텅스텐 합금

산업
텅스텐은 주로 가장 단단한 카바이드 중 하나인 텅스텐 카바이드(WC)를 기반으로 하는 단단한 소재 생산에 사용됩니다. WC는 효율적인 전기 도체이지만 W2C는 그렇지 않습니다. WC는 내마모성 연마재와 금속 가공, 목공, 광업, 석유 및 건설 산업에서 사용하는 칼, 드릴, 원형 톱, 다이, 밀링 및 터닝 도구와 같은 "카바이드" 절삭 도구를 만드는 데 사용됩니다. 카바이드 툴링은 실제로 세라믹/금속 복합재로, 금속 코발트가 WC 입자를 제자리에 고정하는 결합(매트릭스) 재료 역할을 합니다. 이러한 유형의 산업용 사용은 현재 텅스텐 소비량의 약 60%를 차지합니다.
보석 산업은 소결 텅스텐 카바이드, 텅스텐 카바이드/금속 복합재, 그리고 금속 텅스텐으로 반지를 만듭니다. WC/금속 복합 반지는 코발트 대신 니켈을 금속 매트릭스로 사용합니다. 왜냐하면 니켈은 광택을 내면 더 높은 광택을 내기 때문입니다. 때때로 제조업체나 소매업체는 텅스텐 카바이드를 금속이라고 부르지만, 그것은 세라믹입니다. 텅스텐 카바이드의 경도 때문에 이 소재로 만든 반지는 매우 내마모성이 뛰어나고 금속 텅스텐으로 만든 반지보다 광택 마감을 더 오래 유지합니다. 그러나 텅스텐 카바이드 반지는 취성이 강하고 날카로운 타격을 받으면 금이 갈 수 있습니다.

합금
텅스텐의 경도와 내열성은 유용한 합금에 기여할 수 있습니다. 좋은 예로 고속강이 있는데, 텅스텐을 최대 18%까지 함유할 수 있습니다. 텅스텐의 높은 녹는점은 텅스텐을 로켓 노즐과 같은 응용 분야에 적합한 소재로 만듭니다. 예를 들어 UGM-27 폴라리스 잠수함 발사 탄도 미사일입니다. 텅스텐 합금은 항공우주 및 자동차 산업과 방사선 차폐를 포함한 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. 하스텔로이 및 스텔라이트와 같은 텅스텐을 함유한 초합금은 터빈 블레이드와 내마모성 부품 및 코팅에 사용됩니다.
텅스텐의 내열성은 은이나 구리와 같은 다른 고전도성 금속과 결합할 때 아크 용접 응용 분야에서 유용합니다. 은이나 구리는 필요한 전도도를 제공하고 텅스텐은 용접봉이 아크 용접 환경의 고온을 견딜 수 있게 합니다.

영구 자석
담금질(마르텐사이트) 텅스텐 강(약 5.5%~7.0% W, 0.5%~0.7% C)은 높은 잔류 자기장과 보자력으로 인해 단단한 영구 자석을 만드는 데 사용되었습니다. 이는 존 홉킨슨(1849~1898)이 1886년에 이미 언급한 바와 같습니다. 금속이나 합금의 자기적 특성은 미세 구조에 매우 민감합니다. 예를 들어, 텅스텐 원소는 강자성이 아니지만(하지만 철은 강자성임) 강철에 이러한 비율로 존재하면 자기 도메인 벽 운동에 대한 더 큰 저항으로 인해 페라이트(철) 상보다 강자성이 더 큰 마르텐사이트 상을 안정화합니다.

군대
텅스텐은 보통 니켈, 철 또는 코발트와 합금하여 무거운 합금을 형성하는데, 고갈 우라늄의 대안으로 운동 에너지 관통체에 사용되며, 고갈된 형태에서도 우라늄의 방사능이 문제가 되는 경우 또는 우라늄의 추가적인 자연발화성이 바람직하지 않은 경우(예: 방탄복을 관통하도록 설계된 일반 소총 총알)에 사용됩니다. 마찬가지로 텅스텐 합금은 포탄, 수류탄 및 미사일에도 사용되어 초음속 파편을 만들었습니다. 독일은 제2차 세계 대전 중에 텅스텐을 사용하여 비교적 소구경 및 경량 야전 포병에서 매우 높은 총구 속도와 향상된 장갑 관통력을 달성하기 위해 게를리히 압착 보어 원리를 사용하여 대전차포 설계용 포탄을 생산했습니다. 이 무기는 매우 효과적이었지만 볼프람 위기로 인해 포탄 코어에 사용되는 텅스텐이 부족하여 사용이 제한되었습니다.
텅스텐은 또한 밀도가 높은 불활성 금속 폭발물에도 사용되었는데, 이는 텅스텐을 밀도가 높은 분말로 사용하여 부수적 피해를 줄이는 동시에 작은 반경 내에서 폭발물의 치명률을 높이는 데 사용됩니다.

