தங்குதன் கார்பைடு
தங்குதன் கார்பைடு (Tungsten carbide, மூலக்கூற்று வாய்பாடு: WC) என்பது ஒரு கார்பைடு வகை வேதிச் சேர்மமாகும். தங்குதன் அணுக்களையும் கார்பன் அணுக்களையும் சம எண்ணிக்கையில் கொண்டுள்ளது. இது சாம்பல் நிறமுடைய தூள் ஆகும், ஆனால் இதனை பல்வேறு வடிவங்களில் உருவாக்கி, தொழித்துறை இயந்திரங்கள், வெட்டுக் கருவிகள், உராய்வுக்காகிதங்கள், ஆயுதங்கள், கருவிகள், ஆபரண நகைகள் போன்றவற்றை செய்யப் பயன்படுத்தலாம்.
| |
| பெயர்கள் | |
|---|---|
| ஐயூபிஏசி பெயர்
Tungsten carbide
| |
| வேறு பெயர்கள்
தங்குதன்(IV) கார்பைடு
தங்குதன் டெட்ராகார்பைடு | |
| இனங்காட்டிகள் | |
12070-12-1 
| |
| ChemSpider | 2006424 |
| EC number | 235-123-0 |
InChI
| |
| யேமல் -3D படிமங்கள் | Image
(W+≡C−) |
| பப்கெம் | 2724274 (W+≡C−) |
| வே.ந.வி.ப எண் | YO7250000 |
| |
| UN number | 3178 |
| பண்புகள் | |
| WC | |
| வாய்ப்பாட்டு எடை | 195.85 g·mol−1 |
| தோற்றம் | சாம்பல்-கருப்பு ஒளிரும் திடம் |
| அடர்த்தி | 15.63 கி/செமீ3[1] |
| உருகுநிலை | 2,785–2,830 °C (5,045–5,126 °F; 3,058–3,103 K)[3][2] |
| கொதிநிலை | 6,000 °C (10,830 °F; 6,270 K) at 760 mmHg[2] |
| கரையாதது | |
| கரைதிறன் | HNO 3, HF இல் கரையக்கூடியது[3] |
| 1·10−5 செமீ3/மோல்[3] | |
| வெப்பக் கடத்துத்திறன் | 110 W/(m·K)[4] |
| கட்டமைப்பு | |
| படிக அமைப்பு | அறுமுக, hP2[5] |
| புறவெளித் தொகுதி | P6m2, No. 187[5] |
| Lattice constant | a = 2.906 Å, c = 2.837 Å[5] |
படிகக்கூடு மாறிலி
|
|
| மூலக்கூறு வடிவம் | |
| வெப்பவேதியியல் | |
| நியம மோலார் எந்திரோப்பி S |
32.1 J/mol·K |
| வெப்பக் கொண்மை, C | 39.8 J/(mol·K)[4] |
| தொடர்புடைய சேர்மங்கள் | |
| ஏனைய எதிர் மின்னயனிகள் | தங்குதன் போரைடு]] தங்குதன் நைத்திரைடு]] |
| ஏனைய நேர் மின்அயனிகள் | மாலிப்டினம் கார்பைடு தைட்டானியம் கார்பைடு சிலிக்கான் கார்பைடு |
மாறுதலாக ஏதும் சொல்லவில்லை என்றால் கொடுக்கப்பட்ட தரவுகள் யாவும் பொருள்கள் அவைகளின் இயல்பான வெப்ப அழுத்த நிலையில் (25°C, 100kPa) இருக்கும். | |
தங்குதன் கார்பைடு, எஃகை விட இருமடங்கு விறைப்பு விசையைக் கொண்டுள்ளது. இதன் யங்கின் மட்டு தோராயமாக 530–700 GPa,[4][7][8][9] ஐக் கொண்டுள்ளது, மேலும் இது எஃகு, தைட்டானியம் போன்றவற்றை விட அதிக அடர்த்தியை உடையது. இதன் கடினத்தன்மையை குருந்தத்துடன் (α-Al
2O
3) ஒப்பிடலாம்.
