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第1章 はじめに
1.1 純タングステン電極の定義と概要
1.2 溶接業界における純タングステン電極の重要性
1.3 純タングステン電極の研究と応用の背景
第2章 純タングステン電極の特性
2.1 純タングステン電極の物性
2.1.1 純タングステン電極の融点と沸点
2.1.2 純タングステン電極の密度
2.1.3 純タングステン電極の熱伝導率と電気伝導率
2.1.4 純タングステン電極の熱膨張係数
2.1.5 純タングステン電極の蒸気圧
2.2 純タングステン電極の化学的性質
2.2.1 純タングステン電極の化学的安定性
2.2.2 純タングステン電極の耐酸化性
2.2.3 純タングステン電極と他の元素との反応性
2.3 純タングステン電極の電気的特性
2.3.1 純タングステン電極の電子働き
2.3.2 純タングステン電極のアーク安定性
2.3.3 純タングステン電極の電極消費率
2.4 純タングステン電極の機械的性質
2.4.1 純タングステン電極の硬度と脆性
2.4.2 純タングステン電極の延性
2.4.3 純タングステン電極の高温強度と耐クリープ性
2.5 純タングステン電極と他のタングステン電極との比較
2.5.1 純タングステン電極とセリウムタングステン電極
2.5.2 純タングステン電極とランタンタングステン電極
2.5.3 純タングステン電極とトリエーテッドタングステン電極
2.5.4 純タングステン電極とイットリウムタングステン電極
2.5.5 純タングステン電極とジルコニウムタングステン電極
2.6 CTIA GROUP LTD の純タングステン電極 MSDS
第3章 純タングステン電極の製造と製造技術
3.1 純タングステン電極用原料の調製
3.1.1 タングステン鉱石の抽出と精製
3.1.2 高純度タングステン粉末の調製
3.2純粋なタングステン電極の粉末冶金プロセス
3.2.1 タングステン粉末プレス成形
3.2.2 焼結プロセス
3.2.3 熱処理と焼鈍
3.3 純タングステン電極の圧力処理
3.3.1 鍛造と圧延
3.3.2 描画と描画
3.3.3 電極バー成形
3.4 純タングステン電極の表面処理
3.4.1 クリーニングとポリッシング
3.4.2 緑の汚れのマーキング
3.5 純タングステン電極の品質管理
3.5.1 原材料品質検査
3.5.2 生産プロセス監視
3.5.3 完成品検査
3.6 純粋なタングステン電極の技術的困難と革新
3.6.1 高純度制御
3.6.2 結晶粒構造の最適化
3.6.3 生産効率の向上
3.6.4 環境保護と持続可能な開発
第4章 純タングステン電極の使用
4.1 溶接アプリケーション
4.1.1 タングステン不活性ガス溶接(TIG)
4.1.2 AC溶接(AC)のアプリケーション
4.1.3 マグネシウム、アルミニウムおよびそれらの合金の溶接
4.2 その他の産業用途
4.2.1 抵抗溶接電極
4.2.2 プラズマ切断と溶射
4.2.3 熱電子放出材料
4.2.4 スパッタリングターゲット
4.2.5 カウンターウェイトと発熱体
4.3 特殊フィールドアプリケーション
4.3.1 航空宇宙産業
4.3.2 軍事産業
4.3.3 原子力産業
4.4 アプリケーションの制限
4.4.1 DC溶接(DC)の欠陥
4.4.2 電極の摩耗と寿命の問題
第5章 純タングステン電極の製造設備
5.1純タングステン電極の原材料処理装置
5.1.1 タングステン鉱石破砕および粉砕装置
5.1.2 化学精製装置
5.2純粋なタングステン電極のための粉末冶金装置
5.2.1 プレス
5.2.2 焼結炉
5.2.3 真空熱処理炉
5.3 純タングステン電極用圧力処理装置
5.3.1 鍛造機
5.3.2 ローリングミル
5.3.3 伸線機
5.4 純タングステン電極の表面処理装置
5.4.1 清掃機器
5.4.2 研磨機
5.4.3 アプリケーター機器
5.5 純タングステン電極の試験および品質管理装置
5.5.1 化学成分分析装置
5.5.2 微細構造解析装置
5.5.3 物理的性能試験装置
5.6 純タングステン電極の自動化とインテリジェント機器
5.6.1 自動生産ラインの適用
5.6.2 インテリジェント監視システム
第6章純タングステン電極の国内外の規格
6.1 純タングステン電極の国際規格
6.1.1 AWS A5.12(American Welding Institute規格)
6.1.2 ISO 6848(国際標準化機構)
6.1.3 EN 26848(欧州規格)
6.2 純タングステン電極の中国国家規格
6.2.1 GB / T 4190(タングステン電極標準)
6.2.2 関連する業界標準
6.3 純タングステン電極のその他の国家規格
6.3.1 JIS Z 3233(日本工業規格)
6.3.2 DIN EN ISO 6848(ドイツ規格)
6.4 純タングステン電極の標準的な比較と違い
6.4.1 化学組成要件
