الکترود تنگستن

تاریخچه

کلمه تنگستن یک کلمه سوئدی است که به معنای سنگ سنگین می باشد . عدد اتمی آن ۷۴ است و وزن اتمی آن ۱۸۳٫۸۵ است. تنگستن عمدتا در ایالات متحده این مواد معدنی بیشتر در کالیفرنیا و کلرادو رخ می دهد. در جای دیگری آنها در چین، جمهوری بوریاتی روسیه، قزاقستان، کره جنوبی، بولیوی و پرتغال یافت شده است. . خواص فیزیکی آن عبارتند از: بالاترین نقطه ذوب همه فلزات، ۳٫۴۱۰ درجه سانتی گراد (۱۷۰۷۰ درجه فارنهایت)، نقطه جوش ۵۶۶۰ درجه سانتیگراد (۱۰۲۰۲۰ درجه فارنهایت) و چگالی ۱۹٫۳ گرم بر سانتی متر است. کلمه تنگستن یک ماده با تراکم بالا است و از زبان سوئدی، “تونگ”، به معنی سنگین و “استن”، یعنی سنگمی باشد. فلز تنگستن اولین بار توسط دو شیمی دان اسپانیایی که به برادران الهوجار در سال ۱۷۸۳ به صورت تنگستن خالص کشف شد .قبل از این نیز تنگستن بود ولی به صورت ناخالص موجود بود .

تنگستن یک قهوه ای مایل به سفید است که درحالت عادی جامد است . تنگستن دارای بالاترین نقطه ذوب و کمترین فشار بخار است . این فلز در دمای ۱۶۵۰ درجه سانتیگراد دارای بالاترین نقطه ذوب کششی است که در برابر خورندگی بسیار مقوم است .

تاریخ تنگستن و سیم تنگستن

کلمه “تنگستن” احتمالا برای اولین بار توسط A. F. Cronstedt در سال ۱۷۵۵ استفاده شد،

این ماده معدنی ترکیبی از آهک با یک اسید ناشناخته است که نام آن “اسید تنگستن” است .

ولفرام

در سال ۱۷۸۳، برادران اسپانیایی، J.J. و F.D ‘Elhujar، نتایج تحقیقات خود را در مورد ولفرام انجام شده با فردی سوئدی به نام ، T. Bergmann، در میان گذاشتند. آنها نشان دادند که این کانی (ولفرام) دارای همان اسید تنگستیک است که قبلا یافت شده اما به جای کلسیم با آهن و منگنز ترکیب شده است. آنها همچنین برای اولین بار آماده سازی تنگستن را انجام دادند که توسط کاهش اکسید تنگستن با زغال چوب ساخته شده و به نام “ولفرام” نامگذاری شده است. منشا کلمه ولفرام مبهم است.

نماد شیمیایی

این فلز در بعضی کشورها به عنوان تنگستن شناخته می شود و به عنوان ولفرام در دیگر کشورها، از جمله سوئد، کشور مبدأ نام تنگستن نامیده می شود. نماد شیمیایی W، که به طور جهانی برای نشان دادن تنگستن نامیده می شود، نشان می دهد که ولفرام قبلا نام عمومی برای عنصر شناخته شده است. در بریتانیا معدن ولفرامیت نیز به عنوان ولفرام شناخته شده است.

استفاده های اولیه

سالهاست که تنگستن یکی از عناصر نادر بود و تا سال ۱۸۴۷، زمانی که Oxland یک اختراع برای تولید تنگستات سدیم، تنگستیک اسید و تنگستن از قسیوتریت (tinstone) را اختراع کرد، این عنصر به هیچ وجه صنعتی نبود . دومین ثبت اختراع Oxland که در سال ۱۸۵۷ تولید آلیاژهای آهن تنگستن بود. با این وجود، فلز خود را تا حدود ۵۰ سال بعد، هنگامی که برای اولین بار در ساخت رشته های لامپ های اشعه مادون قرمز استفاده می شد، پیدا کرد. از سال ۱۸۷۸، زمانی که سوان نشان داد که چراغ های کربنی هشت و شانزده لامپ کربنی در نیوکاسل، مواد شیمیائی نسبت به کربن جستجو شد. لامپ کربن اولیه کارآیی حدود ۱٫۰ لومن در هر وات داشت که طی ۲۰ سال آینده با اصلاح روش های تهیه کربن تا حدود ۲٫۵ لومن در وات بهبود یافت. بهبودی بیشتر در سال ۱۸۹۸ به حدود ۳٫۰ لومن در هر وات توسط گرم کردن رشته های الکتریکی در فضای بخار نفت انجام شد که موجب رسوب کربن در منافذ رشته ها شد و به ظاهر فلزی روشن تبدیل شد. در همان زمان، A. Von Welsbach اولين رشته موفق فلزي را با استفاده از اسميم توليد کرد. قبلا تلاش برای استفاده از پلاتین انجام می شد اما نقطه ذوب آن نسبتا کم از ۱۷۷۴ درجه سانتی گراد است. مانع توسعه موفق آن می شد. لامپ هایی که از رشته های عدسی استفاده می کردند، کارایی حدود ۶٫۰ لومن در هر وات بود. از آنجا که اسسميوم نادرترين فلزات پلاتين است، هرگز نميتواند در مقياس بزرگ مورد استفاده قرار گيرد. تانتالم با نقطه ذوب ۲۹۹۶ درجه سانتیگراد، در مقایسه با اوسمیوم، ۲۷۰۰ درجه سانتیگراد، به طور گسترده به عنوان یک سیم کشیده از سال ۱۹۰۳ تا ۱۹۱۱ به کار گرفته شده توسط ون بولتون از زیمنس و هالسک استفاده شد. لامپ با رشته های تانتالیوم دارای کارایی حدود ۷٫۰ لومن در وات بود. پیشرفت در استفاده از تنگستن در حدود ۱۹۰۴ آغاز شده است و از سال ۱۹۱۱ به طور انحصاری مورد استفاده قرار گرفته است.

