ディレクトリ
第1章はじめに
1.1 純タングステンの概念と定義
1.2 純タングステンの発見と開発の歴史
1.3 周期表におけるタングステンの位置と物理的および化学的性質
1.4 純タングステンとタングステン合金の違い
1.5 現代産業における純タングステンシートの重要性
第2章タングステン材料の特性と理論的根拠
2.1 純タングステンシートの物性
2.2 純タングステンシートの化学的安定性と耐食性
2.3 純タングステンシートの熱特性
2.4 純タングステンシートの機械的特性
2.5 純タングステンシートの電気的特性
2.6 純タングステンシートの結晶構造と微細構造特性
2.7 CTIA GROUP LTD の純タングステン シート MSDS
第3章純タングステンシートの原料と調製工程
3.1 タングステン鉱石の資源と抽出プロセス
3.2 高純度タングステン粉末の調製方法
3.3 プレス成形技術
3.4 焼結プロセス
3.5 熱間圧延および冷間圧延技術
3.6 精密機械加工と表面処理
3.7 機械加工の難しさ
3.8 高度な製造技術
3.9 超薄純タングステンシートの製造技術
3.10 グリーンで省エネな調製技術
第4章純タングステンシートの種類と仕様
4.1 純度に応じて分類された純タングステンシート
4.2厚さに応じて分類された純タングステンシート
4.3 加工状態に応じて分類された純タングステンシート
4.4 用途に応じて分類された純タングステンシート
4.5 純タングステンシートの特殊な形状
4.6 純タングステンシートの一般的な寸法と公差基準
第5章純タングステンシートの検出と品質管理
5.1 純タングステンシートの外観とサイズの検出方法
5.2 純タングステンシートの純度と化学組成の分析
5.3 純タングステンシートの機械的特性試験
5.4 純タングステンシートの熱的および電気的特性
5.5 純タングステンシートの微細構造解析
5.6 純タングステンシートの欠陥検出
5.7 純タングステンシートの寿命と信頼性の評価
5.8 純タングステンシートの品質管理プロセスと基準
第6章純タングステンシートの応用分野
6.1 エレクトロニクスおよび半導体産業
6.2 照明産業
6.3 航空宇宙
6.4 真空装置とチューブ
6.5 原子力産業
6.6 高温炉のホットフィールドコンポーネント
6.7 特別な用途
第7章純タングステンシートの規格と認証
7.1 純タングステンシートの国内規格
7.2 純タングステンシートの国際規格
7.3 純タングステンシートの化学組成と純度基準
7.4 純タングステンシートの寸法と公差基準
7.5 純タングステンシートの試験および検査基準
7.6 純タングステンシートの環境および安全基準
第8章純タングステンシートの安全性、環境保護、リサイクル
8.1 純タングステンの加工と使用に関する安全上の注意
8.2 純粋なタングステンダストの保護対策
8.3 廃純タングステンシートのリサイクル・再利用技術
8.4 タングステン資源リサイクルシステム
8.5 タングステン産業の環境への影響とグリーン開発
第9章純タングステンシートの性能最適化と合金化
9.1 純タングステンシートの限界と改善点
9.2 タングステン合金の紹介
9.3 ドーピングおよび改変技術
9.4 ナノスケール純タングステンシートの特性と用途
第10章純タングステンシートの市場と今後の発展
10.1 世界の純タングステンシート産業のパターンと主要生産者
10.2 市場の需要と価格動向分析
10.3 新しい純タングステンシートの調製と性能向上技術
10.4 ナノビライゼーションとコンパウンドの開発動向
10.5 新エネルギーと量子技術における潜在的な応用
10.6 純タングステンシート業界の持続可能な発展戦略
虫垂
- 一般的に使用される物理化学的データシート
- タングステン関連用語の説明
- 参考文献
第1章はじめに
1.1 純タングステンの概念と定義