தொகுப்பு முறைகள்
தொகுதங்குதன் உலோகத்தையும் கார்பனையும் 1400–2000 °செ உயர் வெப்பநிலையில் வினைபடுத்தி தங்குதன் கார்பைடை தயாரிக்கலாம்.[10] வேறு முறையில் சற்று குறைவான வெப்பநிலையான 900 மற்றும் 1200 °செ இல் உலோக தங்குதன் (அ) WO
3 ஐ CO/CO2 கலவையுடன் H
2 முன்னிலையில் வினைப்படுத்தி தயாரிக்கலாம்.[11]
WC ஐ கிராபைட்டு உடன் WO
3 ஐ 900 °செ வெப்பநிலையிலோ அல்லது ஐதரசன் முன்னிலையில் 670 °செ வெப்பநிலையிலோ வெப்பப்படுத்தி தயாரிக்கலாம்.[12] வேதி ஆவிப் படிவு முறையிலும் WC ஐத் தயாரிக்கலாம்:[10]
- தங்குதன் அறு குளோரைடுடன் ஐதரசனும் (ஒடுக்கி) மெத்தேனும் (கார்பனின் மூலப்பொருள்) 670 °C (1,238 °F) வெப்பநிலையில் வினைபுரிந்து WC ஐக் கொடுக்கிறது.
- WCl
6 + H
2 + CH
4 → WC + 6 HCl
- அதேபோன்று தங்குதன் அறு புளோரைடுடன் ஐதரசனும் (ஒடுக்கி) மெத்தேனும் (கார்பனின் மூலப்பொருள்) 350 °C (662 °F) வெப்பநிலையில் வினைபுரிந்து WC ஐக் கொடுக்கிறது
- WF
6 + 2 H
2 + CH
3OH → WC + 6 HF + H
2O
வேதிப்பண்புகள்
தொகுஇரண்டு வகையான தங்குதன் கார்பைடுகள் உள்ளன, ஒன்று WC மற்றொன்று W
2C.[13]
உயர் வெப்பநிலைகளில் தங்குதன் கார்பைடு தங்குதனாகவும் கார்பனாகவும் சிதைகிறது, உயர் வெப்பநிலை வெப்ப தெளிப்பின் போது இது நிகழ்கிறது.[14]
தங்குதன் கார்பைடு 500–600 °C (932–1,112 °F) வெப்பநிலையில் ஆக்சிசனேற்றம் அடைகிறது.[10] அமிலத்தால் பாதிப்படைவதில்லை, ஐத்ரோ புளுரிக் அமிலம், நைட்ரிக் அமிலம் (HF/HNO
3HNO
3) இவைகளின் கலவையால் தாக்கலாம்.[10] [15]
இயற்பியல் பண்புகள்
தொகு1 வளிமண்டல அழுத்தத்தின் கீழ், தங்குதன் கார்பைடு ஆனது மிக உயர்ந்த வெப்பநிலையில் உருகும் திறன் கொண்டது இதன் உருகுநிலை வெப்பநிலை 2,870 °C (5,200 °F) ஆகும். இதன் கொதிநிலையானது 6,000 °C (10,830 °F).[2] இதன் வெப்பங்கடத்து திறனானது 110 W·m−1·K−1,[4] மற்றும் வெப்ப விரிவுக் குணகம் 5.5 µm·m−1·K−1.[7]
தங்குதன் கார்பைடானது அதிதீவிரமான கடினத்தன்மை கொண்டது. கனிமங்களின் கடினத்தன்மை தொடர்பான மோவின் அளவுகோலில் இது ஒன்பதாவத இடத்தைப் பெறுகிறது. மேலும், விக்கரின் கடினத்தன்மை அளவீட்டில் 2600 என்ற எண் மதிப்பிற்கு அருகாமையிலான ஒரு மதிப்பினைக் கொண்டுள்ளது.[8] இதன் யங் குணகத்தின் மதிப்பானது தோராயமாக 530–700 கிகாபாசுகல் ஆக உள்ளது.[4][7][8][9] இதன் பருமக் குணகம் 630–655 கிகாபாசுகல் ஆகவும், மற்றும் நறுக்கக் குணகம் 274 கிகா பாசுகலாகவும் உள்ளது.[16] இது உயர்ந்தபட்சமாக 344 மெகா பாசுகல் இழுவலிமையைக் கொண்டுள்ளது.[9] அதே போன்று உச்சபட்ச அமுக்க வலிமையாக சற்றேறக்குறைய 2.7 கிகா பாசுகலையும் மற்றும் பாய்சானின் விகிதம் 0.31ஐயும் கொண்டுள்ளது.[16]
தங்குதன் கார்பைடு மெல்லிய கம்பியில் நெட்டலையின் (ஒலியின் வேகம்) வேகமானது 6220 மீட்டர்/விநாடிகள் ஆகும்.[17]