6.4.2 寸法と公差
6.4.3 パフォーマンステスト方法
6.5 純タングステン電極標準の開発動向
6.5.1 環境および安全要件
6.5.2 高性能電極標準
第7章 純タングステン電極の検出方法と技術
7.1 純タングステン電極の化学組成検出
7.1.1 分光分析(ICP-OES)
7.1.2 蛍光X線分析(XRF)
7.1.3 化学滴定
7.2 純タングステン電極の物性
7.2.1 密度測定
7.2.2 硬さ試験
7.2.3 導電率試験
7.3 純タングステン電極の微細構造解析
7.3.1 光学顕微鏡観察
7.3.2 走査型電子顕微鏡(SEM)
7.3.3 粒度解析
7.4 純タングステン電極の溶接性能試験
7.4.1 アークパフォーマンステスト
7.4.2 アーク安定性試験
7.4.3 電極消費率試験
7.5 純タングステン電極の環境および安全性試験
7.5.1 放射能検出(トリウム-タングステン電極の比較)
7.5.2 粉塵および排気ガスの検出
7.6 純タングステン電極試験装置の校正と標準化
7.6.1 機器の校正方法
7.6.2 国際試験基準
第8章 純タングステン電極の長所と短所の分析
8.1 純タングステン電極の利点
8.1.1 低コスト
8.1.2 高温安定性
8.1.3 AC溶接に適しています
8.2 純タングステン電極のデメリット
8.2.1 DC溶接性能が悪い
8.2.2 高い電極消費率
8.2.3 アークの難しさと不安定なアーク
8.3 純タングステン電極の改善方向
8.3.1 プロセスの最適化
8.3.2 合金化研究
8.3.3 新規電極材料の開発
第9章 純タングステン電極の市場と開発動向
9.1 世界のタングステン電極市場の概要
9.1.1 主要生産国
9.1.2 市場規模と需要
9.2 中国タングステン電極市場分析
9.2.1 国内生産能力
9.2.2 市場の需要と応用分野
9.3 純タングステン電極技術の開発動向
9.3.1 効率的な生産技術
9.3.2 環境にやさしい生産プロセス
9.3.3 新しいタングステン電極の研究開発
9.4 純タングステン電極の課題
9.4.1 原材料価格の変動
9.4.2 環境規制圧力
9.4.3 インターナショナル・コンペティション
第10章 結論
10.1 純タングステン電極の総合評価
10.2 純タングステン電極の将来の開発見通し
10.3 純タングステン電極の研究と応用提案
虫垂
- 用語集
- 参考文献
第1章 はじめに
1.1 純タングステン電極の定義と概要
純粋なタングステン電極 (WP電極)は、高純度タングステン(タングステン含有量≥99.5%)を主原料とした溶接電極材料で、通常は希土類酸化物または他の合金元素をドープし、高度な粉末冶金プロセスによって製造され、その表面は国際標準の識別仕様を満たすために緑色のマークでコーティングされています。希少金属として、タングステンは非常に高い融点(3422°C)、高密度(19.3g /cm³)、優れた電気伝導率(約30%IACS)、熱伝導率(173W / m・K)および優れた化学的安定性を有し、純粋なタングステン電極はタングステンアルゴンアーク溶接(TIG溶接)で使用される最も初期の電極タイプの1つになります。その高い電子仕事(約4.52 eV)は、高温で良好な熱電子放出能力を与えますが、アーク開始の難しさとDC溶接(DC)のアーク安定性が不十分なため、その用途は限られており、主にAC溶接(AC)、特にアルミニウム、マグネシウム、およびそれらの合金の溶接に使用されます。
純粋なタングステン電極の調製プロセスは複雑で正確であり、タングステン鉱石の精製から完成した電極までの複数のステップが含まれます。まず、タングステン鉱石(鉄マンガン重石や灰重石など)から高純度のタングステン粉末を化学的に抽出し、次に電極バーをプレス成形、焼結、鍛造、伸線、表面研磨によって製造します。完成した電極は、通常、直径0.5〜6.4 mm、長さ75〜600 mmのさまざまなサイズで入手可能で、さまざまな溶接装置やプロセスのニーズを満たすために、1.0、1.6、2.4、3.2、および4.0 mmなどの一般的なサイズがあります。さらに、純粋なタングステン電極の表面品質と寸法公差は溶接性能にとって重要であるため、高温アーク環境での電極の安定性と耐久性を確保するために、製造プロセス中に不純物含有量と粒構造を厳密に制御する必要があります。
1.2 溶接業界における純タングステン電極の重要性
純粋なタングステン電極は、そのユニークな物理的および化学的特性のために、特にタングステンアルゴンアーク溶接(TIG溶接)で、溶接業界でかけがえのない位置を占めており、AC溶接に適した材料となっています。まず第一に、純タングステン電極の高融点と優れた高温安定性により、高電流(通常は100〜300A)および高温アーク(約6000〜7000°C)の環境で構造的完全性を維持することができ、電極の消費を大幅に削減し、耐用年数を延ばし、溶接効率と品質を向上させます。第二に、AC溶接では、純粋なタングステン電極は、均一なアークエネルギーを分散し、効果的にアルミニウムやマグネシウムなどの軽金属とその合金の表面の酸化膜を除去し、高精度溶接のニーズを満たすために滑らかで高密度の溶接を形成するのに役立つ安定した半球電極を形成することができます。
