टंगस्टन धातु
टंगस्टन धातु एक रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक W और परमाणु संख्या 74 है। टंगस्टन एक दुर्लभ धातु है जो पृथ्वी पर प्राकृतिक रूप से लगभग विशेष रूप से अन्य तत्वों के साथ यौगिक के रूप में पाई जाती है। इसे 1781 में एक नए तत्व के रूप में पहचाना गया और 1783 में पहली बार धातु के रूप में अलग किया गया।
1. शुद्ध धातुओं में टंगस्टन धातु का तापीय प्रसार गुणांक सबसे कम होता है, जो अत्यधिक गर्मी में स्थिरता प्रदान करता है, जिससे यह टंगस्टन-कार्बाइड काटने वाले औजारों और जेट इंजन टरबाइन ब्लेड जैसे औजारों के लिए आवश्यक हो जाता है।
2. छोटे गतिज युद्ध सामग्री और रेसिंग कार गिट्टी ऐसे अनुप्रयोगों के दो उदाहरण हैं जिनमें टंगस्टन धातु चमकती है। इसका घनत्व सीसे से लगभग 1.7 गुना अधिक और पानी से 19.3 गुना अधिक है।
3. अपने सुचालक गुणों और निष्क्रियता के कारण, टंगस्टन धातु का इलेक्ट्रॉनिक्स और उच्च विकिरण वाले वातावरण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह एक्स-रे लक्ष्यों के लिए एक प्रमुख स्रोत के रूप में कार्य करता है और इलेक्ट्रोड, कंडक्टर और धातु फिल्मों में इसका उपयोग किया जाता है।
4. अपने बेहतरीन संक्षारण प्रतिरोध के कारण, टंगस्टन धातु को लंबे समय तक सॉल्वैंट्स, पानी और एसिड जैसे संक्षारक पदार्थों के संपर्क में रखा जा सकता है। इसकी लचीलापन समुद्री परिस्थितियों में इसकी प्रयोज्यता को बढ़ाता है, जिसमें शामिल हैं: आभूषण, मछली पकड़ने के लिए चारा और जहाज निर्माण।
5. टंगस्टन धातु शुद्ध धातुओं में सबसे अधिक गलनांक (3,422 डिग्री) रखती है, जो इसे उच्च तापमान वाले वातावरण में अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण बनाती है, विशेष रूप से एयरोस्पेस और निर्माण में।
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टंगस्टन धातु बनाम स्टेनलेस स्टील
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वस्तु |
टंगस्टन स्टील |
स्टेनलेस स्टील |
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रासायनिक संरचना |
स्टील, सी, डब्ल्यू, आदि. |
Fe, Cr, Ni, और अन्य तत्व |
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गुण |
उच्च कठोरता, तापीय स्थिरता, और गर्मी प्रतिरोध। |
उत्कृष्ट संक्षारण, गर्मी और उच्च तापमान प्रतिरोध। |
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लाभ |
इसमें उत्कृष्ट कटिंग प्रदर्शन और पहनने का प्रतिरोध है, जो इसे कठोर सामग्रियों के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त बनाता है। इसमें अच्छी थर्मल स्थिरता भी है, जो इसे ऊंचे तापमान पर उच्च कठोरता बनाए रखने की अनुमति देती है। |
अम्लीय या क्षारीय वातावरण में लंबे समय तक उपयोग के बाद भी जंग-मुक्त रहता है। |
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नुकसान |
इसकी विनिर्माण लागत अधिक है तथा इसका प्रसंस्करण कठिन है। |
इसकी ताकत अपेक्षाकृत कम होती है और इसमें प्लास्टिक विरूपण की संभावना होती है। |
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अनुप्रयोग |
एयरोस्पेस, सैन्य, औद्योगिक चिकित्सा, आदि। |
निर्माण, खाद्य प्रसंस्करण, चिकित्सा उपकरण, रसायन, आदि। |
टंगस्टन धातु के अनुप्रयोग क्या हैं?