純粋なタングステンは、高純度の金属元素として、現代の材料科学と産業用途に不可欠な成分です。この概念は、微量の不純物がない、または微量の不純物のみを含むタングステン金属である元素タングステンの本質的な形態に由来しています。タングステンの化学記号はWで、以前の名前「wolfram」に由来し、原子番号は74です。これは希少金属であり、ほとんどの場合、化合物として自然界に存在し、遊離状態ではめったに見られません。純粋なタングステンの定義は、複数の次元から詳しく説明できます:まず、化学的観点から、それはタングステン元素の単純な形態であり、その独特の物理的および化学的特性が不純物によって妨げられないようにするために、純度は通常99.95%以上である必要があります。第二に、物性の観点から見ると、純粋なタングステンは銀灰色の光沢を示し、質感は硬いが室温では比較的脆く、表面は酸化されやすく、薄い酸化層を形成します。
より深い定義では、純タングステンは融点と沸点が非常に高い遷移金属と考えられており、極端な条件下でも優れた性能を発揮します。その結晶構造は主に体心立方体 (BCC) 構造であり、優れた機械的強度と熱安定性を備えています。純タングステンの密度は約 19.3 g/cm3 で、金にほぼ匹敵するため、高密度材料が必要な状況で際立っています。たとえば、カウンターウェイトや放射線遮蔽用途では、この密度特性が非常に重要です。純タングステンは硬度も非常に高く、モース硬度で6.5〜7.5の硬度で、摩耗や損傷に強く、変形しにくいことを意味しますが、純粋なタングステンは低温で破損しやすいため、加工が困難になります。
工業規格の観点から見ると、純タングステンの概念は、純タングステンプレート、シート、ロッドなどの形で純度要件を規定するASTM B760規格などの国際規格にリンクされることがよくあります。通常、純タングステン中の炭素、酸素、窒素などの不純物の含有量は、微量の不純物でも延性と導電性に大きな影響を与える可能性があるため、非常に低いレベルに制御する必要があります。純タングステンの熱伝導率は約174 W / m・Kで、その導電率は銅や銀ほど良くありませんが、高温での安定性はこれらの金属をはるかに上回っています。これにより、純タングステンはエレクトロニクスと熱管理の分野で独自の地位を確立します。
純粋なタングステンの概念を拡張すると、その形態学的多様性を探ることができます。純粋なタングステンは、粉末、棒、ワイヤー、シートなど、さまざまな形で存在できます。その中でも、純タングステンシートは、粉末冶金プロセスまたは化学気相成長法などの方法で調製された薄いシート材料で、通常は厚さが0.05mmから数ミリメートルの範囲です。このシート形式により、切断、曲げ、溶接が容易で、精密製造に適しています。純粋なタングステンの概念は同位体組成にも及びます:タングステンには5つの安定同位体(180W、182W、183W、184W、186W)があり、これは核物理学の応用において重要です。
純粋なタングステンを定義するとき、環境との相互作用を無視することはできません。純タングステンは酸素に非常に敏感で、空気中で加熱すると顔料や触媒に一般的に使用される黄色の粉末である WO3 酸化物を形成します。しかし、真空または不活性ガス保護により、純粋なタングステンは金属光沢を維持できます。純タングステンの生体適合性も言及する価値があり、生体必須元素ではありませんが、毒性が低いため、X線管ターゲットなどの医療機器に安全に使用できます。
1.2純タングステンの発見と開発の歴史
純タングステンの発見と開発の歴史は、鉱物学、化学、冶金学のマイルストーンに満ちた、何世紀にもわたる科学的探求の旅です。この歴史は、未知の要素に対する人間の認識のプロセスを明らかにするだけでなく、産業革命と技術進歩の背景も反映しています。
タングステンの起源は17世紀半ばにさかのぼります。当時、ヨーロッパの鉱山労働者は、錫の製錬中に錫を「飲み込む」奇妙な鉱石を錫鉱山で発見し、生産量の減少につながりました。この鉱石は、オオカミのように錫を「食べる」ため、ドイツの鉱山労働者によって「オオカミの泡」を意味する「ウルフラム」と呼ばれていました。同様に、スウェーデンでは「重い石」を意味する「タングステン」と呼ばれています。これらの初期の観察により、タングステン鉱物の謎めいたイメージが確立されました。
本当の科学的ブレークスルーは18世紀に起こりました。1758年、スウェーデンの化学者で鉱物学者のアクセル・フレドリック・クロンシュテットは、「重い石」(現在はスクテナイトとして知られています)と呼ばれる鉱物を研究しているときに、未知の物質が含まれていることを発見しました。彼は鉱物を「タングステン」と名付けましたが、元素を分離しませんでした。1781年、別のスウェーデンの化学者、カール・ヴィルヘルム・シェールは、スクカナイトから新しい酸であるタングステン酸を実験的に抽出しました。シェラーは鉱石を硝酸に溶解し、黄色のタングステン沈殿物を得て、タングステン化合物の最初の同定を示しました。しかし、シェラーは金属タングステンをさらに分離しませんでした。
