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● 構成と構造
● タングステンカーバイドの特性
● タングステン炭化物を生産するための原材料
● 製造プロセス
● タングステンカーバイドの用途
● セメント炭化物
● 結論
● よくある質問（FAQ）
>> 1.タングステンカーバイドの化学式は何ですか？
>> 2。タングステン炭化物の生産に使用される主要な原材料は何ですか？
>> 3.他の材料と比較して、タングステン炭化物はどれくらい硬いですか？
>> 4.タングステン炭化物の一般的なアプリケーションは何ですか？
>> 5。セメント炭化物を作るプロセスは何ですか？
● 引用：
タングステン炭化物（WC）は、タングステンと炭素原子の等しい部分を含む化合物です[6] [7]。その最も基本的な形で、 タングステン炭化物は 、工業用具、切削工具、研磨剤、装甲貫通シェル、および宝石で使用するために焼結を介して押して形成される細かい灰色の粉である。驚くべき硬度と耐摩耗性で有名で、さまざまな産業用途で重要な材料です[1] [3]。
構成と構造
化学式WCを備えたタングステン炭化物は、タングステン（W）と炭素（C）の等しい部分で構成されています[3]。タングステンIVカチオン（W⁴⁺）と炭素陰イオン（C⁴⁻）の間に強い三重結合を特徴としており、合成条件に応じて六角形または立方体構造を形成します[3]。モル質量は約195.85 g/molです[3]。 α-タングステン炭化物の場合、タングステンと炭素の化学量論比はほぼ正確でなければなりません。通常は49.5-50.5 mol％C [3] [4]です。この正確な組成は、高温と研磨条件に対するその並外れた硬度と抵抗に寄与します[3]。
タングステンカーバイドの特性
タングステン炭化物は、その並外れた物理的および化学的特性で知られており、幅広い用途に適しています。
- 硬度：Tungsten Carbideは非常に硬く、Mohs Hardnessスケールで9〜9.5の間でランク付けされているため、最も硬い素材の1つであり、ダイヤモンドに次ぐものです[3]。それは約2600のビッカースの硬度を持ち、ほとんどの工業材料と比較して優れた硬度を示しています[3]。
- 密度：密度は約15.6 g/cm³、炭化タングステンは炭化シリコンなどの炭化物よりも著しく密度が高いです。
- 剛性：炭化物のタングステンは鋼の約3倍硬く、530〜700 GPAのヤング率があります[3]。
- 耐摩耗性：耐摩耗性を示し、研磨条件では大幅に長く続きます[3]。これらの特性により、切削工具や耐摩耗性の部品などの高ストレス用途に最適です。
- 融点：タングステン炭化物の融点は、2780〜2830の範囲で融点が高くなっています[1]。
- 化学物質の安定性：タングステン炭化物は、400°C未満の場合、塩素と相互作用しません。室温でフッ素と激しく反応し、空気で加熱するとタングステン酸化物に酸化されます[5]。
タングステン炭化物を生産するための原材料
タングステンカーバイドの生産には、それぞれが最終製品で重要な役割を果たすいくつかの原材料が含まれます[1]。
1。タングステン鉱石：黒い鉱石はタングステンの主要な供給源です[1]。
2。パラトング酸アンモニウム（APT）：タングステン金属と炭化タングステンの生産の中間体として機能するタングステン鉱石に由来する精製化合物[1]。
3。タングステン酸化物：高温でAPTをカルシットすることにより生成され、水素雰囲気でタングステン金属粉末に還元されます[1]。
4。炭素源：すすまたはグラファイトは、高温浸炭プロセスを介してタングステン金属粉末を炭化タングステンに変換するために使用されます[1]。
製造プロセス
タングステンカーバイドの製造には、それぞれが特定の特性と用途を持つ材料を生産するように設計されたいくつかの方法が含まれます[4] [6]。
1。直接浸炭：タングステン金属は、摂氏1400〜2000度の温度で炭素と反応します[6]。
W + C→WC
2。液体床プロセス：低温液層プロセスは、CO/CO2混合物と900〜1200°CのH2とタングステン金属または青のWO3を反応させます[6]。
