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.

தங்குதன் கார்பைடு, எஃகை விட இருமடங்கு விறைப்பு விசையைக் கொண்டுள்ளது. இதன் யங்கின் மட்டு தோராயமாக 530–700 GPa,Kurlov, p. 3 ஐக் கொண்டுள்ளது, மேலும் இது எஃகு, தைட்டானியம் போன்றவற்றை விட அதிக அடர்த்தியை உடையது. இதன் கடினத்தன்மையை குருந்தத்துடன்  (α-Al2O3) ஒப்பிடலாம்.

 தொகுப்பு முறைகள் 
தங்குதன் உலோகத்தையும் கார்பனையும் 1400–2000 °செ உயர் வெப்பநிலையில் வினைபடுத்தி தங்குதன் கார்பைடை தயாரிக்கலாம்.Pierson, Hugh O. (1992).   வேறு முறையில் சற்று குறைவான வெப்பநிலையான 900 மற்றும் 1200 °செ இல் உலோக தங்குதன் (அ)  WO3  ஐ  CO/CO2 கலவையுடன் H2 முன்னிலையில் வினைப்படுத்தி தயாரிக்கலாம்.Lackner, A. and Filzwieser A. "Gas carburizing of tungsten carbide (WC) powder" U.S. Patent 6,447,742 (2002)

WC ஐ கிராபைட்டு உடன் WO3 ஐ 900 °செ வெப்பநிலையிலோ அல்லது ஐதரசன் முன்னிலையில் 670 °செ வெப்பநிலையிலோ வெப்பப்படுத்தி தயாரிக்கலாம்.Zhong, Y.; Shaw, L. (2011).  வேதி ஆவிப் படிவு முறையிலும் WC ஐத் தயாரிக்கலாம்:Pierson, Hugh O. (1992). 
 தங்குதன் அறு குளோரைடுடன் ஐதரசனும் (ஒடுக்கி) மெத்தேனும் (கார்பனின் மூலப்பொருள்)  670 °C (1,238 °F) வெப்பநிலையில் வினைபுரிந்து WC ஐக் கொடுக்கிறது.
 WCl6 + H2 + CH4 → WC + 6 HCl
 அதேபோன்று தங்குதன் அறு புளோரைடுடன் ஐதரசனும் (ஒடுக்கி) மெத்தேனும் (கார்பனின் மூலப்பொருள்) 350 °C (662 °F) வெப்பநிலையில் வினைபுரிந்து WC ஐக் கொடுக்கிறது
 WF6 + 2 H2 + CH3OH → WC + 6 HF + H2O

 வேதிப்பண்புகள் 
இரண்டு வகையான தங்குதன் கார்பைடுகள் உள்ளன, ஒன்று WC மற்றொன்று W2C.Jacobs, L.; M. M. Hyland; M. De Bonte (1998). 

உயர் வெப்பநிலைகளில் தங்குதன் கார்பைடு தங்குதனாகவும் கார்பனாகவும் சிதைகிறது, உயர் வெப்பநிலை வெப்ப தெளிப்பின் போது இது நிகழ்கிறது.Nerz, J.; B. Kushner; A. Rotolico (1992). 

தங்குதன் கார்பைடு   வெப்பநிலையில் ஆக்சிசனேற்றம் அடைகிறது.Pierson, Hugh O. (1992).  அமிலத்தால் பாதிப்படைவதில்லை, ஐத்ரோ புளுரிக் அமிலம், நைட்ரிக் அமிலம் (HF/HNO3) இவைகளின் கலவையால் தாக்கலாம்.Pierson, Hugh O. (1992).  Nakajima, H.; Kudo, T.; Mizuno, N. (1999). 

 இயற்பியல் பண்புகள் 
1 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). இதன் வெப்பங்கடத்து திறனானது 110 W·m−1·K−1, மற்றும் வெப்ப விரிவுக் குணகம் 5.5 µm·m−1·K−1.

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. இதன்  யங் குணகத்தின் மதிப்பானது தோராயமாக 530–700 கிகாபாசுகல் ஆக உள்ளது. இதன் பருமக் குணகம் 630–655 கிகாபாசுகல் ஆகவும், மற்றும் நறுக்கக் குணகம் 274 கிகா பாசுகலாகவும் உள்ளது.Kurlov, pp. 30, 135 இது உயர்ந்தபட்சமாக 344 மெகா பாசுகல் இழுவலிமையைக் கொண்டுள்ளது. அதே போன்று உச்சபட்ச அமுக்க வலிமையாக சற்றேறக்குறைய 2.7 கிகா பாசுகலையும் மற்றும் பாய்சானின்  விகிதம் 0.31ஐயும் கொண்டுள்ளது.

தங்குதன் கார்பைடு மெல்லிய கம்பியில் நெட்டலையின் (ஒலியின் வேகம்) வேகமானது 6220 மீட்டர்/விநாடிகள் ஆகும்.

தங்குதன் கார்பைடானது மிகக் குறைவான மின் தடையானது ஏறக்குறைய 0.2 µΩ·m ஆனது வனேடியம் போன்ற உலோகங்களின் மின் தடை மதிப்புடன் (0.2 µΩ·m) ஒப்புநோக்கத்தக்கதாகும்.

 அமைப்பு 
தங்குதன் கார்பைடு இரண்டு விதமான படிக அமைப்புகளில் காணப்படுகின்றன. அவை, அறுங்கோண வடிவம் மற்றும் α-தங்குதன்கார்பைடு (WC) (hP2, space group Pm2, No. 187), and a cubic high-temperature form, β-WC, which has the rock salt structure. 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. அலகுக்கூட்டின் பரிமாணங்களிலிருந்து  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 நீளமானது (218 pm) கடுமையாக குலைக்கப்பட்ட முக்கோணப்பட்டக வடிவிலான அணைவு தங்குதனின் பிணைப்பு நீளத்தோடு ஒப்புநோக்கத் தக்கதாக உள்ளது.

மூலக்கூறு நிலை தங்குதன் கார்பைடானது ஆராயப்படும் போது, இந்த வாயு நிைல கூறுகள் 171 பிகோமீட்டர்  அளவிலான பிணைப்பு நீளத்தைக் கொண்டுள்ளதை அறிய முடிகிறது.

 பயன்பாடுகள் 

 வெட்டெந்திரக் கருவிகள்  

 படைத்தளவாடம் 

 அறுவை சிகிச்சைக் கருவிகள் 

 ஆபரணங்கள் 

நச்சுத்தன்மை
இச்சேர்மத்தின் முதன்மையான உடல் நலம் சார்ந்த ஆபத்தானது இதன் துகள்களை சுவாசிப்பது இழைநார்ப் பெருக்கத்தை விளைவிக்கும் தன்மையைக் கொண்டிருப்பதேயாகும். கோபால்ட்–சிமெண்ட் பூசப்பட்ட தங்குதன் கார்பைடும் கூட அமெரிக்க தேசிய நச்சியல் திட்டத்தினால் மனிதனில் புற்றுநோயை ஏற்படுத்தக்கூடிய காரணியாகவே அடையாளப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. 

மேற்கோள்கள்

பகுப்பு:கார்பைடுகள்
பகுப்பு:மீக்கடினப் பொருட்கள்
பகுப்பு:தங்குதன்(IV) சேர்மங்கள்
பகுப்பு:பாறை உப்பு படிகக் கட்டமைப்பு