純粋なタングステンを単離した栄誉は、スペインの化学者で鉱物学者のフアン・ホセ・エルフヤールとファウスト・エルフヤル兄弟に与えられます。1783年、スペインのセビリアで木炭を使ってタングステン酸を還元し、金属タングステン粉末の入手に成功しました。この作品はシェラーとは独立していますが、シェラーに触発されました。兄弟は新しい元素を「ウルフラム」と名付け、調査結果を発表しました。これにより、元素としての純粋なタングステンが正式に誕生しました。
19世紀になると、タングステンの応用が芽生え始めました。1816年、英国の化学者ハンフリー・デイビーはタングステンの電気化学的性質を研究しましたが、純粋なタングステンの工業生産は依然として課題に直面していました。タングステンの融点が高い (3422°C) ため、従来の溶解方法は効果がありません。タングステンが鋼合金に使用され始めたのは 1850 年代になってからでした。1858 年に最初のタングステン含有鋼が特許を取得し、1868 年に自己硬化鋼が登場しました。これらの鋼は高温でも硬度を維持し、工具製造に革命をもたらします。
20世紀初頭、純タングステンの精製技術に画期的な進歩が見られました。1903年、ウィリアム・M・ウィリアム・D・クーリッジは、延性タングステンフィラメントの調製方法を発明しました。粉末冶金と水素還元プロセスを通じて、白熱電球に使用する高純度のタングステンフィラメントを入手しました。この発明は電球の寿命を大幅に延ばし、照明業界に革命をもたらしました。1913 年、Kulich のタングステン ターゲットは X 線管に使用され、医療用途がさらに拡大しました。
2つの世界大戦はタングステンの開発を加速させました。タングステンは戦略的金属と考えられており、徹甲弾や高速度鋼工具などの軍事産業で使用されています。第二次世界大戦中、タングステン鉱石の供給は逼迫しており、代替品の開発につながりました。戦後、1920年代にドイツのクルップ社が切削工具用に開発した炭化コバルトタングステン(超硬合金)などのタングステン合金が登場しました。
21世紀の純タングステンの開発は、ナノテクノロジーと高純度の調製に焦点を当てています。化学気相成長法(CVD)と物理気相成長法(PVD)技術により、半導体や太陽電池に使用する超薄型純タングステンウェーハの作製が可能になる。近年、核融合研究の台頭に伴い、極度の熱と放射線に耐える能力から、国際熱核融合実験炉(ITER)のプラズマ対向材料として純タングステンが選ばれています。
純タングステンの歴史には、環境的および経済的側面も含まれます。タングステン鉱石は主に中国、ロシア、ベトナムで採掘されており、世界的なサプライチェーンがその価格に影響を与えています。リサイクル技術の開発により、使用済み炭化物からタングステンを抽出するなど、環境への影響が軽減されました。
1.3周期表におけるタングステンの位置と物理的および化学的性質
周期表におけるタングステンの位置によって、その独特の物理的および化学的特性が決まり、材料科学において際立った存在となっています。タングステンは周期表の6番目の周期であるVIb族(VIb族)に位置し、遷移金属に属します。原子番号は74で、原子量は約183.84uです。タングステンはクロムとモリブデンの同族体であり、これらの元素は同様の電子配置を共有しています。タングステンの電子配置は[Xe] 4f¹⁴ 5d⁴ 6s²であり、-2から+6、最も一般的には+6までの可変酸化状態になります。
周期表では、タングステンの位置は重遷移金属としての特性を反映しています。電子がD軌道を満たすD領域に位置し、高密度で高融点になります。タングステンの原子半径は約139 pm、共有結合半径は162 pmで、結晶がコンパクトになります。
物理的特性の点では、タングステンはその極端な値で知られています。融点は3422°Cで、すべての金属の中で最も高く、沸点は5555°Cです。 これにより、タングステンはロケットノズルや炉のライニングなどの高温環境でも安定します。密度は19.25g/cm³で、鉄のほぼ2.5倍で、振動抑制器などコンパクトな重量が要求される用途では極めて重要です。