தங்குதன் கார்பைடானது மிகக் குறைவான மின் தடையானது ஏறக்குறைய 0.2 µΩ·m ஆனது வனேடியம் போன்ற உலோகங்களின் மின் தடை மதிப்புடன் (0.2 µΩ·m) ஒப்புநோக்கத்தக்கதாகும்.[10][18]
அமைப்பு
தொகு
தங்குதன் கார்பைடு இரண்டு விதமான படிக அமைப்புகளில் காணப்படுகின்றன. அவை, அறுங்கோண வடிவம் மற்றும் α-தங்குதன்கார்பைடு (WC) (hP2, space group P6m2, No. 187),[5][6] and a cubic high-temperature form, β-WC, which has the rock salt structure.[19] அறுகோண வடிவமானது, எளிய உலோக அணுக்களின் அடுக்கானது ஒரு அறுகோண கூடுகளானவ, நேரடியாக ஒன்றின் மேல் ஒன்றாக அடுக்கப்பட்டது போல் (அதாவது நெருக்கமாக பிணைக்கப்படாமல்), கார்பன் அணுக்கள் பாதியளவிலான இடைவெளிகளை நிரப்பிய வண்ணம், 6 அணைவு எண் கொண்டு தங்குதன் மற்றும் கரியணுக்கள், ஒரு ஒழுங்கான முக்கோணப்பட்டக வடிவத்தைக் கொண்டவையாகவும் காணப்படுகின்றன.[6] அலகுக்கூட்டின் பரிமாணங்களிலிருந்து [20] பின்வரும் பிணைப்பு நீளங்கள் கணக்கிடப்படலாம்; அறுங்கோண வடிவில் இணைக்கப்பட்டுள்ள அடுக்கில் தங்குதன் அணுக்களுக்கிடையேயான தொலைவானது 291 பிகோமீட்டராகவும், இரு அடுத்தடுத்த சேரக்கூடிய அடுக்குகளில் இருக்கக்கூடிய தங்குதன் அணுக்களுக்கிடையேயுள்ள குறைந்தபட்ச தொலைவு 284 பிகோமீட்டராகவும், மற்றும் தங்குதன் மற்றும் கார்பன் அணுக்களுக்கிடையேயுள்ள நீளமானது 220 பிகோமீட்டராகவும் உள்ளன. தங்குதன் மற்றும் கார்பன் அணுக்களுக்கிடையேயான பிணைப்பு நீளமானதுW(CH
3)
6 (218 pm) கடுமையாக குலைக்கப்பட்ட முக்கோணப்பட்டக வடிவிலான அணைவு தங்குதனின் பிணைப்பு நீளத்தோடு ஒப்புநோக்கத் தக்கதாக உள்ளது.[21]
மூலக்கூறு நிலை தங்குதன் கார்பைடானது ஆராயப்படும் போது, இந்த வாயு நிைல கூறுகள் 171 பிகோமீட்டர் 184
W12
C அளவிலான பிணைப்பு நீளத்தைக் கொண்டுள்ளதை அறிய முடிகிறது.[22]
பயன்பாடுகள்
தொகுவெட்டெந்திரக் கருவிகள்
தொகு
படைத்தளவாடம்
தொகுஅறுவை சிகிச்சைக் கருவிகள்
தொகுஆபரணங்கள்
தொகு
நச்சுத்தன்மை
தொகுஇச்சேர்மத்தின் முதன்மையான உடல் நலம் சார்ந்த ஆபத்தானது இதன் துகள்களை சுவாசிப்பது இழைநார்ப் பெருக்கத்தை விளைவிக்கும் தன்மையைக் கொண்டிருப்பதேயாகும்.[23] கோபால்ட்–சிமெண்ட் பூசப்பட்ட தங்குதன் கார்பைடும் கூட அமெரிக்க தேசிய நச்சியல் திட்டத்தினால் மனிதனில் புற்றுநோயை ஏற்படுத்தக்கூடிய காரணியாகவே அடையாளப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. [24]
மேற்கோள்கள்
தொகு- ↑ http://gestis-en.itrust.de/nxt/gateway.dll/gestis_en/491085.xml
- ↑ 2.0 2.1 2.2 Pohanish, Richard P. (2012). Sittig's Handbook of Toxic and Hazardous Chemicals and Carcinogens (6th ed.). Elsevier, Inc. p. 2670. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 978-1-4377-7869-4.
