디렉토리
1장 소개
1.1 토륨 텅스텐 전극의 정의 및 개요
1.2 용접 산업에서 토륨 텅스텐 전극의 중요성
1.3 연구 및 응용 배경
2 장 : 토륨 텅스텐 전극의 종류
2.1 토륨 텅스텐 전극은 산화 토륨 함량에 따라 분류됩니다.
2.1.1 WT10(노란색 페인트)
2.1.2 WT20(빨간색 페인트)
2.1.3 WT30 (보라색 페인트)
2.1.4 WT40 (오렌지 페인트)
2.2 토륨 텅스텐 전극은 적용 시나리오에 따라 분류됩니다.
2.2.1 DC 용접용 토륨 텅스텐 전극
2.2.2 AC 용접용 토륨 텅스텐 전극 (Special Scene)
2.3 토륨 텅스텐 전극과 다른 텅스텐 전극의 비교
2.3.1 순수 텅스텐 전극
2.3.2 세륨 텅스텐 전극
2.3.3 란탄 텅스텐 전극
2.3.4 지르코늄 텅스텐 전극
2.3.5 이트륨 텅스텐 전극
제 3 장 : 토륨 텅스텐 전극의 특성
3.1 토륨 텅스텐 전극의 물리적 특성
3.1.1 토륨 텅스텐 전극의 높은 융점 및 열 안정성
3.1.2 토륨 텅스텐 전극의 전자 작용
3.1.3 토륨 텅스텐 전극의 전도성 및 기계적 성질
3.2 토륨 텅스텐 전극의 화학적 성질
3.2.1 토륨 텅스텐 전극의 내산화성
3.2.2 토륨 텅스텐 전극의 화학적 안정성
3.3 토륨 텅스텐 전극의 용접 성능
3.3.1 토륨 텅스텐 전극의 아크 시작 성능
3.3.2 토륨 텅스텐 전극의 아크 안정성
3.3.3 토륨 텅스텐 전극의 전극 소손 속도
3.3.4 고부하 전류에서 토륨 텅스텐 전극의 성능
3.4 토륨 텅스텐 전극의 방사성 특성
3.4.1 산화토륨의 미량 방사능
3.4.2 건강 및 환경 영향
3.4.3 토륨 텅스텐 전극과 무방사성 전극의 비교
3.5 CTIA GROUP LTD의 토륨 텅스텐 전극 MSDS
Chapter 4 : 토륨 텅스텐 전극의 제조 및 제조 기술
4.1 토륨 텅스텐 전극의 원료 제조
4.1.1 텅스텐 분말의 선택 및 정제
4.1.2 산화토륨 도핑 공정
4.2 토륨 텅스텐 전극의 분말 야금 공정
4.2.1 혼합 및 프레싱
4.2.2 소결 공정
4.2.3 열처리 및 입자 제어
4.3 Thorium Tungsten 전극의 압연 및 연삭 공정
4.3.1 전극 막대의 형성
4.3.2 표면 연마 및 정밀 제어
4.4 토륨 텅스텐 전극의 품질 관리
4.4.1 성분 균일성 테스트
4.4.2 치수 및 표면 품질 검사
4.5 토륨 텅스텐 전극의 방사성 오염 예방 및 제어
4.5.1 생산 공정에서의 방사성 폐기물 관리
4.5.2 보호 조치 및 장비 요구 사항
4.5.3 폐수 및 고형 폐기물의 처리
5 장 : 토륨 텅스텐 전극의 용도
5.1 용접 분야에서의 토륨 텅스텐 전극의 적용
5.1.1 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접
5.1.2 플라즈마 용접
5.1.3 DC 양극 용접 (탄소강, 스테인리스강, 니켈 합금, 티타늄 합금 등)
5.2 다른 산업에서의 토륨 텅스텐 전극의 적용
5.2.1 진공 전자 장치의 양극 재료
5.2.2 아크 절단 및 아크 시작
5.3 Thorium Tungsten 전극 적용 시나리오의 한계
5.3.1 방사능 사용 시나리오
5.3.2 대체전극의 적용 동향
Chapter 6 : 토륨 텅스텐 전극 용 생산 설비
6.1 토륨 텅스텐 전극의 원료 가공 장비
6.1.1 텅스텐 분말 연삭 및 스크리닝 장비
6.1.2 산화토륨 도핑 장비
6.2 토륨 텅스텐 전극용 분말 야금 장비
6.2.1 믹서
6.2.2 프레스
6.2.3 고온 소결로
6.3 토륨 텅스텐 전극의 성형 및 가공 장비
6.3.1 캘린더
6.3.2 연삭 및 연마 장비
6.4 토륨 텅스텐 전극용 방사선 보호 장비
6.4.1 특수 그라인더 및 먼지 제거 시스템
6.4.2 인클로저 및 환기 장비
6.4.3 방사성 폐기물 처리 설비
