تنگستن به پودر تنگستن بدل خواهد شد.

به کمک این پروسه می‌توان پودرهایی با اندازه دانه متوسط بین 0.1 تا 10 میکرومتر را تولید کرد. ذرات تنگستن منفرد در حین فرایند کاهش در نتیجه انتقال شیمیایی بخار تنگستن، تشکیل می‌شوند. در نهایت، فرایند رسوب می‌تواند متخصصین را به پودر نهایی تنگستن برساند.

روش تولید پودر تنگستن به کمک روش کاهش کربن اکسید تنگستن

در کنار شیوه کم‌کردن هیدروژن، روش دیگری نیز برای تولید پودر تنگستن در صنعت وجود دارد. این روش که با نام کاهش کربن اکسید تنگستن معروف شده است، دارای دمای کاهش بالاتر از 1050 درجه سانتی‌گراد است. البته باید اشاره داشت که خلوص پودر تنگستن به‌دست‌آمده به کمک این روش کم خواهد بود.

دلایل استفاده از متالورژی پودر تنگستن

متالورژی پودر به ما این امکان را می‌دهد تا موادی با نقطه ذوب بیش از 2000 درجه سانتی‌گراد را تولید کنیم. این روش حتی زمانی که نیاز به تولید مقادیر کمی وجود دارد نیز مقرون‌به‌صرفه خواهد بود. علاوه بر این، با استفاده از مخلوط‌های پودری سفارشی، می‌توانیم طیف وسیعی از مواد فوق‌العاده همگن با خواص خاص نیز تولید کنیم. از جمله این خواص می‌توان به پایداری حرارتی بالا، سختی زیاد، جریان حرارتی بهتر و ... اشاره کرد.

فرایند متالورژی پودر تنگستن

پودر تنگستن با عناصر آلیاژی ممکن مخلوط شده و سپس در قالب‌ها پر خواهد شد. بعدازاین مرحله مخلوط به‌دست‌آمده در فشار تا 2000 بار، فشرده خواهد شد. سپس قسمت فشرده حاصل شده در کوره‌های مخصوص در دمای بیش از 2000 درجه سانتی‌گراد زینتر می‌شوند. در طی این فرایند، قطعه چگالی خود را به دست خواهد آورد و ریزساختارهای آن شکل خواهد گرفت.

تنها زمانی که تمامی مراحل به طور کامل به چنین صورتی اجرا شوند، می‌توانید به خواسته‌های دقیق کیفیت موردنظر دست پیدا کرد و محصولاتی با خلوص و کیفیتی بی‌نظیر تولید کرد.

ضایعات پودر تنگستن

پودر تنگستن ضایعاتی پودری است که نمی‌تواند نیازهای عملکردی تولید بعدی را برآورده کند و ممکن است در فرایندهای تولید، حمل‌ونقل، ذخیره‌سازی و ... ایجاد شود. همچنین ضایعات این پودر ممکن است به‌ناچار بر روی مواد غربال پودر تنگستن نیز وجود داشته باشد. از مهم‌ترین دلایل به‌وجودآمدن پودر تنگستن ضایعاتی می‌توان به اکسیداسیون در لجستیک و حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی، ترکیب با سایر مواد، استفاده نامناسب و ... اشاره کرد.

بازیافت پودر تنگستن ضایعاتی می‌تواند کارایی تولید و بازیابی تنگستن را بهبود بخشید و همچنین آلودگی محیطی ناشی از چنین پودری را کاهش دهد. مطالعاتی برای بازیافت چنین ضایعاتی صورت‌گرفته است و در نهایت این ماده را به شکل محلول تنگستن سدیم بازیابی می‌کنند.

تاریخچه کشف تنگستن

اگر می‌خواهیم تا در خصوص تاریخچه کشف این فلز بیشتر صحبت کنیم، لازم است تا به قرن 18 میلادی برگردیم. در سال 1758 بود که شیمیدان سوئدی، فردریک کرونستد، یک ماده معدنی غیرعادی و با زون سنگین کشف کرد. او برای آن که این ماده را نام‌گذاری کند، آن را "تنگ استن" نامید که در زبان سوئدی به معنای "سنگ سنگین" است. کرونستد متقاعد شده بود که این ماده معدنی حاوی یک عنصر جدید بوده که در آن زمان کشف نشده است.

اما پروسه کشف تنگستن همچنین ادامه پیدا کرد تا در سال 1781، محقق دیگر سوئدی، به نام کارل ویلهلم شیله، موفق به جداسازی تری اکسید تنگستن شد. وجود ویژگی‌های مختلف در این فلز بود که متخصصین و دانشمندان، به فکر استفاده از پودر تنگستن و این فلز افتادند. پودر فلز تنگستن به‌عنوان ماده خام برای تولید کاربید تنگستن و به‌عنوان ماده خام برای تولید تنگستن متخلخل و آلیاژهای تنگستن استفاده می‌شود.