タングステンはビッカース硬度が約3430MPaと硬度が高いですが、純粋なタングステンは室温で脆く、粒界に沿って破損しやすいです。機械加工により延性を向上させることができます。タングステンの熱膨張係数は低く(4.5 × 10⁻⁶/K)、熱伝導率は174 W/m・K、電気伝導率は1.82 × 10⁷ S/mです。これらの特性により、電子機器に適しています。
化学的には、タングステンは耐腐食性に優れています。ほとんどの酸とは反応しませんが、王水またはフッ化水素酸によって腐食する可能性があります。空気中では、タングステンはゆっくりと酸化してWO₃を形成しますが、高温で保護する必要があります。タングステンは、触媒に使用されるタングステン酸塩 (WO₄²⁻) などのさまざまな化合物を形成します。タングステンには、WO₃ の +6 から WC の +4 まで、さまざまな酸化状態があります。
タングステンの磁気特性は常磁性であり、キュリー点は高いです。弾性率は約 411 GPa、引張強度は最大 1510 MPa (フィラメント状) です。熱容量は24.27 J/mol·K、蒸気圧は高温で低いです。
量子レベルでは、タングステンのd電子が結合に関与し、強度が高くなります。タングステンの同位体には、地質年代測定のための5つの安定同位体が含まれています。
1.4 純タングステンとタングステン合金の違い
純タングステンは、組成、特性、用途によってタングステン合金と区別され、どちらもタングステン元素に基づいていますが、合金は他の金属を添加することにより純タングステンの限界を大幅に変化させます。
純粋なタングステンは99.95%以上のタングステン元素であり、非常に脆く、加工が困難です。室温では欠けやすく、モース硬度は高いが延性は劣ります。純タングステンの利点は、最高の融点と密度などの純粋な特性ですが、欠点は低温脆性と酸化感受性です。
タングステン合金には 、ニッケル、鉄、銅、コバルトなどの元素が添加され、通常はタングステンの90%以上が添加されます。一般的な合金には、タングステン-ニッケル-鉄 (W-Ni-Fe) やタングステン-ニッケル-銅 (W-Ni-Cu) などがあります。これらの合金は延性を向上させ、機械加工を容易にします。合金の脆性が低下し、W-Ni-Fe合金の引張強度が純タングステンよりも高いなど、強度と靭性が向上します。
物性に関しては、純タングステンの密度は19.3 g /cm³で、合金はわずかに低いですが、それでも高いです。融点では、合金は純粋なタングステンよりも低くなりますが、それでも高温に耐性があります。合金の熱伝導率と電気伝導率は、銅合金などの添加剤によって調整され、導電率を向上させることができます。
化学的には、純粋なタングステンは耐食性がありますが、合金は酸化しやすい銅含有合金などの新しい反応を引き起こす可能性があります。合金の結晶構造は純粋なタングステンBCCから複合相に変化し、硬度が増加します。
用途の違い: 純タングステンは、フィラメントやターゲットなど、純度が必要な状況で使用されます。合金は、軍事産業、放射線遮蔽やカウンターウェイトなどの医療で使用されます。
加工に関しては、純粋なタングステンは粉末冶金を必要とし、合金は鍛造が容易です。コストの面では、純粋なタングステンは精製が難しいため、より高価です。
1.5 現代産業における純粋なタングステンシートの重要性
高融点、高密度、高熱伝導率を備えた高度な金属材料として、純粋なタングステンシートは現代の産業システムにおいてかけがえのない地位を占めています。航空宇宙、原子力エネルギー、エレクトロニクス、機械製造から新興のハイテク分野に至るまで、純タングステンシートは重要な役割を果たしています。その重要性は、材料の性能だけでなく、産業発展とハイエンド製造技術の支援的役割にも反映されています。
高温産業のコア素材
タングステンの融点は最大3422°Cで、これはすべての金属材料の中で最も高いものの1つです。したがって、純粋なタングステンシートは、高温産業に不可欠な材料となっています。高温炉、真空炉、タングステン線蒸着源、タングステンるつぼ、高温電極などの現代の高温産業は、純タングステンシートの熱安定性と高温強度に依存しています。タングステンウェーハは高温でも良好な結晶粒構造と機械的特性を維持できるため、極端な環境下でも重要な機器の長期安定した動作が保証されます。
