تنگستن Tungsten از فلزات واسطه و همچنین فلزیست سخت و سنگین با علامت اختصاری W که دارای رنگ خاکستری روشن که در صنایع برقی، لامپ روشنایی، الکترودها و … استفاده می گردد. در ادامه این نوشتار بیشتر به این فلز کمتر شناخته شده خواهیم پرداخت.

تاریخچه

این فلز از واژه سوئدی tung sten به معنی سنگ سنگین گرفته شده است که اولین بار در سال ۱۷۷۹ توسط peter woulfe مطرح شد. تنگستن در سنگ معدن ولف رامیت ( تنگستن آهن – منگنز FeWO۴/MnWO۴ ) شیلیت (کلسیم تنگستن CaWO۴) فربریت و huebnerite یافت می‌شود. ذخایر مهم این مواد در بولیوی، کالیفرنیا، چین، کلرادو، پرتقال، روسیه و کره جنوبی واقع است ( تقریبا” ۷۵% تنگستن مورد نیاز جهان را چین تولید می‌کند). این فلز با روش کاهش اکسید تنگستن بوسیله هیدروژن یا کربن بصورت تجاری تولید می‌شود.

پیدایــــــش

تنگستـن در سنگ معدن ولف رامیت ( تنگستـن آهن – منگنز FeWO۴/MnWO۴ ) شیلیت (کلسیم تنـگستن CaWO۴) فربریت و huebnerite یافت می‌شود. ذخایر مهم این مواد در بولیوی، کالیفرنیا، چین، کلرادو، پرتقال، روسیه و کره جنوبی واقع است ( تقریباً ۷۵% تنـگستن مورد نیاز جهان را چین تولید می‌کند). این فلز با روش کاهش اکسید تنـگستن بوسیله هیدروژن یا کربن بصورت تجاری تولید می‌شود.

مواد سخت

تنگستـن به طور عمده در تولید مواد سخت با بنیان کاربید، یکی از سخت ترین کاربیدها، با نقطه ذوب ۳۷۷۰درجه سانتی گراد استفاده می‌شود. WC رسانای الکتریکی خوبی است، اما رسانایی الکتریکی W۲C کمتر است.

حدود ۶۰ درصد مصرف تنگستـن بصورت WC در حال حاضر برای مواد صیقل دهنده مقاوم در برابر سایش، برشکاری، چاقو و مته، اره، فرز و ابزار دوار مورد استفاده در فلزکاری، نجاری، صنایع استخراج معدن، نفت و ساختمان بکار می‌رود.

آلیاژها

از استحکام و چگالی تنگستـن در ساخت آلیاژهای فلزی سنگین استفاده شده است. یک مثال خوب فولادهای هستند که حاوی حدود ۱۸٪ تنگستـن است. با توجه به نقطه ذوب بالای تنگستـن ماده خوبی برای کاربرد در مانند نازل موشک، به عنوان مثال در پولاریس ۲۷-UGM، زیردریایی با موشک بالستیک می‌باشد.

ابر آلیاژهایی که دارای تنگستـن هستند، مانند Hastelloy و Stellite، در پره‌های توربین، قطعات مقاوم در برابر سایش و پوشش فلزات استفاده می‌شود.

میله تنگستن

میله‌های آلی تنگستن (WMoNiFe) و Anviloy ۱۱۵۰ از پودر فلزی در یک دمای خاص ساخته شده است، با استفاده از فن آوری متالورژی پودر با درجه حرارت بالا تولید می‌شوند. نوار آلیاژ تنگستـن دارای ضریب انبساط حرارتی پایین، هدایت حرارتی خوب و خواص مواد خوب است. در دمای بالا، میله آلیاژ تنگستـن، ماده‌ای با نقطه ذوب بالا و ضریب انبساط حرارتی کم است. اضافه کردن اجزای آلیاژی تنگستـن، ماشینکاری، سختی و لحیم کاری را بهبود می‌بخشد. خواص مواد بر اساس تولید تنگستن میله‌های آلیاژی برای از بین بردن مشکلات درمان حرارت مرتبط با مواد ابزار دیگر است.