3.タングステン酸化物の減少：WO3は、摂氏900度の直接または摂氏670度の水素でグラファイトで加熱され、その後アルゴンで摂氏1000度で浸炭が加熱されます[6]。
WO3 + 4C→WC + 3CO
4。化学蒸気沈着（CVD）：670°Cで、タングステンヘキサクロリドは水素とメタンと反応します[6]。
WCL6 + H2 + CH4→WC + 6HCl
5。タングステン酸化物と塩の浸炭：タングステン酸化物、タングス酸、パラトングステートアンモニウム、および皮肉化も直接浸漬することができます[4]。
WO3 + 4 C→WC + 3 CO
H2WO4 + 4 C→WC + 3 CO + H2O
（NH4）10W12O41 X 5 H2O + 48 C→12 WC + 10 NH3 + 10 H2O + 36 CO
CAWO4 + 4 C→WC + CAO + 3 CO
タングステンカーバイドの用途
Tungsten Carbideのユニークな特性により、多くの業界で不可欠になります[2] [5] [8]。その用途は、硬度、耐摩耗性、熱安定性のために、さまざまなフィールドにまたがっています[2] [3]。
1.切削工具：極端な硬度と耐久性で知られているタングステンカーバイドは、ナイフ、ドリル、円形のこぎり、粉砕ツールなどの耐摩耗性の研磨剤と切削工具を製造するために使用されます[2] [3] [8]。これらのツールは、金属加工、木工、鉱業、石油、建設などのセクターで重要です[2] [8]。
2。耐摩耗性の部品：タングステンカーバイドは、ノズル、ベアリング、バルブシートなど、高い耐摩耗性を必要とするコンポーネントで使用されます[3] [5]。
3。ジュエリー：Tungsten Carbideは、宝石業界で用途を見つけ、耐久性と耐摩耗性のリングを生産しています[2] [6]。タングステンの炭化物リングは、金と銀のリングよりもはるかに耐久性があります[6]。タングステンリングは、硬度のMOHSスケールで8〜9の間で評価されています[6]。
4。軍事用途：多くの場合、ニッケル、鉄、またはコバルトと組み合わされたタングステン合金は、運動エネルギー侵入器やその他の軍事発射体で使用されます[2]。これらの合金は、放射性の危険を避けるため、枯渇したウランよりも好まれます[2]。タングステンは、密集した無症状の損傷を最小限に抑えながら、閉じ込められた半径内で致死性を増加させるように設計された密な不活性金属爆発物でも利用されています[2]。
5。電子機器と電気産業：タングステンの高い融点と優れた電気伝導率により、さまざまな高温用途に適しています[2]。これは、白熱電球フィラメント、古いテレビチューブ（カソード線チューブ）、真空チューブ、およびロケットエンジンノズルで一般的に使用されています[2]。タングステンは、TIG（タングステン不活性ガス）溶接プロセスにも不可欠です[2]。電子部門では、タングステンは統合回路と半導体、X線管、およびその他の電子機器の生産に使用されます[2]。
6。鋼の特性の強化：タングステンを鋼で合金化することにより、結果として生じる材料の増加により、強度、硬度、耐摩耗性が増加しました[2]。例には、高速鋼、タングステン鋼、タングステンコバルト磁気鋼[2]が含まれます。これらの合金は、耐久性と精度が最重要であるドリル、フライスカッター、ワイヤー描画ダイなどのツールの製造に使用されます[2]。
7。化学用途：タングステン化合物は、独自の特性により、いくつかの化学用途で利用されています[2]。タングステン（IV）硫化物は、高温潤滑剤として機能し、水素化硫化触媒で使用されています[2]。三酸化タングステン（WO₃）のようなタングステン酸化物は、セラミックglazes、蛍光照明、および石炭火力発電所の触媒の成分として窒素酸化物を減らすために使用されます[2]。
8。医療分野：タングステンは、その高密度と優れた放射線吸収能力のため、放射線シールドに使用されます[2]。 X線ターゲットとガンマイメージングデバイスで採用されており、医療イメージング手順で患者とオペレーターの安全性を確保します[2]。タングステン炭化物は、パフォーマンスを向上させ、腐食耐性でもあるため、手術器具の作成によく使用されます[8]。