6.5 토륨 텅스텐 전극 용 시험 장비
6.5.1 X-γ 방사선 선량률 검출기
6.5.2 α, β 표면 오염 검출기
Chapter 7 : 토륨 텅스텐 전극에 대한 국내외 표준
7.1 토륨 텅스텐 전극에 대한 국제 표준
7.1.1 ISO 6848:2015 (텅스텐 전극에 대한 분류 및 요구 사항)
7.1.2 AWS A5.12/A5.12M(미국 용접 협회 텅스텐 전극 사양)
7.1.3 EN 26848 (텅스텐 전극에 대한 유럽 표준)
7.2 토륨 텅스텐 전극에 대한 국내 표준
7.2.1 GB/T 4187-2017(텅스텐 전극에 대한 국가 표준)
7.2.2 GB 18871-2002 (이온화 방사선에 대한 보호 및 방사선 소스의 안전성을 위한 기본 표준)
7.2.3 관련 방사성 광물의 개발 및 활용을 위한 기업의 환경 방사선 모니터링 및 정보 공개에 관한 조치(시범 실시용)
7.3 토륨 텅스텐 전극에 대한 방사성 안전 기준
7.3.1 토륨-232 면제활성농도 (1 Bq/g)
7.3.2 생산 및 사용에 대한 보호 요구 사항
제 8 장 : 토륨 텅스텐 전극의 검출 방법
8.1 토륨 텅스텐 전극의 화학 성분 검출
8.1.1: 산화토륨 함량 분석
8.1.2 불순물 함량 검출
8.2 토륨 텅스텐 전극의 물리적 특성 시험
8.2.1 밀도 및 경도 테스트
8.2.2 결정립 구조 분석
8.3 토륨 텅스텐 전극의 방사능 검출
8.3.1 X-γ 방사선 선량률 검출
8.3.2 α, β 표면 오염 감지
8.3.3 환경 방사선 모니터링
8.4 토륨 텅스텐 전극의 용접 성능 시험
8.4.1 아크 성능 테스트
8.4.2 아크 안정성 및 연소 속도 테스트
8.5 Thorium 텅스텐 전극의 시험 장비 및 교정
8.5.1 기기 테스트에 대한 교정 요구 사항
8.5.2 테스트 환경 및 작동 사양
9 장 : 토륨 텅스텐 전극의 장점과 단점
9.1 토륨 텅스텐 전극의 장점
9.1.1 우수한 용접 성능
9.1.2 고온 강도 및 내마모성
9.2 토륨 텅스텐 전극의 단점
9.2.1 방사능 오염 위험
9.2.2 환경 및 건강 영향
Chapter 10 토륨 텅스텐 전극의 보관, 운송 및 안전 관리
10.1 보관 환경 및 조건 요구 사항
10.2 포장 표준 및 보호 조치
10.3 운송 중 안전 예방 조치
10.4 방사성 물질에 대한 안전 관리 관행
10.5 비상 처리 및 사고 예방
Chapter 11 : 토륨 텅스텐 전극의 미래 개발 동향 및 과제
11.1 토륨 텅스텐 전극 대체 재료의 연구 개발 진행 상황
11.2 환경 보호 및 방사선 안전 압력
11.3 새로운 제조 공정 및 녹색 제조
11.4 토륨 텅스텐 전극 성능의 개선 방향
11.5 시장 수요의 변화 및 산업 체인의 발전
11.6 정책 및 규정의 영향 및 규정 준수 개발
부록
- 용어집
- 참조
1장 소개
1.1 토륨 텅스텐 전극의 정의 및 개요
토륨 텅스텐 전극 은 고순도 텅스텐을 매트릭스로 하고 소량의 산화토륨(ThO₂, 보통 0.9%에서 4.2% 사이)이 도핑된 합금 전극으로, 텅스텐 불활성 가스 차폐 용접(TIG 용접)과 같은 고정밀 용접 공정에 널리 사용됩니다. 주성분인 텅스텐은 매우 높은 융점(약 3422°C)과 우수한 전기 전도성을 가지고 있으며, 산화토륨을 첨가하면 전극의 전자 작업(약 2.63eV)이 크게 감소하여 아크 개시 성능과 아크 안정성이 향상됩니다. 토륨 텅스텐 전극은 일반적으로 다양한 토륨 산화물 함량에 따라 분류되며 세계에서 가장 일반적인 모델로는 WT10 (0.9-1.2 % ThO₂, 노란색 코팅), WT20 (1.8-2.2 % ThO₂, 빨간색 코팅 팁), WT30 (2.8-3.2 % ThO₂, 보라색 애플리케이터) 및 WT40 (3.8-4.2 % ThO₂, 주황색-노란색 애플리케이터). 이러한 모델은 생산 및 사용 시 쉽게 구별할 수 있도록 색상으로 구분되어 있습니다.
