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텅스텐

Tungsten
이 기사는 화학 원소에 관한 것이다.그 외의 용도는 텅스텐(동음이의)을 참조해 주세요.
텅스텐, W
Wolfram evaporated crystals and 1cm3 cube.jpg
텅스텐
발음/tcpnststcn/ (TUNG-stnn)
대체명wolfram, 발음: /wwrlfrmm/ (WUL-frmm)
동소체α-아스텐(공통), β-아스텐
외모회백색 광택이 나는
표준 원자량Ar°(W)
  • 183.84±0.01
  • 183.84±0.01(요약)[1]
주기율표의 텅스텐
수소 헬륨
리튬 베릴륨 붕소 카본 질소 산소 불소 네온
나트륨 마그네슘 알루미늄 실리콘 인 유황 염소 아르곤
칼륨 칼슘 스칸듐 티탄 바나듐 크롬 망간 철 코발트 니켈 구리 아연 갈륨 게르마늄 비소 셀레늄 브롬 크립톤
루비듐 스트론튬 이트륨 지르코늄 니오브 몰리브덴 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 실버 카드뮴 인듐 주석 안티몬 텔루루 요오드 제논
세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마리움 유로피움 가돌리늄 터비움 디스프로슘 홀뮴 엘비움 툴륨 이터비움 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 플래티넘 골드 수은(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈
프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로탁티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 퀴륨 베르켈륨 칼리포늄 아인스타이늄 페르미움 멘델레비움 노벨륨 로렌슘 러더포디움 두브늄 시보르기움 보리움 하시움 마이트네리움 다름슈타디움 뢴트제늄 코페르니슘 니혼리움 플레로비움 모스코비움 리버모리움 테네신 오가네손
모
↑
W
↓
Sg
탄탈 ← 텅스텐 → 레늄
원자 번호 (Z)74
그룹.그룹 6
기간기간 6
블록 d블록
전자 구성[Xe] 4f14 5d4 6s2[2]
셸당 전자 수2, 8, 18, 32, 12, 2
물리 속성
단계 STP에서단단한
녹는점3695K(3422°C, 6192°F)
비등점6203 K (5930 °C, 10706 °F)
밀도 (근처)19.25g/cm3
액상일 때(로)17.6 g/cm3
융해열52.31 kJ/mol[3][4]
기화열774 kJ/mol
몰 열용량24.27 J/(mol·K)
증기압
P (Pa) 1 10 100 1k 10k 100k
(K)에서 3477 3773 4137 4579 5127 5823
원자 특성
산화 상태-4, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6(약산성 산화물)
전기 음성도폴링 스케일: 2.36
이온화 에너지
  • 첫 번째: 770 kJ/mol
  • 두 번째: 1700 kJ/mol
원자 반지름경험적: 139 pm
공유 반지름162±7pm
Color lines in a spectral range
텅스텐 스펙트럼선
기타 속성
자연발생원시적인
결정 구조 체심입방체(BCC)
Body-centered cubic crystal structure for tungsten
음속 얇은 막대기4620 m/s (에서) (해체)
열팽창4.5 µm/(mkK) (25 °C에서)
열전도율173 W/(m†K)
전기 저항률52.8 NΩm (20 °C에서)
자기 순서상사성[5]
몰 자화율+59.0×10cm−63/mol(298K)[6]
영률411 GPa
전단 계수161 GPa
벌크 계수310 GPa
포아송비0.28
모스 경도7.5
비커스 경도3430 ~ 4600 MPa
브리넬 경도2000~4000 MPa
CAS 번호7440-33-7
역사
검출 및 첫 번째 분리후안 호세 엘후야르와 파우스토 엘후야르[7] (1783년)
이름 지정자토번 버그만(1781)
기호."W" : 울프람에서 유래한 것으로, 원래 광물질 울프라마이트를[8] 기술하는 중세 하이 독일 울프람의 '울프 폼'에서 유래했다.
텅스텐의 주요 동위원소
이소토페 아부노댄스 반감기 (t1/2) 붕괴 모드 프로덕트
180W 0.12% 1.8×1018 y α 176HF
181W 동기 121.2 d ε 181타
182W 26.50% 안정적인.
183W 14.31% 안정적인.
184W 30.64% 안정적인.
185W 동기 75.1 d β− 185레
186W 28.43% 안정적인.
카테고리:텅스텐
레퍼런스