航空宇宙分野では、ロケットノズル、宇宙船の高温保護部品、ミサイルエンジンノズルなどのコア部品に純タングステンシートが使用されており、過渡的な超高温や強い熱衝撃に耐えることができます。さらに、冶金産業では、金属溶解プロセスにおける高温安定性と材料の純度を確保するために、純粋なタングステンシートが高温るつぼや溶解プラントで広く使用されています。
高放射線環境における原子力エネルギーと戦略物資
タングステンの高密度 (19.3 g/cm³) と優れた耐放射線性により、原子力産業で広く使用されています。純タングステンシートは、中性子遮蔽、原子炉構造部品、放射性装置の保護材などに一般的に使用されています。高密度機能により、高エネルギーの中性子やγ線を効果的に遮断し、原子力施設や科学研究実験にセキュリティを提供します。
さらに、核融合研究の分野におけるタングステンシートの応用はますます重要になっています。最初の壁およびターゲット材料として、純粋なタングステンシートは、安定した微細構造と機械的特性を維持しながら、高温、高エネルギー粒子衝撃、熱サイクルに耐える必要があります。タングステンの優れた熱安定性と耐放射線性により、核融合炉のかけがえのない重要な材料となっています。
精密エレクトロニクス・ハイエンド製造支援材料
純粋なタングステンウェーハは融点が高く、熱膨張係数が低いため、精密電子デバイスやハイエンド製造において独自の利点が得られます。タングステンシートは、マイクロエレクトロニクス、半導体、真空エレクトロニクス、X線管、高出力光源にターゲットや放熱材料として広く使用されています。高い熱伝導率により、電子部品は高出力動作中に熱を迅速に放散でき、構造安定性により熱膨張による寸法ドリフトや電気的劣化が回避されます。
高精度加工および真空技術では、純タングステンシートは高真空電極、精密蒸着源、マイクロメカニカル部品の製造によく使用され、その優れた耐高温特性と安定した化学的特性により、機器の長期安定した動作と製造精度が保証されます。
特殊機械・耐摩耗部品材料
タングステンシートは硬度が高く、耐摩耗性が強いため、現代の機械産業における主要な耐摩耗部品の重要な材料となっています。たとえば、高速切削工具、金型ライナー、高負荷転動体はすべて、タングステンシートの加工により優れた耐摩耗性を得ることができます。タングステンシートは、高圧または高圧条件下でも安定した機械的特性を維持し、重要な機械部品の寿命を延ばします。
さらに、冶金圧延、化学機械加工、精密プレス金型へのタングステンシートの応用により、生産設備の信頼性と加工精度が大幅に向上し、工業製造プロセスに強固な材料基盤が提供されました。
新興ハイテク・フロンティア分野のキーマテリアル
新興のハイテク分野の発展に伴い、純タングステンシートの用途は、航空宇宙新素材、核融合実験、マイクロエレクトロニクスデバイス、オプトエレクトロニクスデバイス、新エネルギーの分野に拡大しています。タングステンの高融点、高密度、安定した化学的性質により、レーザーターゲット、電子ビーム蒸着材料、X線ターゲット、高出力電極の製造に最適です。
新エネルギーおよび機能材料の分野では、タングステンウェーハはエネルギー貯蔵デバイスや高温触媒担体に使用されており、その高温安定性と熱伝導性は新エネルギーデバイスを確実にサポートします。将来的には、航空宇宙、原子力エネルギー、マイクロエレクトロニクス、新エネルギー技術の継続的な発展に伴い、純タングステンシートの戦略的地位はますます重要になるでしょう。
現代産業への包括的な価値
純タングステンシートの重要性は、その物理的および化学的特性だけでなく、現代の産業技術のアップグレードとハイエンド製造におけるサポートの役割にもあります。高温材料、原子力材料、電子機器、精密機械、最先端技術の基本的なサポートであり、その安定性、信頼性、高性能特性により、現代の産業は極限環境でも安全かつ効率的に運用できます。
純タングステンシートの応用は、産業材料と技術開発の密接な統合を反映しており、その価値はハイエンド製造チェーン全体に及びます。エネルギー安全保障の確保や機器の信頼性の向上から、最先端の科学研究や新興産業の支援に至るまで、純タングステンシートは間違いなく現代産業にとって不可欠な戦略的材料です。
続きを読む：純タングステンシートの百科事典
