اقرأ في هذا المقال
في الكيمياء إن مركب كربيد الفاناديوم وفي الإنجليزية: (vanadium carbide) عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (VC)، كريستالي ويظهر على شكل مسحوق أسود، يمتلك صلابة موس 2800 كجم لك مم مربع، ومقاومة مقدارها 150 ميكرومتر سم (عند درجة حرارة الغرفة).
كربيد الفاناديوم
كربيد الفاناديوم مركب غير عضوي، يحتوي على معامل مرن يبلغ حوالي 380 جيجا باسكال، تتميز كربيدات المعدن الانتقالي بنقاط انصهار عالية جدًا وصلابة وقوة درجات حرارة عالية، تعرض هذه المواد أيضًا موصلية كهربائية وحرارية جيدة، يمتلك هذا المركب الصيغة الكيميائية التالية: (VC)، ووزن جزيئي مقداره 62.95 غرام لكل مول، ونقطة الانصهار 2810 درجة مئوية (5090 درجة فهرنهايت)، والكثافة 5.77 جم لكل سم مكعب.
خصائص كربيد الفاناديوم
- كربيد الفاناديوم عبارة عن مسحوق أسود، وهو عبارة عن مادة خزفية شديدة المقاومة للحرارة، وهي متوفرة في العديد من الأشكال المخصصة بما في ذلك السبائك والرقائق المعدنية والقضيب واللوح والهدف الرشاش، كربيد الفاناديوم (VC) هو أحد الكربيدات المعدنية الانتقالية ذات البنية البلورية المكعبة وعادة ما تكون جسيمات (VC) النانوية على شكل مسحوق رمادي.
- هذه المادة هي مادة خزفية صلبة مقاومة للحرارة ذات خصائص مثيرة للاهتمام، وتتميز جسيمات (VC) النانوية بصلابة عالية ونقطة انصهار عالية وقوة درجة حرارة عالية وموصلية حرارية عالية واستقرار كيميائي عالي حتى في درجات الحرارة العالية، حيث تبلغ درجة انصهار جسيمات (VC) النانوية حوالي 2700-2800 درجة مئوية بينما تبلغ درجة غليانها حوالي 3900 درجة مئوية.
- تبلغ صلابة جزيئات (VC) النانوية حوالي 2950 كجم لكل مم مربع والمقاومة الكهربائية 60 ميكرولتر سم، وتُستخدم جسيمات (VC) النانوية تجاريًا كإضافات في لقم الأدوات وأدوات القطع والسيرمات من أجل تحسين مقاومة المواد للتآكل، بالإضافة إلى ذلك فإنه يتم استخدام الثبات الكيميائي لها في التطبيقات التحفيزية، علما أن الخصائص التحفيزية لـ (VC) قابلة للمقارنة مع البلاتين بسبب خصائصها الإلكترونية والمغناطيسية المتشابهة.
الهيكل والتحضير لكربيد الفاناديوم
- لقد جذبت الكربيدات المعدنية الانتقالية اهتمامًا مستمرًا نظرًا لخصائصها الفيزيائية الممتازة وتطبيقاتها الهندسية الواسعة، وكون كربيد الفاناديوم متشابه مع أول أكسيد الفاناديوم، فإنه يتبلور في هيكل الملح الصخري، ونظرًا لأن (VC و VO) قابلان للامتزاج، فإن عينات (VC) تحتوي عادةً على شوائب من الأكسيد، علما أنه يتوفر كربيد الفاناديوم في العديد من الأشكال والأشكال المخصصة بما في ذلك السبائك والرقائق المعدنية وغيرها.
- يتم إنتاج مركب كربيد الفاناديوم عن طريق تسخين أكاسيد الفاناديوم بالكربون عند حوالي 1000 درجة مئوية، ويمكن أن يتشكل كربيد الفاناديوم في الاتجاه (111) عند تشكيله بواسطة رشاش المغنطرون بالتردد الراديوي، على الرغم من أن (VC) مستقر ديناميكيًا إلا أنه يتحول إلى (V2C) عند درجات حرارة أعلى، وتؤدي المرونة في قياس العناصر الكيميائية إلى سلوكيات كيميائية وفيزيائية غنية وتوفر الكثير من المرشحين لتصميم المواد.
استخدامات كربيد الفاناديوم
- كربيد الفاناديوم هو مادة خزفية شديدة المقاومة للحرارة، مع صلابة 9-9.5 موس، فمن المحتمل أن يكون أقسى كربيد معدني معروف، وتوفر تقنية طلاء كربيد الفاناديوم (VC) طبقة حماية فائقة للأسطح الفولاذية وتلغي الحاجة إلى خطوات معالجة حرارية متعددة أثناء المعالجة، وبالتالي تقضي على انبعاثات الغازات الضارة، وهو مهم لأنه منتشر في معادن وسبائك الفاناديوم.
- إن كربيد الفاناديوم (VC) وكربيد النيوبيوم (NbC) هي أيضًا مواد شديدة المقاومة للحرارة، يمكن استخدام (VC) كمادة مضافة لكربيد التنجستن (WC) من أجل تنقية بلورات الكربيد وتحسين خصائص السيرميت، وتُستخدم (TiC و ZrC و VC و NbC) تجاريًا في أدوات القطع لأدوات القطع، إذ يستخدم كربيد الفاناديوم (VC) في صناعة سبائك الحديد لإنتاج أدوات قطع عالية السرعة ودرجة حرارة عالية لقطع المعادن والمواد الصلبة الأخرى.
- تُستخدم جسيمات (VC) النانوية كمحفزات في تفاعلات تطور الهيدروجين (HER) والتي تعتبر ضرورية لإنتاج طاقة الهيدروجين النظيفة والمتجددة، إن كربيد الفاناديوم (VC) يمكن أن يحفز بكفاءة تطور التحفيز الضوئي (H2) مع ثبات ممتاز في نظام حساس للصبغة تحت إشعاع الضوء المرئي (≥420 نانومتر) ويعمل أيضًا كمحفز متعدد الاستخدامات لتطور (H2) عندما يتكامل مع مختلف المحفزات الضوئية أشباه الموصلات.
وفي نهاية ذلك فقد يستخدم كربيد الفاناديوم كمادة مضافة إلى كربيد الأسمنت لتنقية بلورات الكربيد وبالتالي الحصول على صلابة متزايدة للإدخالات، كما أنه يحمي الأسطح الفولاذية بطبقة سميكة جيدة التحكم من (VC) مع التخلص من الحاجة إلى خطوات معالجة حرارية متعددة تزيد من استخدام الطاقة وفرصة حدوث عيوب في الإنتاج، وله دور في سبائك لأدوات القطع والمواد المضافة للصلب.
