순수텅스텐
순수 텅스텐은 1940년대 TIG 공정 초기에 용접 전극으로 사용되었습니다. TIG 용접은 알루미늄과 마그네슘 합금을 효율적으로 접합하기 위해 개발되었으며, 순수 텅스텐은 모든 금속 중에서 가장 높은 용융 온도를 가지고 있기 때문에 당시에는 합리적이었습니다.
1. 고온에 대한 저항성
가장 순수한 형태의 모든 금속 중에서 순수 텅스텐은 가장 높은 녹는점(3422도)을 가지고 있습니다. 이는 특정 상황에서 매우 유익할 수 있습니다(특히 다른 일반적인 금속과 비교할 때). 예를 들어, 순수 텅스텐은 고온 환경에 적합한 우수한 소재가 되며, 이것이 항공우주, 자동차 및 건설 산업에서 널리 사용되는 이유입니다.
텅스텐 금속은 또한 합금과 초합금을 만드는 데 정기적으로 사용됩니다. 매우 높은 녹는점과 열 크립에 대한 저항성은 합금을 강화하는 데 도움이 되어 다른 금속이 실패할 수 있는 열 집약적인 응용 분야에 적합합니다.
2. 고밀도
순수 텅스텐은 매우 높은 밀도의 이점을 얻습니다. 사실, 19.3g/cm3으로 모든 금속 중 가장 높은 밀도에 속하며, 텅스텐의 밀도는 물보다 약 19.3배, 납보다 1.7배 높습니다.
이러한 특성으로 인해 텅스텐은 더 작은 패키지에서 훨씬 더 많은 무게를 견딜 수 있으며 일반적으로 작은 크기에서 질량이 필요한 응용 분야에 사용됩니다. 예를 들어, 텅스텐의 고밀도 덕분에 경주용 자동차 밸러스트, 항공기 밸러스트 및 운동 에너지 무기를 만드는 데 환상적인 옵션입니다. 이러한 무기는 작고 유선형이어야 하지만 많은 에너지를 전달할 수 있어야 합니다.
3. 낮은 열팽창
순수 텅스텐은 모든 순수 금속 중에서 열팽창 계수가 가장 낮습니다. 일반적인 제조 재료(예: 강철)와 비교했을 때, 이는 극한의 열에서 안정성이 더 높다는 이점을 제공합니다. 다른 금속에서는 찾을 수 없는 구조적 견고성을 가지고 있으며, 특히 순수 텅스텐 카바이드 절삭 공구나 제트 엔진 터빈 블레이드와 같이 고온에서 강성이 필요할 때 유용합니다.
4. 전자구조
전도성과 상대적 불활성으로 인해 텅스텐 금속은 전자 산업과 고수준의 방사선이 포함된 환경에서 널리 사용됩니다. 이러한 이유로 매우 높은 밀도와 함께 텅스텐은 X선 타겟 및 기타 고에너지 방사선 차폐를 위한 주요 금속 공급원 중 하나입니다. 비교적 불활성이고 매우 높은 밀도의 재료는 X선이 침투하기 어렵기 때문입니다. 텅스텐 금속은 또한 전극, 도체 및 금속 필름에서 자주 사용됩니다.
5. 내식성
순수 텅스텐은 부식에 매우 강하며 다양한 부식성 환경과 실외 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 물, 산 또는 용매와 같은 부식성 물질에 장기간 노출될 가능성이 있는 경우 특히 유용합니다.
많은 금속이 처리할 수 없는 일반적으로 마주치는 부식성 환경은 해양 환경입니다. 특히 소금물은 많은 금속에 극도로 부식성이 있습니다. 그러나 다른 금속과 합금하면 텅스텐 금속의 내성이 매우 강해 이러한 혹독한 환경에 매우 적합하여 조선, 낚시 미끼 및 보석에 사용할 수 있습니다.
6. 제작의 힘
순수 텅스텐은 매우 견고한 금속으로, 모든 순수 금속 중에서 가장 높은 인장 강도를 가지고 있습니다. 이로 인해 특정 상황에서는 취성이 생길 수 있지만, 금속 제조 공정에 있어서 순수 텅스텐의 강성은 파손 없이 매우 얇은 와이어로 끌어낼 수 있다는 것을 의미합니다.
아마도 이것의 가장 분명한 예는 전구 필라멘트의 맥락에서 텅스텐이 사용되는 것입니다. 이 특정 응용 분야에서는 매우 얇은 와이어를 매우 높은 온도로 가열해야 빛을 방출할 수 있으며 텅스텐의 높은 녹는점은 이것이 일어나는 데 중요한 요소입니다.