텅스텐 또는 울프램은 [9][10]기호가 W이고 원자 번호가 74인 화학 원소이다.텅스텐은 지구상에서 자연적으로 발견되는 희귀 금속으로 다른 원소들과의 화합물로서 거의 독점적으로 발견됩니다.그것은 1781년에 새로운 원소로 확인되었고 1783년에 금속으로 처음 분리되었다.그것의 중요한 광석에는 스키엘라이트와 울프라마이트가 포함되며, 울프라마이트는 이 원소에게 대체 이름을 부여한다.

자유 원소는 견고성이 뛰어나며, 특히 3,410°C(6,170°F; 3,683K)에서 녹는 탄소를 제외한 알려진 모든 원소 중 가장 높은 녹는점을 가지고 있습니다.또한 가장 높은 끓는점은 5,930°C(10,706°F; 6,203K)[11]입니다.밀도는 19.30g/입방센티미터(0.697lb/cuin)[12]로 우라늄이나 금과 비슷하며 납보다 훨씬 [13]높다(약 1.7배).다결정 텅스텐은 본질적으로[14][15] 부서지기 쉽고 단단한 물질로(표준 조건에서는 결합되지 않은 경우) 작업하기가 어렵습니다.단, 순수 단결정 텅스텐은 연성이 더 높고 단단한 강철 [16]쇠톱으로 절단할 수 있습니다.

텅스텐은 백열 전구 필라멘트, X선 튜브, 가스 텅스텐 아크 용접 전극, 초합금, 방사선 차폐 등 다양한 용도로 사용되는 많은 합금에서 발생합니다.텅스텐의 경도와 고밀도로 인해 투과성 발사체에 군사 용도로 적합합니다.텅스텐 화합물은 종종 공업용 촉매로 사용된다.

텅스텐은 생물 분자에서 발생하는 것으로 알려진 세 번째 전이 시리즈의 유일한 금속으로, 몇몇 종류의 박테리아와 고세균에서 발견됩니다.그러나 텅스텐은 몰리브덴과 구리 대사를 방해하고 대부분의 [17][18]동물에게는 다소 독성이 있다.

특성.

물리 속성

텅스텐은 원형의 강철 회색 금속으로 종종 부서지기 쉽고 가공이 어렵습니다.매우 순수한 텅스텐은 경도(많은 강철의 경도보다 높음)를 유지하며 쉽게 [16]가공할 수 있을 만큼 가단성이 있습니다.단조, 그리기 또는 압출에 의해 가공되지만, 일반적으로 소결로 형성됩니다.

순수한 형태의 금속 중 텅스텐은 가장 높은 녹는점(3,422°C, 6,192°F)과 가장 낮은 증기 압력(1,650°C, 3,000°F 이상의 온도에서) 및 가장 높은 인장 [19]강도를 가집니다.탄소는 텅스텐보다 높은 온도에서 고체 상태를 유지하지만, 탄소는 녹는 대신 대기압에서 가라앉기 때문에 녹는점이 없습니다.텅스텐은 순수 금속 중 열팽창 계수가 가장 낮습니다.텅스텐의 낮은 열팽창과 높은 융점 및 인장 강도는 5d 전자에 [20]의해 텅스텐 원자 사이에 형성된 강한 금속 결합에서 비롯됩니다.소량의 텅스텐과 강철을 합금하면 [13]인성이 크게 높아집니다.