화학적 응용 프로그램
황화텅스텐(IV)은 고온 윤활제이며, 수소탈황 촉매의 구성 요소입니다. 이러한 응용 분야에는 MoS2가 더 일반적으로 사용됩니다.
텅스텐 산화물은 세라믹 유약에 사용되고 칼슘/마그네슘 텅스텐산염은 형광등에 널리 사용됩니다. 결정 텅스텐산염은 핵물리학 및 핵의학에서 섬광 검출기로 사용됩니다. 텅스텐을 포함하는 다른 염은 화학 및 태닝 산업에서 사용됩니다. 텅스텐 산화물(WO3)은 석탄 화력 발전소에서 발견되는 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매에 통합됩니다. 이러한 촉매는 암모니아(NH3)를 사용하여 질소 산화물(NOx)을 질소(N2)와 물(H2O)로 전환합니다. 텅스텐 산화물은 촉매의 물리적 강도를 높이고 촉매 수명을 연장합니다. 텅스텐을 포함하는 촉매는 에폭시화, 산화 및 수소화 분해 반응에 유망합니다. 텅스텐 헤테로폴리산은 다기능 촉매의 핵심 구성 요소입니다. 텅스텐산염은 광촉매로 사용할 수 있고, 황화텅스텐은 전기 촉매로 사용할 수 있습니다.

틈새 시장 활용
높은 밀도가 필요한 응용 분야로는 요트의 무게, 균형추, 밸러스트 용골, 상업용 항공기의 꼬리 밸러스트, 민간 및 군용 헬리콥터의 로터 무게, NASCAR 및 포뮬러 원의 경주용 자동차의 밸러스트가 있습니다. 밀도가 두 배에 약간 못 미치는 텅스텐 합금은 납 낚시 싱커의 대안(비록 더 비싸지만)으로 여겨집니다. 고갈 우라늄도 비슷하게 높은 밀도로 인해 이러한 목적으로 사용됩니다. 75kg의 텅스텐 블록이 2012년 화성 과학 연구실 우주선의 진입 차량 부분에서 "크루즈 밸런스 질량 장치"로 사용되었습니다. 리벳팅을 위한 돌리로 사용하기에 이상적인 소재로, 좋은 결과에 필요한 질량을 컴팩트한 막대로 달성할 수 있습니다. 니켈, 구리 또는 철과 고밀도 텅스텐 합금은 고품질 다트[89](더 작은 직경과 더 촘촘한 그룹화를 허용) 또는 인공 파리(텅스텐 비드를 사용하면 파리가 빠르게 가라앉을 수 있음)에 사용됩니다.텅스텐은 또한 SWD M11/9 기관단총의 발사 속도를 1300RPM에서 700RPM으로 낮추기 위한 무거운 볼트로 사용됩니다.텅스텐은 최근 3D 인쇄용 노즐에 사용되었습니다.텅스텐 카바이드의 높은 내마모성과 열전도도는 연마 필라멘트의 인쇄를 개선합니다.일부 현악기 현에는 텅스텐이 통합되어 있습니다.텅스텐은 두 보이저 우주선의 우주선 시스템에 있는 전자 망원경의 흡수체로 사용됩니다.

금 대체
텅스텐 합금은 금과 비슷한 밀도를 가지고 있어 금이나 백금의 대체재로 보석에 사용될 수 있습니다.금속 텅스텐은 저자극성이며 금 합금보다 단단합니다(텅스텐 카바이드만큼 단단하지는 않지만).따라서 특히 닦은 마감 처리된 디자인의 경우 긁힘에 강한 반지를 만드는 데 유용합니다.
밀도가 금과 매우 유사하고(텅스텐은 밀도가 0.36%만 낮음) 가격이 천분의 일 정도이기 때문에 텅스텐은 금괴 위조에도 사용할 수 있습니다. 예를 들어 텅스텐 막대에 금도금을 하는 방법이 있는데, 이는 1980년대부터 시도되고 있습니다. 또는 기존 금괴에 구멍을 뚫고 제거한 금을 텅스텐 막대로 바꾸는 방법도 있습니다. 밀도는 정확히 같지 않으며 금과 텅스텐의 다른 특성도 다르지만 금도금 텅스텐은 표면적인 테스트는 통과합니다.

전자제품
고온에서도 강도를 유지하고 녹는점이 높기 때문에 원소 텅스텐은 백열전구, 음극선관, 진공관 필라멘트, 발열체, 로켓 엔진 노즐 등 다양한 고온 응용 분야에 사용됩니다. 또한, 녹는점이 높기 때문에 텅스텐은 항공우주 및 전기, 난방, 용접 응용 분야, 특히 가스 텅스텐 아크 용접 공정(텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접이라고도 함)과 같은 고온 용도에 적합합니다.