토륨 텅스텐 전극의 외관은 일반적으로 직경이 0.5mm에서 10mm 사이이며 길이는 일반적으로 150mm 또는 175mm이며 표면은 용접 과정에서 안정성을 보장하기 위해 정밀하게 연마되고 연마됩니다. 텅스텐의 높은 융점과 산화토륨의 열전자 방출 능력에서 비롯된 고유한 특성으로 인해 전극 소손을 줄이면서 높은 전류 부하에서 안정적인 아크를 유지할 수 있습니다. 산화토륨의 도핑은 전극의 고온 저항을 향상시킬 뿐만 아니라 DC 양극(DCEN) 용접에 우수하며 특히 탄소강, 스테인리스강, 니켈 합금 및 티타늄 합금의 용접에 적합합니다.
그러나, 토륨 텅스텐 전극은 토륨 산화물 함량으로 인해 미량의 방사능 (주로 α 및 β 입자 방사선을 특징으로하며, 이는 생산, 저장 및 사용 중에 특별한주의 사항을 필요로한다. 낮은 방사능 수준에도 불구하고(토륨-232는 면제 활성 농도가 1Bq/g임), 장기간 노출되면 여전히 잠재적인 건강 및 환경 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 최근 몇 년 동안 세륨 텅스텐 및 란탄 텅스텐과 같은 비 방사성 전극은 점차 대체물이되었지만 토륨 텅스텐 전극은 우수한 용접 특성으로 인해 특정 분야에서 여전히 중요한 위치를 차지하고 있습니다.
1.2 용접 산업에서 토륨 텅스텐 전극의 중요성
토륨 텅스텐 전극은 용접 산업, 특히 텅스텐 아르곤 아크 용접 (TIG 용접) 및 플라즈마 용접과 같은 고정밀 공정에서 대체 할 수없는 중요성입니다. TIG 용접은 불활성 가스(아르곤 또는 헬륨 등)를 사용하여 아크와 용접 풀을 보호하는 용접 방법으로 항공 우주, 원자력 산업, 자동차 제조 및 조선 산업에서 널리 사용됩니다. 토륨 텅스텐 전극은 우수한 아크 개시 성능과 아크 안정성으로 인해 TIG 용접에 선호되는 전극 재료가되었습니다.
우선, 토륨 텅스텐 전극은 DC 양극 용접에서 잘 수행됩니다. 낮은 전자 탈출 작업을 통해 전극이 쉽게 아크를 시작할 수 있으며 아크는 고전류에서 안정적으로 유지되어 스패터 및 용접 결함을 줄입니다. 이는 티타늄 합금 및 스테인리스강과 같이 융점이 높은 금속을 용접할 때 특히 중요합니다. 예를 들어, 티타늄 부품의 용접에 매우 높은 정밀도와 표면 품질이 필요한 항공 우주 산업에서 토륨 텅스텐 전극은 용접의 균일성과 강도를 보장합니다. 또한, 높은 전류 부하에서 토륨 텅스텐 전극의 낮은 연소 속도는 전극의 수명을 연장하고 생산 비용을 절감합니다.
둘째, 토륨 텅스텐 전극의 높은 전도성과 열 안정성으로 인해 탄소강, 합금강, 구리 합금 및 니켈 기반 합금을 포함한 광범위한 재료의 용접에 적합합니다. WT20 및 WT40과 같이 산화 토륨 함량이 다른 전극은 용접 전류 및 재료 유형에 따라 다양한 공정 요구 사항을 충족하도록 선택할 수 있습니다. 예를 들어, WT20은 적당한 산화토륨 함량(1.8-2.2%)으로 인해 중전류 용접에 가장 널리 사용되는 반면, WT40은 고전류, 중장비 산업 시나리오에 더 적합합니다.