텅스텐은 α와 β의 두 가지 주요 결정 형태로 존재한다.전자는 체심 입방체 구조로 보다 안정적인 형태이다.β상의 구조는 A15 입방체라고 불리며, 준전이 가능하지만 불순물에 의한 비균형 합성 또는 안정화 때문에 주변 조건에서는 α상과 공존할 수 있다.등각입자에서 결정되는 α상과 반대로 β형은 주상 습성을 나타낸다.α상은 전기 저항률의[21] 1/3을 가지며, β상에 비해 초전도 전이C 온도 T는 훨씬 낮다: ca. 0.015 K 대 1~4 K. 두 위상을 혼합하면 중간C T [22][23]값을 얻을 수 있다.TC 값은 텅스텐을 다른 금속(예: W-Tc의 [24]경우 7.9K)과 합금하여 높일 수도 있습니다.이러한 텅스텐 합금은 저온 초전도 [25][26][27]회로에 사용되기도 합니다.

동위원소

주요 기사:텅스텐 동위 원소

자연적으로 발생하는 텅스텐은 4개의 안정 182동위원소(W, W, W)와 1개의 매우 긴 수명인 방사성 동위원소(W)로 구성됩니다.이론적으로 5개 모두 알파 방출에 의해 원소 72(하프늄)의 동위원소로 붕괴될 수 있지만,[30] W만이 (1.8±0.2)×10년의18 [28][29]반감기로 관측되어 연간 천연 텅스텐 1g당 약 2개의 알파 데크를 생성한다.킬로그램당 약 63마이크로베크렐의 특정 활성에 해당하는 속도입니다.이 붕괴 속도는 지구상에서 발견된 탄소나 칼륨에서 관측된 것보다 훨씬 낮으며, 마찬가지로 소량의 수명이 긴 방사성 동위원소를 포함하고 있다.비스무트는 오랫동안 비방사성으로 여겨졌지만 Bi(가장 오래 사는 동위원소)는 실제로는 반감기가 2.01×10년19, 즉 W보다 10배 느리다.그러나 자연발생 비스무트는 100% Bi이기 때문에 실제로는 천연 텅스텐보다 3밀리-베크렐/kg로 비방사능이 높다.다른 자연발생 텅스텐 동위원소는 붕괴가 관찰되지 않았으며, 붕괴될 경우 반감기는 최소 4 × 10년으로21 제한된다.

텅스텐의 또 다른 30인공 방사성 동위 원소, 가장 안정적이다 181W 121.2일, 185W의 75.1일의 반감기는, 188W으로 지난 날, 178W 21.6일의 반감기는으로 반감기를 갖춘 반감기와 187W 23.72의 반감기는으로 h.[30]모든 남아 있는 방사성 동위 원소의 반감기를 가지고 있는 특징 지어졌다. 3시간 미만,그리고 대부분은 [30]8분 미만의 반신경을 가지고 있습니다.텅스텐은 또한 11개의 메타 상태를 가지며, 가장 안정적인 상태는 W(t1/2 6.4분)이다.

화학적 성질

텅스텐은 대부분 비반응성 원소입니다. 물과 반응하지 않고, 대부분의 산과 염기의 공격을 받지 않으며, 상온에서 산소나 공기와 반응하지 않습니다.고온(예: 적색 가열 시)에서는 산소와 반응하여 삼산화 화합물 텅스텐(VI)을3 형성합니다. 그러나 상온에서는 불소(F2)와 직접 반응하여 무색 가스인 플루오르화 텅스텐(VI)을6 형성합니다.약 250°C에서는 염소 또는 브롬과 반응하며, 특정 고온 조건에서는 요오드와 반응합니다.잘게 쪼개진 텅스텐은 [31][32]발열성이다.

텅스텐의 가장 일반적인 공식 산화 상태는 +6이지만 -2에서 [32][33]+6까지의 모든 산화 상태를 나타냅니다.텅스텐은 일반적으로 산소와 결합하여 노란색 산화 텅스텐(WO3)을 형성하고, 이는 알칼리성 수용액에 녹아서 텅스텐 이온(WO2−
4)을 형성합니다.