इलेक्ट्रानिक्स
टंगस्टन धातु एकीकृत सर्किट के लिए एक इंटरकनेक्टिंग सामग्री के रूप में इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आवश्यक है। टंगस्टन धातु अपनी उच्च विद्युत चालकता और लचीलेपन के लिए प्रसिद्ध है। यह इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में विभिन्न घटकों के बीच प्रभावी संकेत हस्तांतरण की गारंटी देता है, जिससे उनकी भरोसेमंद कार्यक्षमता में वृद्धि होती है और समकालीन प्रौद्योगिकियों के लिए अपरिहार्य जटिल इंटरकनेक्टिविटी को बढ़ावा मिलता है।
मिश्र
टंगस्टन धातु को दुर्दम्य धातुओं के साथ मिलाकर विभिन्न प्रकार के उपयोगों के लिए उपयुक्त गुणों वाले मिश्रधातु तैयार करना आम बात है, जैसे टर्बाइन ब्लेड और रॉकेट इंजन नोजल, साथ ही साथ महीन डार्ट।
फ्यूजन पावर
संलयन शक्ति में, टंगस्टन धातु आगामी परमाणु रिएक्टरों में प्लाज्मा-फेसिंग सामग्रियों (PFM) के लिए कार्बन से आगे निकल जाती है। इसकी असाधारण उच्च तापमान शक्ति, न्यूनतम क्षरण, कुशल तापीय चालकता, कम ट्रिटियम प्रतिधारण, और न्यूट्रॉन विकिरण के तहत अपेक्षाकृत कम सक्रियण टंगस्टन को भविष्य के संलयन रिएक्टरों की व्यवहार्यता और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए पसंदीदा विकल्प बनाता है।
स्थायी चुम्बक
टंगस्टन धातु के अनुप्रयोगों में SmFeN– -Fe स्थायी चुंबक नैनोकंपोजिट की चुंबकीय विशेषताओं में सुधार करना शामिल है। माइक्रोस्ट्रक्चर और चुंबकीय व्यवहार को संशोधित करने के लिए टंगस्टन को 0–17% रेंज में जोड़ा जाता है। यह Sm, Fe, और W पाउडर को यांत्रिक रूप से मिश्र धातु बनाकर, फिर मिश्रण को एनीलिंग और नाइट्राइड करके पूरा किया जाता है। परिणामस्वरूप, स्थायी चुंबक बेहतर तरीके से काम करते हैं और बेहतर प्रदर्शन करते हैं।
चिकित्सा अनुप्रयोग
टंगस्टन मिश्र धातु विभिन्न चिकित्सा अनुप्रयोगों में अभिन्न अंग हैं, जो ताकत और सुरक्षा प्रदान करते हैं। वे गामा रेडियोग्राफी, ऑन्कोलॉजी उपकरणों और रेडियोधर्मी स्रोतों के लिए कंटेनर के रूप में काम करते हैं। इसके अतिरिक्त, टंगस्टन-मिश्र धातु सिरिंज शील्ड विकिरण जोखिम के खिलाफ एक मजबूत रक्षा प्रदान करते हैं, जिससे चिकित्सा प्रक्रियाओं में सुरक्षा और प्रभावकारिता सुनिश्चित होती है।
नैनोवायर
टंगस्टन और ऑक्सीजन परमाणुओं से बने टंगस्टन ऑक्साइड नैनोवायर उत्कृष्ट विद्युत चालकता और अद्वितीय ऑप्टिकल गुण प्रदर्शित करते हैं, तथा इनका उपयोग संवेदन, इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और ऊर्जा भंडारण में किया जाता है।
सैन्य सामग्री
टंगस्टन धातु, जो अपनी उच्च कठोरता और तापमान प्रतिरोध के लिए मूल्यवान है, का उपयोग सैन्य अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे: टंगस्टन-मिश्र धातु की गोलियां, छर्रे के सिर और कवच-भेदी प्रक्षेपास्त्र।
रासायनिक अनुप्रयोग
रासायनिक उद्योग में, टंगस्टन यौगिक आवश्यक हैं क्योंकि वे कई प्रकार की सामग्रियों के उत्पादन में मदद करते हैं। ये यौगिक टंगस्टन के विशेष गुणों का लाभ उठाते हुए विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों में आवश्यक रासायनिक उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला के निर्माण को प्रभावित करते हैं, जिसमें पिगमेंट और पेंट से लेकर उत्प्रेरक, स्याही और स्नेहक शामिल हैं।
