タングステン (Wolfram): 特性、製造、用途、合金

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タングステンは、純粋な金属の中で最高の融点を持つ鈍い銀色の金属です。 Wolfram としても知られており、元素記号の W の由来となっているタングステンは、ダイヤモンドよりも割れにくく、スチールよりもはるかに硬いです。

この高融点金属の独自の特性 (強度と高温に耐える能力) は、多くの商用および産業用途に最適です。

タングステンの性質

• 原子記号: W
• 原子番号: 74
• 要素カテゴリ: 遷移金属
• 密度: 19.24 グラム/センチメートル³
• 融点: 6192°F (3422°C)
• 沸点: 10031°F (5555°C)
• モース硬度：7.5

製造

タングステンは、主にウルフラマイトとシーライトの 2 種類の鉱物から抽出されます。ただし、タングステンのリサイクルも世界の供給量の約 30% を占めています。中国は金属の世界最大の生産国であり、世界の供給量の 80% 以上を提供しています。

タングステン鉱石が処理され、分離されると、化学形態のパラタングステン酸アンモニウム (APT) が生成されます。 APT は水素で加熱して酸化タングステンを形成するか、1925°F (1050°C) を超える温度で炭素と反応してタングステン金属を生成します。

アプリケーション

100 年以上にわたるタングステンの主な用途は、白熱電球のフィラメントとしてでした。少量のケイ酸カリウム アルミニウムをドープしたタングステン粉末を高温で焼結して、世界中の何百万もの家庭を照らす電球の中心にあるワイヤ フィラメントを生成します。

タングステンは高温でも形状を維持できるため、タングステン フィラメントは現在、ランプ、フラッドライト、電気炉の発熱体、電子レンジ、X 線管など、さまざまな家庭用アプリケーションにも使用されています。

高熱に対する金属の耐性は、電気アーク炉や溶接装置の熱電対や電気接点にも最適です。カウンターウェイト、釣り用おもり、ダーツなど、集中した質量または重量を必要とするアプリケーションでは、その密度のためにタングステンがよく使用されます。

タングステンカーバイド

炭化タングステンは、1 つのタングステン原子を 1 つの炭素原子 (化学記号 WC で表される) に結合するか、2 つのタングステン原子を 1 つの炭素原子 (W2C) に結合することによって生成されます。これは、水素ガスの流れの中でタングステン粉末を炭素と一緒に 2550°F から 2900°F (1400°C から 1600°C) の温度で加熱することによって行われます。

モース硬度スケール (ある材料が別の材料を傷つける能力の尺度) によると、タングステン カーバイドの硬度は 9.5 で、ダイヤモンドよりわずかに低いだけです。このため、タングステンを焼結（高温で粉末状に圧縮および加熱する必要があるプロセス）して、機械加工および切断に使用される製品を製造します。

その結果、ドリル ビット、旋盤工具、フライス、徹甲弾など、高温と応力の条件下で機能する材料が得られます。

超硬合金はタングステンカーバイドと コバルト 粉。また、鉱業で使用されるような耐摩耗工具の製造にも使用されます。イギリスとヨーロッパを結ぶ英仏海峡トンネルを掘削するために使用されたトンネルボーリングマシンには、実際、約 100 個の超硬チップが装備されていました。

タングステン合金

タングステン金属は、他の金属と組み合わせて強度と耐摩耗性を高めることができます。腐食. 鋼 合金 多くの場合、これらの有益な特性のためにタングステンが含まれています。鋸刃などの切削工具や機械加工工具に使用される高速用途で使用されるステルには、約 18% のタングステンが含まれています。

タングステン鋼合金は、高い耐熱性が求められるロケット エンジン ノズルの製造にも使用されます。他のタングステン合金には、耐久性と耐摩耗性からベアリングやピストンに使用されるステライト（コバルト、クロム、タングステン）と、タングステン合金粉末を焼結して作られ、弾薬、ダーツバレルに使用されるヘビメットがあります。 、およびゴルフクラブ。

コバルトからなる超合金、 鉄 また ニッケル 、タングステンとともに、航空機のタービンブレードの製造に使用できます。