شکنندگی و عدم قابلیت انعطاف پذیری تنگستن مانع موفقیت آنها در این امر شد روش، هر چند بعدا، در سالهای ۱۹۱۳ – ۱۹۱۴، نشان داده شد که تنگستن ذوب شده می تواند در دماهای بسیار زیاد و با استفاده از مراحل بسیار کوچک کاهش یابد. با قرار دادن یک قوس بین یک میله تنگستن و یک پودر تنگستن نیمه متخلخل در یک تیتان گرافیت، درون آن با پودر فلزی تنگستن پوشیده شده و دارای اتم هیدروژن است، قطعات کوچک تنگستن ذوب، حدود ۱۰ میلیمتر. قطر و ۲۰ تا ۳۰ میلیمتر طول می کشد، که می توان با مشکل کار کرد. مشخص شد که خواص کار می تواند تا حدی با افزودن اکسید توریوم بهبود یابد، که تمایل به ایجاد یک ستون نوع ساختار را در خنک کردن توده ی ذوب شده کاهش می دهد. این روند هرگز به صورت تجاری مورد استفاده قرار نگرفت. در همین سال، Just and Hannaman فرآیند تولید رشته های تنگستن را با مخلوط کردن پودر فلزات رقیق شده با یک باند آلی، اکسترود کردن از طریق قالب ها و گرمایش در گازهای مناسب برای حذف رشته های حاوی رشته های تنگستن خالص ثبت کردند. در طول ۱۹۰۶ – ۱۹۰۷، فرایند اکستروژن شناخته شده، که روش آن اکثر رشته های تنگستن برای چهار یا پنج سال آینده ساخته شد، توسعه یافت.

تنگستن از سنگ معدن نمیتواند با ذوب سنتی انجام شود زیرا تنگستن دارای بالاترین نقطه ذوب فلز است. تنگستن از طریق یک سری از واکنش های شیمیایی از سنگ استخراج می شود.

کاربرد های تنگستن

برای جوشکاری آرگون با رنگ های سفید ،مشکی ، قرمز ، طلایی ، سبز ، فیروزه ای ، آبی ، قهوا ای مورد استفاده قرار می گیرد.تنگستن در جوشکاری آرگون برای ایجاد قوس الکتریکی استفاده می گردد که هرکدام از این رنگ ها که در بالا از آن نام بردیم برای یک نوع آلیاز کاربرد دارد 

تنگستن و آلیاژهای آن به طور گسترده ای برای رشته های الکتریکی، لوله های الکترونی و تلویزیون و برای کارهای تبخیر فلزی استفاده می شود

نقاط تماس برق برای توزیع کنندگان خودرو

اشعه ایکس هدف

سیم پیچ و عناصر گرمایش برای کوره های الکتریکی

موشک و برنامه های کاربردی با درجه حرارت بالا

فولاد ابزار با سرعت بالا و بسیاری از آلیاژهای دیگر دارای تنگستن هستند

تنگستن کلسیم و منیزیم به طور گسترده ای در روشنایی مورد استفاده قرار می گیرد

نمک های تنگستن در صنایع شیمیایی استفاده می شود

تنگستن دی سولفید یک روان کننده خشک و درجه حرارت بالا است که تا ۵۰۰ درجه سانتیگراد پایدار است

برنز تنگستن و دیگر ترکیبات تنگستن در رنگ ها استفاده می شود

لوله های تلویزیون (لوله های الکترونی)