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순수텅스텐 화학적 특성
순수 텅스텐은 화학 주기율표의 전이 그룹에 위치하며 산화 상태는 + 2, + 3, + 4, + 5, + 6입니다. 원자 번호는 74이고 상대 원자량은 183.84입니다. 순수 텅스텐은 X선으로 볼 수 있는 안정적인 등축 결정 형성으로 인해 실온에서 고체입니다.
순수 텅스텐은 산에 의한 부식에 매우 강하고 질산과 불산에만 취약합니다. 또한 질산칼륨이나 수산화나트륨과 같은 알칼리 산화 용융물에 의해 약화될 수 있습니다. 순수 텅스텐은 부식에 매우 강하지만 매우 높은 온도에서 산소와 쉽게 결합하여 삼산화물을 생성합니다.
자연적으로 이 금속은 텅스텐-180, 텅스텐-182, 텅스텐-183, 텅스텐-184, 텅스텐-186의 5가지 안정 동위 원소의 혼합물이며, 각각 0.12%, 26.5%, 14.3%, 30.6%, 28.4%의 조성 비율을 갖습니다.
순수텅스텐 물리적 특성
가장 순수한 형태의 순수 텅스텐은 쉽게 가공할 수 있는 반짝이는 흰색 금속입니다. 그러나 화학 조성 내에 산소와 탄소의 흔적이 포함되어 있어 엄청난 스트레스와 힘을 받으면 매우 취성이 있습니다.
순수 텅스텐은 알려진 가장 무거운 엔지니어링 금속이며 매우 높은 밀도(19.25 g/cm³)를 가지고 있습니다. 이는 조밀한 결정 형성 때문입니다. 매우 높은 녹는점(3 140도)과 높은 비등점(5 700도)을 가지고 있습니다. 순수 텅스텐은 모든 금속 중 증기압이 가장 낮고 모든 금속 중 탄성 계수가 400 GPa로 가장 높습니다.
또한 열팽창 계수가 4.4×10-6mm로 매우 낮아 붕규산 유리와 거의 같기 때문에 유리 금속 밀봉에 사용됩니다. 순수 텅스텐은 환경 친화적이며 쉽게 분해되거나 파손되지 않습니다.
순수텅스텐 생산
순수한 텅스텐은 여러 단계에 걸쳐 광석에서 추출 및 정제됩니다. 광석은 결국 텅스텐(VI) 산화물(WO3)로 바뀌고, 수소 또는 탄소 연료로 가열하여 분말 형태의 텅스텐을 생산합니다. 텅스텐은 녹는점이 매우 높고 용융이 상업적으로 실행 가능하지 않기 때문에 주괴로 성형할 수 없습니다.
따라서 분말 텅스텐은 소량의 니켈이나 다른 귀금속과 혼합하여 제조되고 소결됩니다. 소결 과정 동안 니켈은 확산되어 텅스텐 합금을 형성합니다.
텅스텐은 텅스텐 불화물(WF6)의 환원에서 수소에 의해 추출될 수 있습니다.
WF6 + 3H2 → W+ 6HF
순수 텅스텐 제품을 제조하기 위해 제조업체는 생성된 텅스텐 합금을 소결하고 때로는 단단한 블록이나 막대의 빌릿으로 성형하는 것으로 시작합니다. 그런 다음 이러한 빌릿을 텅스텐 호일, 텅스텐 막대, 텅스텐 판 또는 텅스텐 시트로 제작합니다. 이는 접지, 드로잉, 다이 커팅 또는 성형을 통해 수행됩니다. 일부 제품은 추가 처리가 필요합니다.
대부분의 순수 텅스텐 제품은 세 가지 다른 조건, 즉 윤활제 코팅을 유지하는 형태인 검은색과 산화물로 판매됩니다. 다른 형태는 다양한 화학 물질을 사용하여 코팅을 제거한 세척 형태입니다. 마지막으로 코팅을 제거하고 특정 매끄러움과 원하는 직경을 얻기 위해 금속을 다이아몬드 실리콘 카바이드 기계로 강화한 분쇄 형태가 있습니다.
순수텅스텐의 응용
순수텅스텐 응용분야
순수 텅스텐의 융점은 모든 금속 원소 중에서 가장 높고, 밀도가 높고, 금에 가깝고, 텅스텐의 경도도 매우 높고, 텅스텐 카바이드의 경도는 다이아몬드에 가깝습니다. 또한, 텅스텐은 또한 좋은 전기 전도성과 열 전도성, 낮은 계수를 가지고 있어 합금, 전자, 화학 산업에 널리 사용됩니다.