텅스텐 탄화물(WC2 및 WC)은 분말 텅스텐을 탄소로 가열하여 제조한다.WC는2 염소와 강하게 반응하여 헥사염화 텅스텐(WCL6)[13]을 형성하지만 화학 공격에 강하다.

수용액에서 텅스텐산염은 중성 및 산성 조건에서 헤테로폴리산 및 폴리옥소메탈산 음이온을 제공한다.텅스텐산염은 점차적으로 산으로 처리되면서 먼저 용해성 전이성 "파라퉁스테이트 A" 음이온
76−
24, WO를 [34]생성하며, 시간이 지남에 따라 덜 용해성 "파라퉁스테이트 B" 음이온, HWO로
2
1210−
42 변환됩니다.추가적인 산성화는 매우 용해성 메타퉁스테이트 음이온인 HWO를
2
126−
40 생성하며, 그 후 평형에 도달한다.메타퉁스테이트 이온은 케긴 음이온으로 알려진 12개의 텅스텐-산소 팔면체로 이루어진 대칭 클러스터로 존재합니다.다른 많은 폴리옥소메탈산 음이온들은 전이성 종으로 존재한다.메타퉁 상태의 두 개의 중앙 수소를 대신하여 인과 같은 다른 원자를 포함하면 포스포퉁스트산 HPWO와31240 같은 다양한 헤테로폴리산이 생성된다.

삼산화 텅스텐은 알칼리 금속과 중간 화합물을 형성할 수 있다.이것들은 청동이라고 알려져 있는데, 예를 들면 텅스텐 청동 나트륨입니다.

기체형태에서 텅스텐은 이원자종2 W를 형성한다.이 분자들은 텅스텐 원자 사이의 6중 결합을 특징으로 하는데, 이것은 안정된 [35][36]원자 중에서 가장 높은 결합 순서이다.

역사

1781년, 칼 빌헬름 쉴레는 새로운 산인 텅스텐이 [37][38]셸라이트로부터 만들어질 수 있다는 것을 발견했습니다.Sheelle과 Torbern Bergman은 이 [39]산을 줄임으로써 새로운 금속을 얻는 것이 가능할 것이라고 제안했다.1783년, 호세와 파우스토 엘후야르는 텅스텐산과 동일한 울프라마이트로 만들어진 산을 발견했다.그해 말 스페인 베르가라의 왕립 바스크 협회에서 형제들은 이 산을 숯으로 환원시킴으로써 텅스텐을 분리하는 데 성공했고, 그들은 그것을 "울프람" 또는 "볼프람"[40][41][42][43][44]이라고 불렀다.

텅스텐의 전략적 가치는 20세기 초에 눈에 띄었다.영국 당국은 1912년 독일 소유의 컴브리아 광산 회사로부터 카록 광산을 해방시키고, 제1차 세계대전 동안 독일인의 다른 [45]곳에서의 접근을 제한하기 위해 행동했다.제2차 세계대전에서 텅스텐은 정치적 배경에서 더 중요한 역할을 했다.이 원소의 주요 유럽 공급원인 포르투갈은 파나스케이라에 울프라미트 광석이 매장돼 있어 양측으로부터 압박을 받았다.고온에 대한 저항성, 경도 및 밀도, 합금의 강화와 같은 텅스텐의 바람직한 특성으로 인해 무기 및 장비의 구성 요소로서, [46][47]철강 가공용 탄화 텅스텐 절삭 공구 생산 자체에서 사용되는 무기 산업의 중요한 원료가 되었습니다.현재 텅스텐은 항공기 및 모터스포츠 밸러스트 웨이트, 다트, 방진 공구, 스포츠 장비 등 더 많은 응용 분야에 사용되고 있습니다.

