Re:텅스텐의 특성과 용도

[roki]

텅스텐은 금속 중에서 융점이 가장 높고(3410℃), 밀도도 19.26g/㎤로서 가장 높은 금속 중에 속합니다. 이와 같이 무거운 금속이라 그 광석조차 중석(重石)이라 불리웁니다. 이 밖에도 W은 매우 높은 탄성률(414GPa)을 가질 뿐만 아니라, 또한 탄성적으로 등방적인 금속입니다. 높은 융점 및 낮은 증기압, 그리고 가는 선으로 신선할 수 있는 능력등이 텅스텐이 20세기초 전구의 필라멘트로 응용될 수 있었던 이유가 됩니다.

   1950년대의 핵 및 우주시대의 열림과 함께 텅스텐의 전성기를 맞게 되었습니다. 특히 우주선의 추진 및 에너지 생산분야에서 고온응용이 크게 요구되면서 텅스텐과 그 합금에 대한 의존도가 계속 증대되었습니다. 고온특성 외에도 W의 높은 밀도와 강도, 그리고 탄성률에 의존하는 응용의 폭은 매우 넓습니다.

   텅스텐산염 형태의 중석광은 Ca과 화합한 회중석(sheelite, CaWO₄)과 철 및 망간과 화합물을 이룬 중정석(wolframite ;(Fe,Mn)WO₄) 두 종류가 있습니다. 채광 및 선광을 거쳐 얻은 중정석광은 텅스텐의 융점이 높은 까닭에 철과 같이 녹여서 환원시킬 수 없습니다. 따라서 화학적인 공정을 통하여 중석산화물이나 또는 APT라고 불리우는 중간화합물상의 분말로 얻어진 다음 이들 분말을 수소 중에서 환원시켜서 분말상의 텅스텐 분말로 만듭니다. 이렇게 하여 얻어진 텅스텐 분말을 원료로 사용하여 분말야금공정에 의하여 각종 텅스텐 관련제품을 생산합니다.

   텅스텐 분말을 분말성형금형에 채운 후 높은 압력을 가해서 봉상의 분말성형체로 만든 다음 이 성형체에 직접 수천 암페아의 전류를 흘려서 자체 저항에 의해 3,000℃에 가까운 온도로 가열하여 소결시킵니다. 소결하여 얻은 반제품상태의 소결 텅스텐봉은 단조나 압연을 통하여 판으로 만들어지거나 또는 단조, 스웨이징, 인발이나 신선 등의 가공공정을 거쳐 선으로 뽑아집니다.

   극한 물성을 지니는 텅스텐이라 그 응용분야 또한 특성이 있고 독점적입니다. 높은 융점에 따라 텅스텐은 최고의 열원 및 광원재료입니다. 여러 종류의 굵기의 선으로 가공되어 각종 백열전구의 필라멘트선이나 각종 전자기기의 전극, 각종 고온용 열선, 용접전극봉 등으로 사용되며, 판상으로 만들어져서는 특수 고온용기나 열원, X-선 발생기의 음극 및 양극판, 로켓의 고온부품 등으로 사용됩니다.

   또한 높은 융점에 따라 내아크성이 좋고 높은 내마멸성 및 탄성률 등의 특징을 갖는 텅스텐은 전기적 특성이 우수한 동이나 은과 합금을 만들어 높은 용량의 전기접점 및 전극재료로 사용됩니다. 텅스텐에 10% 미만의 니켈, 철, 구리 등의 일부 금속을 합금하여 만든 중합금은 (重合金)은 이름 그대로 그 비중이 17∼19나 되는 무거운 합금으로 큰 관성력이 요구되거나 충돌시 큰 충돌에너지가 필요한 부품재료, 즉, 관성장치의 자이로스코프나 철갑탄의 탄심재로 쓰입니다.

   텅스텐의 중요한 용도 중 하나는 탄화물(WC)분말상태로 만들어서 코발트와 접합하여 초경합금을 만드는 것입니다. 높은 경도와 강도를 갖는 초경합금은 절삭공구, 금형공구 및 광산 공구재료로 매우 중요하게 쓰이며, 또한 높은 내마멸성이나 탄성변형이 적어야하는 기계부품 등에도 이용됩니다.

   이 밖에도 텅스텐은 가장 강인한 강으로 절삭 및 내마멸공구재로 사용되는 고속도공구강)高速度工具鋼)의 매우 중요한 합금성분이 됩니다. 다라서 전쟁이 나거나 석유값이 국제적으로 급등하는 이유는 철갑탄심, 고속도공구강 또는 유정탐사용 초경합금광산공구 등의 수요가 급증하기 때문입니다.
 
   W-Re합금의 응용은 고온 열전대, 추진 시스템의 구성품, X-선 튜브의 회전 양극(Re의 첨가로 열충격 및 열피로의 저항이 증가됨)입니다. W-Re 합금은 CVD, PM 및 주조방법으로서도 제조할 수 있습니다. 그러나 Re의 생산량이 극히 적고 또한 그 값이 너무 고가라는 점이 폭넓은 응용에 방해가 된다. 분산강화된 W-Re합금은 현재 상품화가 이루어졌으며 이 신재료는 비범한 고온강도를 갖는다는 것입니다. 이 밖에도 W-Mo합금은 내식 및 내마멸성이 좋아서 부식매질에서 작업하는 회전축 등의 재료에 응용됩니다.

[知己]

ㅎㅎㅎ 미투.

[bonanza]

한때 전쟁광물이라해서 그 가격이 하늘 높은줄 모르고 치솟을때도 있었지요..충북 제원에 있던 장풍광산(대한전선 소유)에서 본인도 중석을 채광하던 때가 있었습니다.. Wolframite는 철망간중석이라고도 하며 원소기호로 중석(텅스텐)을 " W "로 표시하는 것이 바로 이 철망간중석의 표기 첫자인 W를 쓰는 것입니다.

[知己]

북한의 중석도 다른 광물보다 더욱 쿼터 관리가 철저하다네요..
보난자님도 유연탄, 금, 망간, 중석...현재 운모까지.. 참 다양한 광물을 하셨습니다.^^

[바투바라]

오 역시 대단하십니다. w ^^

[사이공]

잘 보았어요