タングステン粉 は、金属タングステンから作られた灰色の微粉末です。タングステンパウダーは、多くの産業および商業用途で有用なユニークな特性を持っています。この記事では、タングステン粉末の組成、特性、製造方法、アプリケーション、仕様、価格、長所と短所、および主要なグローバル-サプライヤーをカバーする包括的な概要を提供します。
概要 タングステン粉
タングステンパウダーは、ほぼ完全に粉末状の元素タングステン金属で構成されています。粉末粒子の大きさは0.5～10ミクロンと非常に細かい。粉末は、金属タングステンの本質的な特性による灰色がかった色調と高密度を持っています。
タングステン粉末は、他のほとんどの金属や合金に比べて例外的な硬度、耐熱性、密度を提供しています。タングステン粉末は、様々な機能に適している主な特性は次のとおりです：
- 金と同程度の高密度、鉛の約2倍
- 融点3410℃-全金属中最高
- 一般的な金属に匹敵する低い電気抵抗率
- 優れた放射線遮蔽密度
- 高温での強度保持
- 様々な環境下での耐食性
これらの属性は、放射線遮蔽、電極、発熱体、バラストのおもり、染料、触媒などのようなアプリケーションでタングステン粉末の使用を可能にします。粉末は、形状にプレスしたり、特殊な特性を持つ最終用途のコンポーネントに焼結することができる。
タングステンパウダーの種類
タングステン粉末は、粒度分布、形状、純度レベル、および粉末表面の化学的性質の違いでいくつかの形態で製造されています。タングステン粉末の主な種類は次のとおりです：
| タイプ | 説明 |
|---|---|
| ファインパウダー | 0.5～10ミクロンの粒子径で、プレス成形に適している。 |
| 粗粉 | 10ミクロン以上の大きな球状粒子により、フローとパッキングを改善 |
| 粉砕パウダー | インゴットを粉砕した際に生じる1～44ミクロンの不規則なギザギザ粒子 |
| 合金粉末 | カーボン、コバルト、ニッケル、銅、銀などを配合した複合粉末。 |
| 化学パウダー | 超微細ナノ構造タングステンおよび酸化物粉末 |
粒子形状、粒度分布、流動特性、成形密度、および微細構造の要件によって、用途に応じて選択されるタングステン粉末の種類が決まります。
構成 タングステンパウダー
工業用タングステン粉末は、通常、一貫した性能を確保するために99.95%純粋なタングステン金属以上が含まれています。原料や製造から微量不純物は、これらのレベルまで存在することができます：
| エレメント | 最大コンテンツ | 役割 |
|---|---|---|
| カーボン（C） | 100ppm | 穀物成長抑制剤 |
| 酸素 (O) | 100ppm | 表面酸化膜 |
| リン (P) | 10 ppm | 残留不純物 |
| 硫黄（S） | 10 ppm | 残留不純物 |
| カリウム（K） | 10 ppm | 残留不純物 |
| シリカ（Si） | 10 ppm | 残留不純物 |
高純度グレードは、焼結時の汚染問題を最小限に抑え、延性を向上させます。照明フィラメント、エレクトロニクス、および実験室での使用に適した特別な高純度タングステンは、わずか10〜100ppbの不純物を持っています。
合金タングステン粉末は、焼結性、機械加工性、高温での挙動を向上させるために、1-5%コバルト、ニッケル、鉄、銀、銅とブレンドされるのが一般的です。少量の無機添加物は、ユニークな機能特性を提供することができます。
タングステン粉末の特性
タングステン金属粉末は、その元素組成と結晶構造に由来する固有の特性を持っています。純粋なタングステンであるため、粉末は関連する熱的、電気的、機械的、化学的特性を示します。
物理的性質
タングステン粉末の主な物理的性質：
| プロパティ | 価値 |
|---|---|
| 密度 | 19.3 g/cm3</sup |
| 融点 | 3410°C |
| 熱伝導率 | 170 W/m-K |
| 蒸気圧 | 低、～1700℃で～10-6 bar |
| 比熱容量 | 130 J/kg-K |
| 熱膨張係数 | 4.5 μm/m-K |
| カラー | グレーから黒 |
超高融点、高密度、良好な導電性、熱下での優れた寸法安定性により、タングステンは極端な温度での用途に有用です。
機械的特性
タングステン粉末は、適度な延性レベルを持つ非常に高い硬度と強度を得るために圧縮し、焼結することができる：
| プロパティ | 焼結状態 |
|---|---|
| 硬度 | 最大550VPN |
| 0.2% 降伏強さ | ~800 MPa |
| 極限引張強さ | ~900 MPa |
| 破壊靭性 | 30-35 MPa√m |