کاربردهـــــا:

تنگستـن، فلزی است که دامنه کاربردهای آن بسیار وسیع است؛ عمده‌ترین آنها کاربید تنگستن ( W۲C , WC) در کاربیدهای سیمانی شده می‌باشد. کاربیدهای سیمانی شده ( نام دیگر آنها فلزات سخت است ) مواد پوششی مقاومی هستند که مورد استفاده صنایع فلزکاری، استخراج معدن، نفت و ساختمانی می‌باشند. چون تنگستـن را می‌توان بصورت رشته سیم‌های بسیار باریک با نقطه ذوب زیاد در آورد، در افروزه‌های موجود در لامپ، لامپ خلاء و الکترودها کاربرد دارد.

عوارض و خطرات تنگستن

از آنجا که تنگستن یک فلز نادر است  و ترکیبات آن به طور کلی بی اثر هستند ، اثرات آن بر محیط زیست محدود است. تصور می شود که میزان فراوانی این فلز در پوسته زمین حدود ۱.۵ قسمت در میلیون باشد.

در ابتدا اعتقاد بر این بود که این فلز نسبتاً بی اثر بوده و کمی سمی است  اما از سال ۲۰۰۰  تحقیقات مختلف خطر آلیاژهای تنگستن ، گرد و غبار و ذرات آن برای القا سرطان و چندین اثر سوء دیگر را در حیوانات و همچنین انسانها نشان داده اند.

دوز متوسط ​​کشنده LD50 به شدت به حیوان و روش تجویز آن بستگی دارد و بین ۵۹ میلی گرم در کیلوگرم (داخل وریدی ، خرگوش) و ۵۰۰۰ میلی گرم در کیلوگرم (پودر فلز تنگستن ، داخل صفاقی ، موش) متفاوت است.

همچنین افراد می توانند در محیط کار با تنفس ، بلعیدن  ، تماس با پوست و تماس چشمی در معرض این فلز قرار بگیرند. موسسه ملی ایمنی و بهداشت شغلی (NIOSH) حد مجاز قرارگیری در معرض این فلز را  ۵ میلی گرم در متر مکعب را برای یک روز کاری ۸ ساعته و محدودیت کوتاه مدت را ۱۰ میلی گرم در متر مکعب تعیین کرده است.

جالب است بدانید:
در سال ۱۹۰۸ ، ویلیام دی کولیج کشف کرد که این فلز در حالت رشته ای یک ماده ایده آل برای تولید لامپ است. امروزه ، بیشتر لامپ ها از مواد کم مصرف استفاده می کنند. با این حال هنوز در فیلامنت های اشعه ایکس و در تماس های الکتریکی دستگاه های مختلف الکترونیکی از این ماده استفاده می شود.

در بیولوژی برخی از باکتریها از Tungsten برای کاهش اسیدهای کربوکسیلیک به آلدئید ها استفاده می کنند. در خاک ، این فلز به آنیون تنگستات اکسید می شود. شیمی خاک نحوه پلیمری شدن این فلز را تعیین می کند. خاک های قلیایی باعث ایجاد تنگستات های مونومر می شود و خاکهای اسیدی باعث ایجاد تنگستاتهای پلیمری می شود.

سدیم تنگستات و سرب برای تأثیر آنها بر کرم های خاکی مورد مطالعه قرار گرفته اند. مشخص شد که سرب در سطوح پایین کشنده است و سدیم تنگستات بسیار سمی است اما تنگستات توانایی تولید مثل آنها را کاملاً مهار می کند.

این ترکیب به عنوان یک آنتاگونیست متابولیکی مس بیولوژیکی ، در نقشی شبیه به عملکرد مولیبدن مورد مطالعه قرار گرفته است. مشخص شده است که نمک های تتراتیوتنگستات می توانند به عنوان مواد شیمیایی کلاتاسیون بیولوژیکی مس  مشابه تتراتیومولیبداتها استفاده شوند.