タングステン金属粉

概要 タングステン金属粉

タングステン金属粉末は、様々な産業用途で使用するための元素タングステンを主成分とする微粒子材料を指します。主な特性は、非常に高い密度、強度、硬度、高温耐久性などです。

タングステン粉の一般的な用途は以下の通り：

• タングステンカーバイド複合材料
• タングステン重合金
• 溶射コーティング
• 積層造形
• 電気接点
• 放射線遮蔽

タングステンは、そのユニークな性能と不安定な供給力学の組み合わせのために重要な原料と考えられている。タングステンパウダーの仕様、加工、価格、用途については、続きをお読みください。

金属タングステン粉末の種類

タングステン金属粉末には、いくつかの主要な組成がある：

タイプ	一般的な成績	構成
純タングステン	99.9%、純度99.99%	不純物制限のあるタングステン元素
酸化物分散タングステン	Y2O3の添加	0.5-1%酸化イットリウムナノ粒子を含むタングステン
ドープ・タングステン	ランタンまたはその他のドーパント	粒成長抑制剤を添加したタングステン <1%レベル

表1： タングステン金属粉末の用途に応じた一般的な材料分類

特殊なドーパントや酸化物添加剤は、エンドユーザーの部品や高温での安定性が要求される部品に圧密成形する際に、粉末の特性を調整するのに役立つ。

主要物件

プロパティ	代表値	意義
密度	19.3 g/cc	優れた質量と放射線の遮断
融点	3410°C	ほとんどの金属が破損する極端な温度でも強度を保持
極限引張強さ	550-620 MPa	比較的脆く、中程度の引張延性を持つ。
硬度	HV 300-350	工具鋼より硬い
ヤング率	350-410 GPa	硬く、たわみにくい
熱伝導率	165 W/mK	高温で動作する熱管理部品に有用

表2： タングステン金属粉末および連結合金が示す機械的・物理的特性の概要

比類のない耐熱性と密度が、要求の厳しいエネルギー、航空宇宙、防衛、エレクトロニクス用途での採用を後押ししている。

の粒子特性 タングステン金属粉

典型的なタングステン粉末の形態：

パラメータ	詳細
純度	99.9%～99.999%まで対応可能
粒子形状	不規則、角張っている
サイズ分布	1～100ミクロン（代表値
酸素含有量	<100 ppm
表面酸化物レベル	<50 nmの厚さ

表3： 様々な圧密プロセスで使用されるタングステン金属粉末の粉体品質指標

粉末の取り扱い中に酸化しないように注意する必要がある。最終的な部品密度と結晶粒構造の目標に合わせたケミストリ。

生産プロセス

• タングステン金属粉末を製造する主な方法：
  • 水素還元（水素を使って酸化物原料を粉末にする）
  • テルミット法 還元（発熱性酸化物-金属反応により粉末が生成される）
• 機械的二次加工：
  • ジェット粉砕（原料を衝突により微粒子に粉砕）
  • 回転電極プロセス（電極の紡糸と溶融崩壊）
• 典型的な粉末部品の圧密技術：
  • 熱間静水圧プレス
  • 焼結
  • 積層造形（SLM、EBM）
• 環境と取り扱いに関する考慮事項：
  • 公称不活性保管 <40°C アルゴン雰囲気下
  • 酸化を防ぐグローブボックスの取り扱い

の応用 タングステン金属粉

タングステン金属粉末の主な用途は、産業全般にわたっている：

セグメント	申し込み	使用理由
インダストリアル	タングステンカーバイド材料	機械加工および採掘工具用の極めて高い硬度と靭性
ディフェンス	運動エネルギー貫通装置	優れた密度特性
航空宇宙	ロケットエンジンのノズル	過酷な環境下でも材料強度を維持
エネルギー	ヒートシールド、プラズマトーチ部品	高温性能
エレクトロニクス	電気接点	耐アーク性と熱伝導性を併せ持つ

表4： 様々な産業におけるタングステン金属派生部品の主な応用分野の概要

タングステンは、極端な温度や負荷の下で硬度、密度、靭性、強度が不可欠な製品でユビキタス使用を見ている。

コスト分析

一般的なタングステンパウダーの価格：

パラメータ	詳細
パウダー価格	1kgあたり$50～$350
連結部品価格	$100+/kg
加工収率	60-70%
一次サプライヤー	中国、オーストリア、ポルトガル、アメリカ、ロシア その他の国
リードタイムズ	6～12週間の頻度

表5： タングステン製品の原材料費を含む購買要因

消費者の報告によると、価格変動が激しく、タングステン市場の予算計画を難しくしている。確立されたパートナーシップと供給契約はリスクを軽減する。

長所と短所

メリット

• 極めて高い密度が放射線遮蔽に役立つ
• ほとんどの金属が溶融する3000℃以上でも強度を維持
• 比較的中性の材料で汚染を避ける
• 粉末形状は、いくつかのAMプロセスで複雑な形状をサポートする
• 部品が固まれば工具鋼に近い硬度になる

デメリット

• 脆い特性とは、引張延性が低いことを意味する。
• ピンホールやボイドのない部品を完全に高密度化するのは難しい。
• 溶融には特殊なコールドウォール真空装置が必要
• サプライチェーンの混乱が可用性に影響を与えるリスク
• 酸化のリスクがあるため、管理された取り扱いが必要
• スチール製に比べ非常に高価

よくあるご質問

Q: 様々な用途に使用されるタングステン粉末の典型的な粒度範囲はどの程度ですか？

A: 一般的な粒度分布は1～100ミクロンです。より微細な粒子は完全な高密度化を助けますが、取り扱いに問題があります。粒子工学は圧密方法によって異なり、一般的にAMは10～45ミクロン、超硬複合材はサブミクロンまでの粉末を使用します。

Q: タングステン金属粉にはどのような合金元素を配合できますか？

A: ニッケル、鉄、銅のような典型的な合金剤は高温性能を著しく低下させるため、ほとんど添加されません。レニウムは延性を若干向上させる。酸化物粒子は結晶粒径を安定させます。希土類ドーパントも特性を安定させる。合金の選択肢は、純度を維持するための少量の添加物に限られます。

Q: タングステン粉末には、どのような保管・取り扱い上の注意事項がありますか？

A: 他の空気に敏感な材料と同様に、タングステン金属粉末は、湿気や酸素による酸化を防ぐため、不活性アルゴンガス下で40℃以下に保つ必要があります。リークチェックを含むグローブボックスのプロトコルが必要である。汚染や反応を防ぐため、取り扱い中は有機物との接触を絶対に避けてください。

Q: タングステンパウダーは危険物分類や特別輸送が必要ですか？

A: 元素タングステン金属粉末は良性であり、反応性はありません。他の工業用原材料と同様に、承認された梱包で通常の貨物輸送が可能です。危険物混合物とみなされるコバルト含有量を制御したカーバイドグレードとは異なり、特別なDG分類は必要ありません。

Q: タングステン粉末の原料に適合する川下部品製造工程は？

A: 熱間静水圧プレスや焼結は、ウェイトやヒートシールドのような標準的な連結部品を作ります。粉末溶融による積層造形は、他では得られない複雑な形状を作り出します。また、粉末は溶射コーティングの原料にもなり、ポストコンソリデーションが必要です。

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