| ヤング率 | ~400 GPa |
タングステンは、その耐火性の性質により、不活性雰囲気や真空中で2000℃に近い温度でも強度を非常によく保持します。
電気的特性
タングステン粉末と焼結部品は、発熱体に理想的な良好な電気伝導性と熱伝導性を提供します：
| プロパティ | 価値 |
|---|---|
| 電気抵抗率 | 5.5 μΩ-cm |
| 抵抗温度係数 | ~4 x10-3 Ω/Ω/K |
安定性、低抵抗率、ポジティブテンポにより、放電加工用電極としても優れた性能を発揮します。
タングステン粉末の製造
タングステン金属粉末は、主に粉砕と研削段階が続く酸化タングステンの還元によって製造される。製造手順は次のとおりです：
1.鉱石の濃縮： 灰鉄鉱または鉄マンガン鉱を含む天然タングステン鉱石は、破砕・粉砕、重力、磁力、または浮遊プロセスによって、物理的にタングステンレベルが高くなる。
2.酸化物への変換： 濃縮された鉱物は、水素、炭素、または一酸化炭素ガスと高温で反応させられ、粗酸化タングステンWO3を得る。石灰やソーダ灰のフラックス剤は、多孔質で還元しやすい酸化物の生成に役立ちます。
3.水素還元： 酸化物は、プッシャーまたは回転炉で約800℃に加熱し、その上に渡された乾燥水素ガスで還元される。これは、さらにタングステン金属粉末を得るために還元される青色タングステン酸化物W3Oを生成します。
4.粉砕とブレンド 還元されたタングステン粉末は、粉砕と分級を経て特定の粒度分布が得られます。粉末は、カリウムや粒成長抑制剤などのドーパントとブレンドすることができます。熱処理とアニーリングは、適切な粉末タップ密度と形態を提供します。
5.包装： タングステン粉末は、湿度管理された状態でドラム缶や袋に詰められ、プレス工場や焼結工場に出荷される。
二次スクラップ回収、タングステン硬質金属のリサイクル、電子廃棄物、使用済み超硬工具なども、タングステン粉末の供給源として増加している。
タングステン粉末の用途
タングステン粉末を原料として使用する主な用途には、以下のようなものがある：
超硬合金
60%以上のタングステン粉末は、コバルトやニッケルをバインダーとする硬質金属複合材料の製造に使用されます。WC-Coのようなグレードは非常に広く使用されています。
ミル製品
粉末冶金で作られたロッド、ワイヤー、シートのようなタングステン金属形状は、プレスと焼結タングステン粉が含まれています。
照明用フィラメント
家庭用白熱電球のタングステン線は、非常に純粋なプレスと焼結タングステンから製造されています。
発熱体
高温強度と電気抵抗率は、炉、ヒーターなどのためのオールタングステンまたはドープ発熱体を可能にします。
電極
溶接、放電加工、プラズマ切断用途のタングステン電極は、プレスされた粉末プリフォームから派生している。
エレクトロニクス
焼結タングステン・コンタクト、ヒートシンク・ベース、パッケージは、その熱電気特性を利用しています。
放射線遮蔽
タングステン合金または複合材は、原子力、医療、宇宙分野でガンマ線やX線を遮蔽します。
バラスト重量
タングステンメタルは、ローターの加重や振動減衰などに理想的なコンパクトな形状で、非常に高い密度を提供します。
触媒
基板上に分散した酸化タングステン種は、化学プロセスのための特殊な触媒を与える。
タングステンパウダー仕様
タングステン金属粉末は、粒度分布、形状、純度レベル、表面積、見かけ密度、流量などの指標に基づいて標準化されています。
グレード
一般的なタングステンパウダーの種類は以下の通り：
| グレード | 説明 | 粒子径 | 見かけ密度 |
|---|---|---|---|
| エクストラファイン | 高純度、薄いフレーク形状 | 1-5 μm | 2.2-3.5 g/cc |
| ファイン | 一般用、丸みを帯びた粒子 | 1-10 μm | 3-8 g/cc |
| ミディアム | 自由な流れ、ミル形状にプレス | 5-25 μm | 7-9 g/cc |
| 粗目 | 最高の流動性、高いグリーン強度 | 15-45 μm | 8-10 g/cc |
特殊なタングステン粉末合金は、コバルト、銅、銀、ニッケル、またはW- Ni-Fe、W- Ni-Cuなどのような他の合金添加物を持っています。
規格
タングステン粉の製造と検査は、これらの主要な国際仕様に準拠しています：
- ASTM B776 - タングステン粉末およびタングステン粉末製品の規格
- ISO 4492 - 金属粉 - タップ密度の測定
- ISO 4497 - 金属粉 - 校正漏斗（ホール流量計）による流量の決定