텅스텐은 특허 소송의 대상이 되어 온 요소 중 독특하다.1928년 미국 법원은 제너럴 일렉트릭의 특허 신청을 기각해 1913년 윌리엄 D.에게 부여된 미국 특허 1,082,933건을 기각했다. 쿨리지.[48][49][50]

어원학

"텅스텐"이라는 이름은 스웨덴어로 "무거운 돌"을 의미하며 영어, 프랑스어 및 많은 다른 언어에서 원소의 이름으로 사용되지만 북유럽 국가에서는 사용되지 않습니다."텅스텐"은 광물 스키엘라이트의 옛 스웨덴 이름이었다."울프람" (또는 "볼프람")은 대부분의 유럽 언어(특히 게르만어, 스페인어, 슬라브어)에서 사용되며 화학 기호 [16]W의 기원인 광물 울프람에서 유래했습니다.'울프라마이트'라는 이름은 1747년 요한 고트샬크 왈레리우스가 텅스텐에 붙인 독일어 '울프 그을음'에서 유래했다.이는 1546년 원소에 사용된 라틴어 루피 스푸마(lupi spuma)에서 유래한 것으로, 이는 영어로 "늑대의 거품"으로 번역되며,[8] 마치 늑대처럼 광물을 삼키는 동안 광물이 소비한 대량의 주석과 관련이 있다.이 이름은 "색깔있는" 광부들이 미신적인 믿음으로 인해 다양한 광물을 제공한다는 전통에 따라 지어졌습니다. 즉, 그들이 그 당시 알려진 값진 금속을 포함하고 있는 것처럼 보였지만 그렇지 않은 특정 광물이 어떻게든 "헥스"된 것입니다.코발트(c.f. Kobold), 피치블렌데(c.f. 독일어로 "눈을 멀게 한다" 또는 "속이다"라는 뜻의 블렌덴)와 니켈(c.f. "올드 닉")은 같은 광부의 관용어에서 이름을 따왔다.

발생.

볼프라마이트 광물(cm 단위)

텅스텐은 지금까지 순수한 [51]형태로 자연에서 발견되지 않았다.대신 텅스텐은 주로 울프라마이트와 스키라이트 [51]광물에 있다.울프라마이트는 텅스텐산 철망간이다.(Fe,Mn)WO는4 페버라이트(FeWO4)와 휘브네라이트(MnWO4)의 2종류의 고체용액이며, 스키라이트는 텅스텐산칼슘(CaWO4)이다.다른 텅스텐 광물은 중간 정도에서 매우 희귀한 수준까지 다양하며 경제적 가치가 거의 없다.

화합물

참고 항목: 카테고리:텅스텐 화합물
WCl618 구조('삼염화텅스텐')

텅스텐은 산화상태에서 -II에서 VI까지의 화합물을 형성한다.산화물로서 높은 산화 상태는 육지 발생 및 생물학적 역할과 관련이 있으며, 중간 수준의 산화 상태는 종종 금속 클러스터와 관련이 있으며, 매우 낮은 산화 상태는 일반적으로 CO 복합체와 관련이 있습니다.텅스텐과 몰리브덴의 화학 작용은 서로 매우 유사할 뿐만 아니라, 더 가벼운 화합물인 크롬과 대조적입니다.예를 들어 텅스텐(III)의 상대적 희귀성은 크롬(III) 화합물의 침투성과 대조된다.가장 높은 산화 상태는 텅스텐(VI3) 산화물([52]WO)에서 확인됩니다.산화텅스텐(VI)은 수성염기에 용해되어 텅스테이트(WO)를42− 형성한다.이 산소 음이온은 낮은 pH값에서 응축되어 폴리옥소퉁 상태를 [53]형성합니다.

텅스텐의 광범위한 산화 상태는 다양한 [52]염화물에 반영됩니다.