9。航空宇宙と自動車：航空宇宙では、タングステンは航空機と宇宙船のバランスをとるバラスト材料として使用されます[2]。その高密度は、振動の減衰とバランスのために設計されたコンポーネントで使用される自動車用途にも適しています[2]。
セメント炭化物
セメント炭化物は、液相焼結によるコバルト金属のバインダーマトリックス内の 'セメント'タングステン炭化物穀物によって作られた材料です[4]。多くの場合、 'セメント炭化炭化物と呼ばれます。'これは、粉末冶金プロセスを通じて形成される複合材料です[3]。このプロセスでは、タングステン炭化物粉末とコバルトやニッケルなどのバインダー金属を混合し、その後、高温で混合物を圧縮および焼結するために、強力で凝集材料を実現します[3] [9]。焼結は通常、溶融温度の下で実行されるため、液相は通常存在しません[9]。焼結は、タングステン、モリブデン、または二酸化ウランなどの非常に高い融点を持つ材料の形成プロセスとしてしばしば選択されます[9]。
結論
タングステン炭化物は、さまざまな産業で不可欠なユニークな化学組成と例外的な特性を備えた驚くべき材料です。その高い硬度、耐摩耗性、および熱安定性は、切削工具や耐摩耗性の部品からジュエリーや軍事発射体まで、幅広い用途に貢献しています。タングステンカーバイド製造プロセスにおける継続的な研究開発は、その可能性を拡大し続け、現代の技術と工学における重要性を確保しています。
よくある質問（FAQ）
1.タングステンカーバイドの化学式は何ですか？
炭化タングステンの化学式はWCであり、タングステンと炭素原子の等しい部分で構成されていることを示しています[1] [3] [7]。
2。タングステン炭化物の生産に使用される主要な原材料は何ですか？
主要な原材料には、タングステン鉱石、パラトングステートアンモニウム（APT）、タングステン酸化物、すすやグラファイトなどの炭素源が含まれます[1]。
3.他の材料と比較して、タングステン炭化物はどれくらい硬いですか？
Tungsten Carbideは、MOHS Hardnessスケールで9〜9.5の間でランク付けされており、ダイヤモンドに次いで2番目に利用可能な最も硬い素材の1つとなっています。
4.タングステン炭化物の一般的なアプリケーションは何ですか？
一般的な用途には、切削工具、耐摩耗性の部品、ジュエリー、軍用発射体、および電子機器および医療分野のコンポーネントが含まれます[2] [5] [6] [8]。
5。セメント炭化物を作るプロセスは何ですか？
セメント炭化物は、タングステン炭化物粉末とバインダーの金属と混合物を混合し、高温で焼結することを含む、液相焼結によりコバルト金属のバインダーマトリックスにある 'セメント'タングステン炭化物穀物によって作られています[3] [4]。
引用：
[1] https://heegermaterials.com/blog/90_how-is-tungsten-carbide-made-.html
[2] https://shop.machinemfg.com/understanding-tungsten-poperties-applications-and westability/
[3] https://shop.machinemfg.com/tungsten-carbide-an-overview/
[4] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id=ed1c76bf-dad9-4baa-8d1b-70fed7f92862
[5] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[6] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[7] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/
[8] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/
[9] https://material-properties.org/tungsten-carbide-properties-application-price/