- IEC 60804 - ランプ用タングステン粉末およびタングステン金属粉末
- GB/T 33137-2016 - タングステン粉末およびタングステン粉末製品
アプリケーションや地域のニーズに基づいて、JIS、DIN、BS、および他の規格はまた、タングステン粉末をカバーすることができる。
価格
価格はタングステン粉末のグレード、純度、粒度、数量、地域市場によって異なる。タングステン粉のコスト（米ドル/トン、2023年）：
| 地域 | ファイングレード | ミディアム・グレード |
|---|---|---|
| 中国 | $35,000 | $32,000 |
| ヨーロッパ | $52,000 | $47,000 |
| アメリカ | $57,000 | $50,000 |
| 日本 | $62,000 | $55,000 |
より高い密度、より均一な粒子分布、特殊なドーパント、より微細なサイズ、最小の充填サイズは、超微粉やナノ粉末に対して$250/kg以上のプレミアム価格を要求する。
長所と短所
タングステンは、アプリケーションの利点と一定の限界を示す：
メリット
- 最高融点金属
- 最高の高温強度
- 焼結時の硬度が高い
- 優れた放射線遮蔽
- 熱下での寸法安定性
- 腐食や酸化に強い
デメリット
- 焼結鍛造時の脆さ
- 挑戦的な成形と機械加工
- チタン/アルミニウムに比べて重い
- 不純物の混入による表面欠陥の可能性
- 銀、銅、アルミニウムよりも低い電気／熱伝導率
- 鉄や鉛に比べて高価
の長所と短所を理解することである。 タングステン粉適切なアプリケーションは、その独自性を最適に利用することができる。
サプライヤー
タングステン金属粉末を供給している主要な世界的メーカーは以下の通りである：
| 会社概要 | 本社所在地 |
|---|---|
| ウォルフラム社 | オーストリア |
| バッファロー・タングステン | アメリカ |
| 中西部タングステン | アメリカ |
| タングステンヘビーパウダー | 中国 |
| 厦門タングステン | 中国 |
| JX日鉱日石金属 | 日本 |
| Hクロス社 | 日本 |
| GTP グデルスキー・テクニカル・パウダーズ | ドイツ |
これらの企業は、商業および工業の幅広いニーズに対応する信頼性の高い大量生産能力と製品の多様性を提供している。
よくあるご質問
| 質問 | 回答 |
|---|---|
| タングステンパウダーは何でできているのか？ | ≈99.95%純金属タングステン粉末と微量残留不純物 |
| タングステン粉は何に使われるのか？ | 超硬合金、発熱体、照明用フィラメント、放射線シールド、電極、金属射出成形前駆体の製造 |
| タングステンパウダーにはどのような種類がありますか？ | 主に粒度分布に基づく - 0.5～45ミクロンの超微粉、微粉、中粒、粗粒グレード |
| 微細なタングステン粉末を使用する利点は何ですか？ | 詳細な薄肉形状のプレス加工が可能；広範な焼結により強度を付与；合金マトリックス中で均一に分散する |
| 粗いタングステン粉の特徴は？ | 流動性のある球状粒子がダイキャビティによく充填され、高いグリーン強度がクラックに抵抗し、合金ミックスを支える骨格構造を形成する。 |
| タングステン粉はどのようにして作られるのか？ | 酸化タングステンの還元と、還元タングステンの粉砕による粒子径の減少 |
| タングステン粉に毒性はあるのか？ | 元素状タングステンは比較的不活性で毒性はない。しかし、微粉末を吸入すると肺に炎症を起こすことがあり、保護具が必要です。 |
| タングステン粉は可燃性か爆発性か？ | いいえ、タングステン金属自体は、通常の状況では燃焼や爆発はしません。しかし、微粉末は空気と爆発性の混合物を形成する可能性があります。 |
| タングステンは環境に優しいのか？ | はい、タングステンの採掘と金属生産は、現代の持続可能なプロトコルに従っています。パウダーは、タングステンの特性を創造的に利用するためのグリーン・ストレングスを提供します。 |
結論
粉末状のタングステンは、他の材料とは一線を画す卓越した耐火物特性により、あらゆる産業分野でのユニークな高温用途を可能にします。プレスや焼結された形状は、要求の厳しい環境下で、卓越した硬度、電気・熱伝導性、放射線遮蔽密度、耐食性、寸法安定性を発揮します。
粉末の特性を理解した慎重な仕様が、信頼性の高い機能性を実現する。二次スクラップが循環経済に貢献する一方で、変種合金のブレンドは可能性を広げます。高度な噴霧化による粉末品質の将来的な進歩は、タングステン粉末の可能性をフルに活用するエキサイティングな材料効率とエネルギー効率を約束します。
