특성

화학 원소인 텅스텐은 주기율표의 6군에 속하며, 원자 질량은 183.84입니다. 이는 가장 무거운 금속 중 하나로, 텅스텐 산화물을 탄소로 환원하여 얻어집니다. 금속 광택이 나는 밝은 회색을 갖고 있으며, 자연에서는 180에서 186까지의 여러 안정된 동위원소들과 혼합된 상태로만 존재합니다.

역사

17세기 유럽에서는 텅스텐과 셜라이트라는 텅스텐 광물이 이미 알려져 있었습니다. 이 금속이 순수한 형태로 분리된 것은 18세기 끝이나, 여전히 실험실에서만 확인할 수 있었습니다. 1847년 오슬랜드가 캐시터라이트로부터의 텅스텐 산, 텅스텐산 나트륨, 텅스텐의 제조를 특허내었습니다. 10년 후 철-텅스텐 합금의 제법이 특허화되어 오늘날의 고속강 발전의 기초가 되었습니다. 이 기술은 높은 비용 때문에 생산에 도입되기까지 거의 반세기가 걸렸습니다. 텅스텐강은 1865년 우랄에서 처음 생산되었습니다. 19세기 말경 합금강과 도구강에 대한 수요는 Bethlehem Steel에서 고속강 생산 라인을 도입하게 했고, 1900년 파리 만국박람회에서 이 합금의 샘플이 전시되어 여러 나라의 금속공학자들을 놀라게 했습니다. 20세기 초 에디슨이 텅스텐 전구 필라멘트를 사용하기 시작하면서 텅스텐이 전기 공학에 사용되었습니다. 오늘날 텅스텐은 일상 생활에 널리 사용되고 있으며, 저렴한 가격대로 구입할 수 있습니다.

물리적 성질

텅스텐은 내열성 금속에 속합니다. 이 그룹의 모든 요소는 2500°K 이상의 녹는점과 8 g/m³ 이상의 높은 밀도로 특징지어집니다. 그 중에서도 텅스텐은 3430 MPa 상당의 높은 경도를 가지고 있으며, 주기율표의 이 그룹에서 가장 높은 5828°K (5555°C)의 끓는점을 가집니다. 이 그룹의 금속 중에서도 가장 비쌉니다.

종류

일반적으로 텅스텐은 두 가지 형태로 사용됩니다. 첫 번째는 구리 또는 은과 침투된 다공성 금속입니다. 침투로 인해 금속은 600 m/min까지 자를 수 있게 됩니다. 두 번째 형태인 가공하기 어려운 알루미늄과 비교하면, 최대 절단 속도는 90 m/min에 불과합니다.

이외에도, 텅스텐 합금은 단일 상과 이종 상으로 나뉩니다. 단일 상 합금은 몰리브덴, 크롬, 레늄 같은 몇몇 화학적 요소가 첨가된 합금입니다. 가장 견고한 합금은 15% 몰리브덴이 포함된 것이며, 가장 유연한 합금은 26% 레늄이 포함된 것입니다. 이 형태의 텅스텐은 다공성 금속에 비해 약간 더 저렴합니다.

이종 상 합금은 탄소와 지르코늄(니오븀)이 0.20-0.60%와 0.2-0.6% 비율로 포함된 합금입니다. 2300°C 이하 온도에서 입자가 분리되어 고온 강도가 증가하며, 이는 분산 경화를 줄 수 있습니다.

텅스텐 카바이드

대부분의 경우, WC 카바이드가 포함된 합금은 V.C. 그룹으로 분류됩니다(예: VC6, VC8, VC6M, VC8M). 이 경우 V는 텅스텐 카바이드를 의미하며, C는 코발트를 의미합니다. 일부 라벨에서는 M이 붙어 있으며 이는 미세하게 분산된 합금으로 내마모성을 높이는 특징이 있지만 그로 인해 충격 저항은 감소합니다. 이 그룹의 합금은 비금속 및 비철금속 재료와 주물에 사용됩니다. 텅스텐 합금은 전문 판매점에서 구매할 수 있습니다.

이 밖에 다른 그룹으로는 TTK와 TK가 있습니다. TTK는 타이타늄과 타이타늄 카바이드가 포함된 합금입니다. 고온 강철과 타이타늄 합금을 가공하는 데 사용됩니다.

TK 그룹 합금은 TTK와 달리 타이타늄 카바이드만을 포함하고 있습니다. 이 합금은 탄소강을 선회 및 밀링으로 처리하는 데 사용됩니다.

텅스텐의 높은 비용 때문에 티타늄 카바이드와 니켈, 몰리브덴 같은 기타 내열 금속을 포함한 비텅스텐 합금이 자주 사용됩니다.

응용

채굴된 텅스텐의 60% 이상이 스테인리스 합금, 도구 특수강의 제조에 사용됩니다. 종종 텅스텐 스크랩이 이러한 목적으로 사용됩니다. 녹지 않는 텅스텐 전극은 모든 종류의 스틸을 교번 및 직류 전류로 용접하는 데 사용됩니다. 전극의 특정 색상 코딩(황금, 빨강, 파랑, 회색 등)으로 어떤 합금형과 어떤 종류의 전류를 사용할 수 있는지 구별할 수 있습니다.

오랜 시간 동안 텅스텐 내열 합금은 기술 부품의 내열 코팅에 사용되었습니다. 뛰어난 내열성과 최소한의 표면 증발은 이 금속을 전구 필라멘트로 사용하게 해 줍니다. 일부 화학 공장은 이를 유기 합성의 촉매로 사용합니다. 그 외에도, 텅스텐 화합물은 내열 윤활제, 방수 및 내화성을 높이는 섬유 염료 등의 용도로 사용됩니다.

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