또한, 토륨 텅스텐 전극은 플라즈마 용접 및 아크 절단에서 중요한 응용 분야를 가지고 있습니다. 플라즈마 용접은 고온 및 고압 플라즈마 환경에서 안정성을 유지하기 위해 전극이 필요하며 토륨 텅스텐 전극의 고온 저항으로 인해 이상적인 선택입니다. 아크 절단에서 토륨 텅스텐 전극은 절단 효율성과 정밀도를 보장하기 위해 고강도 아크를 제공 할 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 토륨 텅스텐 전극은 현대 산업에서 없어서는 안될 필수 요소이며, 방사능 문제로 인해 대체 재료 연구가 이루어졌지만 특정 수요가 많은 시나리오에서의 장점은 여전히 완전히 대체하기가 어렵습니다.
1.3 연구 및 응용의 배경
토륨 텅스텐 전극의 개발 및 적용은 20 세기 초에 시작되어 아크 용접 기술의 부상으로 점차 발전했습니다. 텅스텐은 높은 융점과 우수한 전기 전도성으로 인해 전극 재료에 이상적인 선택이지만, 고전류에서 순수 텅스텐 전극의 아크 시작 및 아크 불안정성의 어려움으로 인해 적용이 제한됩니다. 20 세기의 30 년대에 연구자들은 텅스텐 전극의 성능이 소량의 산화 토륨을 도핑함으로써 크게 향상 될 수 있음을 발견했습니다. 산화토륨의 낮은 전자 작용이 아크 시작에 필요한 에너지를 감소시키는 동시에 고온에서 전극의 내구성을 향상시킨다는 발견은 토륨 텅스텐 전극의 광범위한 적용으로 이어졌습니다.
그 후 수십 년 동안 토륨 텅스텐 전극의 제조 공정은 계속 개선되었습니다. 분말 야금 기술의 도입으로 산화토륨의 균일한 분포를 가질 수 있게 되어 전극의 품질과 일관성이 향상되었습니다. 20 세기의 80 년대에는 TIG 용접 기술의 대중화와 함께 토륨 텅스텐 전극이 용접 산업의 주류 재료가되었으며 국제 표준 (예 : ISO 6848 및 AWS A5.12)도 생산 및 사용을 규제하기 위해 공식화되었습니다.
그러나 토륨 텅스텐 전극의 방사능은 점차 주목을 받고 있습니다. 산화토륨에 함유된 토륨-232는 자연적으로 발생하는 방사성 원소로, 붕괴로 인해 α 입자와 소량의 β 및 γ 방사선이 방출됩니다. 낮은 수준의 방사능에도 불구하고 전극 연삭 중에 발생하는 먼지와 같이 생산 및 사용 중에 작업자의 건강과 환경에 잠재적인 위험을 초래할 수 있습니다. 20 세기의 90 년대 이래로 유럽과 미국 국가들은 비 방사성 전극의 연구 개발을 촉진하기 시작했으며 세륨 텅스텐 전극 (WC20) 및 란탄 텅스텐 전극 (WL20)이 점차 시장에 진입했습니다. 이러한 대체 전극은 성능면에서 토륨 텅스텐 전극에 가깝고 방사성 위험이 없으므로 일부 영역에서 점차적으로 토륨 텅스텐 전극을 대체하고 있습니다.
그럼에도 불구하고, 토륨 텅스텐 전극은 여전히 일부 까다로운 분야에서 고유 한 장점을 가지고 있습니다. 예를 들어, 원자력 산업 및 항공 우주에서 토륨 텅스텐 전극은 우수한 아크 안정성과 고온 저항으로 인해 여전히 선택되는 재료입니다. 최근 몇 년 동안 연구의 초점은 방사성 오염을 줄이기 위해 토륨 텅스텐 전극의 생산 공정을 최적화하는 동시에 성능을 더욱 향상시키기 위해 새로운 도핑 재료를 탐색하는 것으로 이동했습니다. 또한 점점 더 엄격해지는 환경 규제로 인해 토륨 텅스텐 전극의 생산 및 사용이 더욱 제한됨에 따라 업계는 보다 안전하고 환경 친화적인 대안을 개발해야 합니다.
전 세계적으로 토륨 텅스텐 전극의 응용 및 연구가 계속되고 있습니다. 텅스텐 자원의 주요 국가로서 중국은 토륨 텅스텐 전극의 생산 및 수출에서 중요한 위치를 차지하고 있으며 관련 기업은 국제 표준을 충족하기 위해 생산 공정을 지속적으로 개선하고 있습니다. 동시에, 국제 용접 산업에서 토륨 텅스텐 전극에 대한 수요는 특히 개발 도상국 및 특정 산업 부문에서 여전히 강합니다. 미래에는 새로운 재료와 공정의 발전에 따라 토륨 텅스텐 전극의 역할이 바뀔 수 있지만 용접 기술의 역사에서 중요한 위치는 부인할 수 없습니다.
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