تاريخ استخدامات التنجستن

تاريخ استخدامات التنجستن

يمكن ربط الاكتشافات في استخدام التنجستن بشكل غير مباشر بأربعة مجالات: المواد الكيميائية، والصلب والسبائك الفائقة، والخيوط، والكربيدات.

 1847: تستخدم أملاح التنجستن لصنع القطن الملون ولصنع الملابس المستخدمة في المسرحيات وغيرها من الأغراض المقاومة للحريق.

 1855: تم اختراع عملية بسمر، مما أتاح الإنتاج الضخم للصلب. وفي الوقت نفسه، تم إنتاج أول أنواع من الصلب المحتوي على التنجستن في النمسا.

 1895: قام توماس إديسون بدراسة قدرة المواد على التألق عند تعرضها للأشعة السينية، ووجد أن تنجستات الكالسيوم هي المادة الأكثر فعالية.

 عام 1900: عُرض الفولاذ عالي السرعة، وهو مزيج خاص من الفولاذ والتنغستن، في المعرض العالمي في باريس. ويحافظ هذا الفولاذ على صلابته في درجات الحرارة العالية، مما يجعله مثالياً للاستخدام في الأدوات والتشغيل الآلي.

 عام ١٩٠٣: كانت فتائل المصابيح الكهربائية أول استخدام للتنغستن، مستفيدةً من درجة انصهاره العالية للغاية وموصليته الكهربائية. لكن المشكلة الوحيدة؟ أظهرت المحاولات المبكرة أن التنغستن هش للغاية بحيث لا يمكن استخدامه على نطاق واسع.

 1909: نجح ويليام كوليدج وفريقه في شركة جنرال إلكتريك بالولايات المتحدة في اكتشاف عملية لإنتاج خيوط التنجستن المرنة من خلال المعالجة الحرارية المناسبة والتشكيل الميكانيكي.

 1911: تم تسويق عملية كوليدج، وفي وقت قصير انتشرت مصابيح التنجستن في جميع أنحاء العالم المجهزة بأسلاك التنجستن القابلة للطرق.

 1913: أدى النقص في الماس الصناعي في ألمانيا خلال الحرب العالمية الثانية إلى دفع الباحثين للبحث عن بديل لقوالب الماس، والتي تستخدم لسحب الأسلاك.

 ١٩١٤: «كان بعض الخبراء العسكريين الحلفاء يعتقدون أن ألمانيا ستنفد من الذخيرة في غضون ستة أشهر. لكن سرعان ما اكتشف الحلفاء أن ألمانيا كانت تزيد من إنتاجها للذخائر، بل وتجاوزت إنتاجهم لفترة من الزمن. ويعود هذا التغيير جزئيًا إلى استخدامها للفولاذ عالي السرعة المصنوع من التنجستن وأدوات القطع المصنوعة منه. ولدهشة البريطانيين الشديدة، تبين لاحقًا أن التنجستن المستخدم كان يأتي في معظمه من مناجمهم في كورنوال.» - من كتاب كي سي لي "التنجستن" الصادر عام ١٩٤٧

 1923: قدمت شركة ألمانية لتصنيع المصابيح الكهربائية براءة اختراع لكربيد التنجستن، أو المعدن الصلب. ويتم تصنيعه عن طريق "تثبيت" حبيبات أحادي كربيد التنجستن (WC) شديدة الصلابة في مصفوفة رابطة من معدن الكوبالت الصلب عن طريق التلبيد في الطور السائل.

غيّرت هذه النتيجة تاريخ التنجستن: مادة تجمع بين القوة العالية والمتانة والصلابة الفائقة. في الواقع، يتميز كربيد التنجستن بصلابة فائقة، لدرجة أن الماس هو المادة الطبيعية الوحيدة القادرة على خدشه. (يُعدّ الكربيد الاستخدام الأهم للتنجستن اليوم).

ثلاثينيات القرن العشرين: ظهرت تطبيقات جديدة لمركبات التنجستن في صناعة النفط لمعالجة النفط الخام بالهيدروجين.

 1940: بدأ تطوير السبائك الفائقة القائمة على الحديد والنيكل والكوبالت، لتلبية الحاجة إلى مادة يمكنها تحمل درجات الحرارة الهائلة لمحركات الطائرات النفاثة.

 1942: خلال الحرب العالمية الثانية، كان الألمان أول من استخدم قلبًا من كربيد التنجستن في قذائف خارقة للدروع عالية السرعة. وقد "انصهرت" الدبابات البريطانية تقريبًا عند إصابتها بهذه القذائف.

 1945: بلغت المبيعات السنوية للمصابيح المتوهجة 795 مليون وحدة في الولايات المتحدة.

 الخمسينيات: بحلول هذا الوقت، تمت إضافة التنجستن إلى السبائك الفائقة لتحسين أدائها.

 الستينيات: ظهرت محفزات جديدة تحتوي على مركبات التنجستن لمعالجة غازات العادم في صناعة النفط.

 1964: أدت التحسينات في كفاءة وإنتاج المصابيح المتوهجة إلى خفض تكلفة توفير كمية معينة من الضوء بمقدار ثلاثين ضعفًا مقارنة بالتكلفة عند إدخال نظام الإضاءة الخاص بإديسون.

 عام 2000: في هذه المرحلة، يتم سحب حوالي 20 مليار متر من أسلاك المصابيح سنوياً، وهو طول يعادل حوالي 50 ضعف المسافة بين الأرض والقمر. وتستهلك الإضاءة ما بين 4% و5% من إجمالي إنتاج التنجستن.

التنجستن اليوم

اليوم، أصبح كربيد التنجستن واسع الانتشار للغاية، وتشمل تطبيقاته قطع المعادن، وتشكيل الخشب والبلاستيك والمواد المركبة والسيراميك الناعم، والتشكيل بدون رقائق (الساخن والبارد)، والتعدين، والبناء، وحفر الصخور، والأجزاء الهيكلية، وأجزاء التآكل والمكونات العسكرية.

تُستخدم سبائك الصلب المحتوي على التنجستن أيضًا في صناعة فوهات محركات الصواريخ، والتي يجب أن تتمتع بخصائص مقاومة جيدة للحرارة. كما تُستخدم السبائك الفائقة المحتوية على التنجستن في شفرات التوربينات والأجزاء والطلاءات المقاومة للتآكل.

ومع ذلك، في الوقت نفسه، انتهى عهد المصباح المتوهج بعد 132 عامًا، حيث بدأ التخلص التدريجي منه في الولايات المتحدة وكندا.