टंगस्टन धातु की खोज सबसे पहले 1783 में वोल्फ्रामाइट में पाए जाने वाले ऑक्साइड के चारकोल रिडक्शन के ज़रिए की गई थी। इसका इस्तेमाल सदियों से मिट्टी के बर्तन बनाने के लिए चीनी मिट्टी के बर्तन बनाने के हिस्से के रूप में विभिन्न रूपों में किया जाता रहा है। कई देशों में, इसे टंगस्टन के बजाय वोल्फ्राम के नाम से जाना जाता है। टंगस्टन शब्द स्वीडिश भाषा से आया है जिसका अर्थ है "भारी पत्थर"। वोल्फ्रामाइट जर्मन शब्द "वुल्फ रहम" से आया है जिसका अर्थ है "वुल्फ क्रीम"।
टंगस्टन धातु का उपयोग आधार और मिश्र धातु तत्व के रूप में किया जाता है, जिसमें मिश्र धातु टंगस्टन कार्बाइड इसका सबसे आम रूप है। स्केलाइट और वोल्फ्रामाइट दो महत्वपूर्ण टंगस्टन खनिज हैं। टंगस्टन का प्रारंभिक आधुनिक उपयोग प्रकाश बल्ब फिलामेंट सामग्री के रूप में था, जो आज भी लोकप्रिय है।
टंगस्टन कार्बाइड एक यौगिक है जिसमें टंगस्टन परमाणु और कार्बाइड परमाणुओं के बराबर हिस्से होते हैं। यह एक ग्रे पाउडर है जिसे उपकरण, काटने के उपकरण, अपघर्षक, कवच भेदी गोले और आभूषणों में उपयोग के लिए सिंटरिंग के माध्यम से संपीड़ित और आकार दिया जाता है। टंगस्टन की तरह, टंगस्टन कार्बाइड का उच्च गलनांक 5200 डिग्री फ़ारेनहाइट या 2870 डिग्री होता है और इसका क्वथनांक 10830 डिग्री फ़ारेनहाइट या 6000 डिग्री होता है।
टंगस्टन कार्बाइड यौगिकों के दो प्रकार हैं टंगस्टन कार्बाइड (WC) और टंगस्टन सेमीकार्बाज़ाइड (W2C)। इसके अतिरिक्त, टंगस्टन कार्बाइड की दो अन्य श्रेणियाँ हैं a-WC और β-WC, जिसमें a-WC का आकार षट्कोणीय है और β-WC का आकार घनाकार उच्च तापमान वाला है।
टंगस्टन कार्बाइड
टंगस्टन कार्बाइड 1 से 1 के अनुपात में टंगस्टन और कार्बन का मिश्रण है। यह एक महीन ग्रे पाउडर है जिसे अन्य रूपों और उपयोगी सामग्रियों में संसाधित किया जाता है। टंगस्टन कार्बाइड एक बेहद मजबूत मिश्र धातु है जो एसिड, क्षार और ऑक्सीजन और पानी के प्रभावों जैसे रसायनों के संपर्क में आने में सक्षम है। इसमें उच्च श्रेणी के स्टील की तुलना में दोगुनी ताकत है और यह टाइटेनियम या स्टील से अधिक सघन है। टंगस्टन कार्बाइड पाउडर के 20 से अधिक ग्रेड हैं, जो उनके दाने के आकार, तन्य शक्ति, कठोरता और गलनांक के अनुसार भिन्न होते हैं।
टंगस्टन कार्बाइड के निर्माण में टंगस्टन कार्बाइड पाउडर को मजबूत और टिकाऊ उत्पादों, उपकरणों और भागों में सिंटरिंग और दबाना शामिल है। अपनी उच्च शक्ति के कारण, टंगस्टन कार्बाइड खनन उद्योग, निर्माण स्थलों और धातुकर्म में बहुत उपयोगी है। सांख्यिकीय रूप से सभी टंगस्टन कार्बाइड मिश्र धातुओं का 60% केवल इन उद्योगों के लिए बनाया जाता है।
मजबूत कार्बाइड
यह टंगस्टन के सबसे आम मिश्र धातुओं में से एक है। यह एक टंगस्टन कार्बाइड मिश्र धातु है जिसे कोबाल्ट के साथ मिश्रित किया जाता है जिसका उपयोग सीमेंट बनाने वाले बाइंडर के रूप में किया जाता है। कोबाल्ट टंगस्टन को मजबूत बनाता है और उच्च दबाव में भंगुर होने की इसकी प्रवृत्ति का प्रतिकार करता है और इस प्रकार इसे महत्वपूर्ण संरचनात्मक अनुप्रयोगों में उपयोग करने की अनुमति देता है।
मिश्रधातु टंगस्टन