- ↑ 3.0 3.1 3.2 Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. p. 4.96. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 1439855110.
- ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 Blau, Peter J. (2003). Wear of Materials. Elsevier. p. 1345. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 978-0-08-044301-0.
- ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 Kurlov, p. 22
- ↑ 6.0 6.1 6.2 Wells, A. F. (1984). Structural Inorganic Chemistry (5th ed.). Oxford Science Publications. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-19-855370-6.
- ↑ 7.0 7.1 7.2 Kurlov, p. 3
- ↑ 8.0 8.1 8.2 Groover, Mikell P. (2010). Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems. John Wiley & Sons. p. 135. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 978-0-470-46700-8.
- ↑ 9.0 9.1 9.2 Cardarelli, François (2008). Materials Handbook: A Concise Desktop Reference. Springer Science & Business Media. pp. 640–. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 978-1-84628-669-8.
- ↑ 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 Pierson, Hugh O. (1992).
- ↑ Lackner, A. and Filzwieser A. "Gas carburizing of tungsten carbide (WC) powder" U.S. Patent 6,447,742 (2002)
- ↑ Zhong, Y.; Shaw, L. (2011).
- ↑ Jacobs, L.; M. M. Hyland; M. De Bonte (1998).
- ↑ Nerz, J.; B. Kushner; A. Rotolico (1992).
- ↑ Nakajima, H.; Kudo, T.; Mizuno, N. (1999).
- ↑ 16.0 16.1 Kurlov, pp. 30, 135
- ↑ "Velocity of Sound in Various Media". RF Cafe. பார்க்கப்பட்ட நாள் 4 April 2013.
- ↑ Kittel, Charles (1995). Introduction to Solid State Physics (7th ed.). Wiley-India. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 81-265-1045-5.
- ↑ 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.
- ↑ Rudy, E.; F. Benesovsky (1962). "Untersuchungen im System Tantal-Wolfram-Kohlenstoff". Monatshefte für chemie 93 (3): 1176–95. doi:10.1007/BF01189609.
- ↑ Kleinhenz, Sven; Valérie Pfennig; Konrad Seppelt (1998). "Preparation and Structures of [W(CH3)6], [Re(CH3)6], [Nb(CH3)6]−, and [Ta(CH3)6]−". Chemistry: A European Journal 4 (9): 1687–91. doi:10.1002/(SICI)1521-3765(19980904)4:9<1687::AID-CHEM1687>3.0.CO;2-R.
- ↑ Sickafoose, S.M.; A.W. Smith; M. D. Morse (2002). "Optical spectroscopy of tungsten carbide (WC)". J. Chem. Phys. 116 (3): 993. doi:10.1063/1.1427068. Bibcode: 2002JChPh.116..993S.
- ↑ Sprince, NL.; Chamberlin, RI.; Hales, CA.; Weber, AL.; Kazemi, H. (1984). "Respiratory disease in tungsten carbide production workers". Chest 86 (4): 549–557. doi:10.1378/chest.86.4.549. பப்மெட்:6434250. https://archive.org/details/sim_chest_1984-10_86_4/page/549.
- ↑ "12th Report on Carcinogens". National Toxicology Program. பார்க்கப்பட்ட நாள் 2011-06-24.
- Kurlov, Alexey S.; Gusev, Aleksandr I. (2013). Tungsten Carbides: Structure, Properties and Application in Hardmetals. Springer Science & Business Media. எண்ணிம ஆவணச் சுட்டி:10.1007/978-3-319-00524-9. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 978-3-319-00524-9. LCCN 2013942113.