합금 분야
순수 텅스텐의 경도는 매우 높고 금에 가까워서 강의 강도, 경도, 내마모성을 향상시킬 수 있으며, 중요한 합금 원소로 모든 종류의 강철 생산에 널리 사용됩니다. 일반적인 텅스텐강은 고속도강, 텅스텐강, 텅스텐 코발트 자기강이며, 이 강철은 주로 드릴, 밀링 커터, 와이어 드로잉 다이, 다이 및 몰드 등과 같은 다양한 도구의 제조에 사용됩니다.
텅스텐 카바이드 기반 경질 합금
텅스텐 카바이드는 내마모성과 내화성이 높고, 경도는 다이아몬드에 가까워 일부 경질 합금에 자주 사용됩니다. 현재 텅스텐 카바이드 기반 경질 합금은 텅스텐의 가장 큰 소비 분야이며, 카바이드는 진공로 또는 수소 환원 소결로에서 텅스텐 카바이드 미크론 분말과 금속 바인더(예: 코발트, 니켈, 몰리브덴)로 만든 분말 야금 제품입니다. 텅스텐 카바이드 기반 경질 합금은 일반적으로 텅스텐 카바이드-코발트-텅스텐 카바이드, 티타늄 카바이드-코발트-텅스텐 카바이드, 티타늄 카바이드, 탄탈륨 카바이드-코발트, 강철 결합 경질 합금 등 4가지 유형으로 나눌 수 있으며, 텅스텐 카바이드 기반 경질 합금은 주로 절삭 공구, 광산 공구 및 와이어 드로잉 다이 등의 제조에 사용됩니다.
내열 및 내마모 합금
순수 텅스텐은 모든 금속 중에서 녹는점이 가장 높고 경도가 매우 높아서 내열성과 내마모성이 강한 합금을 생산하는 데 자주 사용됩니다. 예를 들어 순수 텅스텐, 코발트, 크롬, 탄소 합금은 항공 엔진 밸브, 터빈 임펠러 등과 같은 고강도 및 내마모성 부품을 생산하는 데 사용됩니다. 순수 텅스텐과 기타 내화성 금속 합금은 공기 로켓 엔진 노즐과 같은 고강도 부품을 생산하는 데 사용됩니다.
고중력 합금
순수 텅스텐은 밀도가 높고 경도가 높기 때문에 고비율 합금을 만드는 데 이상적인 재료가 되었습니다. 조성, 특성 및 용도에 따라 고비율 합금은 W-Ni-Fe, W-Ni-Cu, W-Co, W-WC-Cu, W-Ag 및 기타 주요 시리즈로 나뉩니다. 이 합금은 무겁고, 고강도, 방사선 흡수 능력, 열전도도 및 열팽창 계수, 우수한 전도성, 용접성 및 우수한 가공성과 같은 많은 특성을 가지고 있으며 항공우주, 항공, 군사, 석유 시추, 전기 계측, 의료 및 기타 산업에서 널리 사용됩니다. 예를 들어 접촉 재료 균형 해머 갑옷, 핀, 러더 및 스위치, 회로 차단기, 점용접 전극 등과 같은 제어 장치 제조.
전자장
순수 텅스텐은 높은 가소성, 낮은 증발률, 높은 융점, 높은 전자 방출 능력으로 인해 전자 및 전력 산업에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, 높은 광속률과 긴 사용 수명으로 인해 텅스텐은 백열등, 할로겐 램프와 같은 다양한 전구 필라멘트의 제조에 널리 사용되며 텅스텐 와이어는 전자 튜브 직접 열음극, 게이트 및 열음극 히터에 의한 다양한 전자 기기의 제조에도 사용할 수 있습니다. 텅스텐의 특성은 TIG 용접 및 기타 유사한 재료에 사용하기에 적합합니다.
화학 분야
순수한 텅스텐 화합물은 촉매로 사용되고, 무기 색소, 예를 들어 두 종류의 황화텅스텐은 가솔린 합성에서 윤활제와 촉매로 사용되고, 산화텅스텐은 도료에 사용되고, 칼슘이나 마그네슘텅스텐은 형광분말에 사용됩니다.
기타 분야
열팽창이 붕규산 유리와 비슷하기 때문에 유리나 금속 봉인을 만드는 데 사용됩니다. 텅스텐의 감도는 낮기 때문에 고순도 텅스텐 보석을 생산하는 데 사용됩니다. 또한 텅스텐은 방사성 의학에도 사용되었으며 일부 기구는 텅스텐 와이어를 사용하기도 합니다.
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