मिश्र धातु टंगस्टन एक सामान्य शब्द है जो विभिन्न प्रकार की धातुओं के साथ टंगस्टन को मिलाकर बनाए गए विभिन्न मिश्र धातुओं को संदर्भित करता है। सामान्य उदाहरण तांबा और लोहे के मिश्र धातु हैं। विभिन्न मिश्र धातु औद्योगिक और वाणिज्यिक दोनों अनुप्रयोगों में उपयोगी हैं। टंगस्टन निकल लोहा टंगस्टन के मिश्र धातुओं का एक उदाहरण है। निकल घनत्व बढ़ाता है, ताकत में सुधार करता है और नए धातु मिश्र धातु की लचीलापन में सुधार करता है। टंगस्टन निकल तांबा टंगस्टन का एक और व्यवहार्य मिश्र धातु है जिसमें कुछ अनूठी क्षमताएं हैं। मिश्र धातु में तांबे की उपस्थिति काफी हद तक नए मिश्र धातु को गैर-चुंबकीय बनाती है। इसलिए यह एक बहुत मजबूत धातु बनाता है जिसमें कोई चुंबकीय गुण नहीं होता है। यह ऑन्कोलॉजी सिस्टम और ऐसे कार्यों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है जहां विद्युत सेंसर की ढाल महत्वपूर्ण है।
शुद्ध टंगस्टन
अपने शुद्धतम रूप में, टंगस्टन एक बहुत अच्छा विद्युत कंडक्टर है और इसका उपयोग मुख्य रूप से विद्युत अनुप्रयोगों में किया जाता है। इलेक्ट्रॉनिक्स में, शुद्ध टंगस्टन का उपयोग सर्किट पैनल पर घटकों के लिए कनेक्टिंग माध्यम के रूप में किया जाता है।
टंगस्टन धातु को कैसे अलग और परिष्कृत किया जाता है
अगर आप कभी इस बात को लेकर उत्सुक रहे हैं कि आपकी प्यारी (या बेहद मर्दाना और मजबूत) टंगस्टन मेटल कार्बाइड कैसे बनी, तो आप पाएंगे कि इस प्रक्रिया में आपके प्रतिष्ठित टंगस्टन जौहरी से अपनी अंगूठी मंगवाने से कहीं ज़्यादा कुछ है। टंगस्टन कार्बाइड की अंगूठी की खुदाई करना एक बहुत ही चौंकाने वाली और भ्रमित करने वाली प्रक्रिया हो सकती है, जो खुदाई से शुरू होती है।
एक बार जब धरती से निकाला गया टंगस्टन धातु अयस्क प्रसंस्करण के लिए तैयार हो जाता है और तैयार हो जाता है। टंगस्टन तैयार करने की प्रक्रिया वही है जो स्पेनिश भाइयों और रसायनज्ञ जुआन जोस और फौस्टो डी'एलहुयार वाई डी सुविसा द्वारा शुरू में निकाले जाने के बाद से इस्तेमाल की गई है। हालाँकि, डी'एलहुवर वाई डी सुविसा भाइयों द्वारा इस्तेमाल की गई विधि के विपरीत, आधुनिक निष्कर्षण और तैयारी के लिए एक अतिरिक्त, जटिल कदम की आवश्यकता होती है। आज, प्रक्रिया के दौरान एक जटिल रासायनिक निष्कर्षण का उत्पादन किया जाता है। रसायन को अमोनियम पैराटुंगस्टेट कहा जाता है, या अधिक सामान्यतः APT के रूप में जाना जाता है।
APT का उत्पादन दो अलग-अलग तरीकों से किया जाता है। ये तरीके हैं एसिड लीचिंग और ऑटोक्लेव-सोडा। ऑटोक्लेव-सोडा प्रक्रिया में अयस्क को उच्च तापमान और दबाव में सोडियम कार्बोनेट के साथ मिलाया जाता है। सोडियम टंगस्टेट घोल में अमोनिया मिलाने के बाद APT क्रिस्टल बनते हैं।
एसिड लीचिंग प्रक्रिया में, टंगस्टन धातु अयस्क को हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उपयोग करके ठोस टंगस्टिक एसिड और कैल्शियम क्लोराइड बनाने के लिए तोड़ा जाता है। अमोनिया का उपयोग ऑटोक्लेव-सोडा प्रक्रिया की तरह किया जाता है। अमोनिया का उपयोग टंगस्टिक एसिड को घोलने के लिए किया जाता है। मिश्रण को वाष्पित करने और छानने के बाद, APT के क्रिस्टल का उत्पादन होता है।
अब, आप सोच रहे होंगे कि क्रिस्टल का आपके स्थानीय या ऑनलाइन रिटेलर से खरीदे गए टंगस्टन कार्बाइड रिंग से क्या लेना-देना है। खैर, प्रक्रिया अभी भी पूरी होनी बाकी है। प्रक्रिया का अगला भाग टंगस्टन ऑक्साइड बनाना है।