===================================================================
Customized R&D and Production of Tungsten, Molybdenum Products
Chinatungsten Online and CTIA GROUP LTD have been working in the tungsten industry for nearly 30 years, specializing in flexible customization of tungsten and molybdenum products worldwide, which are tungsten and molybdenum design, R&D, production, and overall solution integrators with high visibility and credibility worldwide.
Chinatungsten Online and CTIA GROUP LTD provide products mainly including: tungsten oxide products, such as tungstates such as APT/WO3; tungsten powder and tungsten carbide powder; tungsten metal products such as tungsten wire, tungsten ball, tungsten bar, tungsten electrode, etc.; high-density alloy products, such as dart rods, fishing sinkers, automotive tungsten crankshaft counterweights, mobile phones, clocks and watches, tungsten alloy shielding materials for radioactive medical equipment, etc.; tungsten silver and tungsten copper products for electronic appliances. Cemented carbide products include cutting tools such as cutting, grinding, milling, drilling, planing, wear-resistant parts, nozzles, spheres, anti-skid spikes, molds, structural parts, seals, bearings, high-pressure and high-temperature resistant cavities, top hammers, and other standard and customized high-hardness, high-strength, strong acid and alkali resistant high-performance products. Molybdenum products include molybdenum oxide, molybdenum powder, molybdenum and alloy sintering materials, molybdenum crucibles, molybdenum boats, TZM, TZC, molybdenum wires, molybdenum heating belts, molybdenum spouts, molybdenum copper, molybdenum tungsten alloys, molybdenum sputtering targets, sapphire single crystal furnace components, etc.
If you are interested in related products, please contact us:
Email: sales@chinatungsten.com
Tel: +86 592 5129696 / 86 592 5129595