希土類酸化物(セリウムタングステン電極、ランタンタングステン電極、トリウムタングステン電極など)をドープしたタングステン電極と比較して、純粋なタングステン電極は、大きなコスト上の利点と環境に優しい特性を持っています。放射性元素(トリウムなど)を含まないため、純粋なタングステン電極は使用中および廃棄中の放射線リスクがなく、現代のグリーン製造および環境保護規制の要件を満たしています。この機能により、航空宇宙や医療機器の製造など、安全性要件の高い業界で非常に望ましいものとなっています。また、純粋なタングステン電極の製造プロセスは成熟しており、原材料の供給源は広く、価格は比較的安定しているため、大規模な工業生産で経済的です。
純粋なタングステン電極の応用分野は、多くのハイエンド製造業をカバーしています。自動車業界では、純粋なタングステン電極がアルミニウムのボディと部品の溶接に使用されています。航空宇宙分野では、チタン合金やアルミニウム合金の精密溶接に使用されています。電気・電子業界では、薄肉金属や小型部品の溶接に使用されています。世界の製造業の変革とアップグレード、および高品質の溶接プロセスに対する需要の高まりのおかげで、純粋なタングステン電極の市場需要は拡大し続けています。DC溶接におけるその制限の一部は、一部のアプリケーションでドープ電極の交換につながっていますが、純粋なタングステン電極は、AC溶接、抵抗溶接、および一部のプラズマ切断および溶射プロセスに不可欠であり続けています。
1.3 純タングステン電極の研究と応用の背景
戦略的な希少金属として、タングステンは、その優れた物理的および化学的特性により、19世紀の終わりから工業および軍事分野で広く使用されてきました。純粋なタングステン電極の研究開発と応用は、密接にタングステンアルゴンアーク溶接技術の誕生と開発に関連している20世紀初頭に始まりました。1910年代、タングステン電極は溶接実験で最初に使用され、その高い融点と熱電子放出能力により、すぐにTIG溶接のコア材料になりました。しかし、初期の純タングステン電極では電子逃げ作業が高いため、DC溶接ではアーク発生とアーク不安定性の問題があり、その適用範囲が制限されています。これらの欠点を克服するために、研究者は20世紀半ばから希土類酸化物(酸化セリウム、酸化ランタン、酸化トリウムなど)をドープしたタングステン電極を研究し、電子の仕事を減らし、アーク開始性能とアーク安定性を向上させてきました。ドープ電極はDC溶接で良好に機能しますが、純粋なタングステン電極は、その非放射能、低コスト、およびAC溶接への適合性により、重要な市場ポジションを保持しています。
20世紀後半、航空宇宙、自動車製造、原子力産業、電子および電気産業の急速な発展に伴い、高性能溶接材料の需要が大幅に増加し、純粋なタングステン電極製造プロセスの継続的な改善が促進されました。現代の生産技術には、高純度タングステン粉末の調製、静水圧プレス成形、真空焼結、精密鍛造、自動伸線などが含まれ、電極の純度、粒均一性、機械的特性が大幅に向上します。さらに、国際規格(AWS A5.12、ISO 6848など)および中国の国家規格(GB / T 4190など)は、純粋なタングステン電極の化学組成、寸法公差、表面品質、および性能試験方法を指定し、世界市場での標準化された生産と適用を促進します。
世界最大のタングステン資源埋蔵量(約190万トン、世界全体の50%以上を占める)と生産量(2024年には世界の約80%)を持つ国として、中国はタングステン採掘、製錬、電極製造までの完全な産業チェーンを持っています。技術革新と大規模生産を通じて、国内企業は純タングステン電極の国際競争力を大幅に向上させました。同時に、Chinatungsten Online Technology Co.、Ltd.などの業界情報プラットフォームは、ウェブサイトとWeChatの公式アカウントを通じて市場動向、技術進歩、価格情報を公開し、グローバルな顧客にカスタマイズされたソリューションを提供し、タングステン製品業界の信頼できる情報源になります。
現在、純粋なタングステン電極の研究の方向性には、耐摩耗性とアーク安定性を向上させるための結晶粒構造の最適化、エネルギー消費と排出量を削減するための効率的で環境に優しい生産プロセスの開発、および多様な溶接ニーズを満たすための新しい電極材料の探索が含まれます。また、グリーン製造と持続可能な開発への世界的な重点は、非放射性電極の開発と応用を促進しており、純粋なタングステン電極は、その環境に優しい特性により、この傾向に有利です。将来的には、新エネルギー、航空宇宙、ハイエンド機器製造のさらなる発展に伴い、純粋なタングステン電極の応用見通しはより広くなります。
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