APT क्रिस्टल को एक रोटरी भट्टी में गर्म किया जाता है ताकि बनने वाले तीन प्रकार के ऑक्साइड में से एक बनाया जा सके। इस प्रक्रिया में, क्रिस्टल के ऊपर हाइड्रोजन को उड़ाया जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान, अत्यधिक गर्मी के विभिन्न स्तरों के अनिवार्य रूप से तीन क्षेत्र होते हैं। सबसे अधिक गर्मी वाले क्षेत्र में, हाइड्रोजन APT में अमोनिया को हाइड्रोजन और नाइट्रोजन में बदल देता है। अंततः, भट्टी में ऑक्साइड को कम करके टंगस्टन पाउडर का उत्पादन किया जाता है। टंगस्टन पाउडर बनने के बाद, इसे सिंटरिंग नामक प्रक्रिया के माध्यम से ठोस धातु में बनाया जा सकता है।
टंगस्टन धातु को अलग करने में बहुत सारा विज्ञान और वर्षों की खोज शामिल है। हालांकि यह एक श्रमसाध्य प्रक्रिया है, लेकिन अंतिम परिणाम केवल टंगस्टन की अंगूठियों और अन्य बढ़िया आभूषणों से कहीं अधिक है।
टंगस्टन धातु के गुण
टंगस्टन धातु के रासायनिक गुण
टंगस्टन धातु रसायन विज्ञान की आवर्त सारणी के संक्रमण समूह में स्थित है और इसकी ऑक्सीकरण अवस्थाएँ + 2, + 3, + 4, + 5, और + 6 हैं। इसकी परमाणु संख्या 74 है और सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान 183.84 है। टंगस्टन धातु कमरे के तापमान पर ठोस होती है क्योंकि इसमें एक स्थिर आइसोमेट्रिक क्रिस्टल गठन होता है जिसे एक्स-रे के तहत देखा जा सकता है।
टंगस्टन धातु अम्लों द्वारा संक्षारण के प्रति बहुत प्रतिरोधी है और केवल नाइट्रिक एसिड और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के प्रति संवेदनशील है। इसके अलावा, इसे पोटेशियम नाइट्रेट या सोडियम हाइड्रॉक्साइड जैसे क्षारीय ऑक्सीकरण पिघल द्वारा कमजोर किया जा सकता है। टंगस्टन धातु संक्षारण के प्रति बहुत प्रतिरोधी है, लेकिन बहुत उच्च तापमान पर ऑक्सीजन के साथ मिलकर ट्राइऑक्साइड का उत्पादन करेगी।
स्वाभाविक रूप से, यह धातु 5 स्थिर समस्थानिकों अर्थात् टंगस्टन-180, टंगस्टन-182, टंगस्टन-183, टंगस्टन-184, और टंगस्टन-186 का मिश्रण है, जिनकी प्रतिशत संरचना क्रमशः 0.12%, 26.5%, 14.3%, 30.6% और 28.4% है।
टंगस्टन धातु के भौतिक गुण
टंगस्टन धातु अपने शुद्धतम रूप में एक चमकदार सफ़ेद धातु है जिसे आसानी से संसाधित किया जा सकता है। हालाँकि, इसकी रासायनिक संरचना में ऑक्सीजन और कार्बन के अंश मौजूद होते हैं और यह अत्यधिक तनाव और बल के तहत इसे बहुत भंगुर बना देता है।
इसका तापीय विस्तार गुणांक भी बहुत कम है, जो 4.4×10-6मिमी डिग्री है, जो बोरोसिलिकेट ग्लास के लगभग समान है और यही कारण है कि इसका उपयोग ग्लास धातु सील के लिए किया जाता है। टंगस्टन पर्यावरण के अनुकूल भी है और आसानी से विघटित या टूटता नहीं है।
ज़ेनान न्यू मेटल कंपनी लिमिटेड ने हमेशा धातु सामग्री के अनुसंधान और विकास, उत्पादन और बिक्री पर ध्यान केंद्रित किया है। हमारा कारखाना 30,000 वर्ग मीटर के क्षेत्र को कवर करता है और इसमें आधुनिक उत्पादन उपकरणों का पूरा सेट है। इसमें दो बड़े पैमाने पर धातु उत्पादन संयंत्र और एक धातु सामग्री परीक्षण केंद्र है। उत्पादित धातु सामग्री की गुणवत्ता भरोसेमंद है।
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सवाल पूछा गया
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