유기텅스텐 화합물은 수량이 많고 산화 상태 범위도 넓습니다.주목할 만한 예로는 삼각 프리즘 W(CH3)6와 팔면체 W(CO)6가 있다.

생산.

르완다의 텅스텐 광산은 르완다 경제의 중요한 부분을 형성합니다.

예비비

텅스텐의 세계 매장량은 320만 t으로 중국(180만 t), 캐나다(290만 t),[54] 러시아(16만 t), 베트남(9만 5000 t), 볼리비아에 대부분 있다.2017년 기준으로 중국, 베트남, 러시아가 각각 7만9천톤, 7천200톤, 3천100톤으로 주요 공급업체이다.캐나다는 2015년 말 유일한 텅스텐 광산 폐쇄로 생산을 중단했다.한편 베트남은 2010년대 들어 국내 정제작업이 크게 최적화되면서 생산량이 크게 증가해 러시아 볼리비아를 [55]추월했다.

중국은 텅스텐 제품의 생산뿐만 아니라 수출과 소비에서도 세계 1위를 유지하고 있다.텅스텐 생산은 수요 증가로 중국 밖에서 점차 증가하고 있다.한편, 중국의 공급은 중국 정부에 의해 엄격하게 규제되고 있으며, 중국 정부는 광업과 정제 [56]공정에서 비롯된 불법 채굴과 과도한 오염에 맞서 싸우고 있다.

영국 다트무어 끝자락에는 헤머든 광산으로 제1차 세계대전과 제2차 세계대전 때 채굴된 텅스텐 광석이 대량 매장돼 있다.텅스텐 가격 상승에 따라 이 [57]광산은 2014년 재가동됐다가 [58]2018년 활동을 중단했다.

EU 내에서 오스트리아 펠버탈 철광 광상은 텅스텐 [59]광산을 생산하는 몇 안 되는 광산 중 하나입니다.포르투갈은 유럽의 주요 텅스텐 생산국 중 하나로 1910년부터 2020년까지 121kt의 텅스텐 함유량이 세계 생산량의 [60]약 3.3%를 차지한다.

텅스텐은 [61][62]콩고민주공화국에서 관찰된 비윤리적인 채굴 관행 때문에 분쟁광물로 여겨진다.

추출.

텅스텐은 그 광석에서 여러 단계로 추출된다.이 광석은 결국 산화텅스텐([39]VI)으로3 변환되고, 산화텅스텐은 수소나 탄소로 가열되어 분말 텅스텐을 생성한다.텅스텐의 높은 녹는점 때문에 텅스텐 잉곳 주조는 상업적으로 가능하지 않습니다.대신, 분말 텅스텐을 소량의 니켈 또는 다른 금속과 혼합하여 소결한다.소결 공정에서 니켈은 텅스텐으로 확산되어 합금을 생성한다.

텅스텐은 WF의6 수소 환원으로도 추출할 수 있습니다.

WF6 + 3 H2 → W + 6 HF

또는 열분해 분해:[63]

WF6 → W + 3 F2 (δHr = + )

텅스텐은 선물계약으로 거래되지 않으며 런던금속거래소(LME)와 같은 거래소에서도 거래되지 않는다.텅스텐 업계는 종종 Argus Media나 Metal Bulletin과 같은 독립적인 가격 기준을 [64]계약 기준으로 사용합니다.가격은 보통 텅스텐 농축액(WO3)[55]에 대해 제시된다.

적용들

할로겐 램프 내 텅스텐 필라멘트 클로즈업
탄화 텅스텐 보석

텅스텐의 약 절반은 경질 재료(즉, 텅스텐 카바이드)의 생산에 사용되며, 나머지 주요 용도는 합금과 강철입니다.다른 [65]화합물에는 10% 미만이 사용됩니다.텅스텐은 높은 연성-소성 전이온도로 인해 기존에는 분말야금, 스파크플라즈마 소결, 화학증착, 열간등정압, 열가소성경로를 통해 제조되고 있다.보다 유연한 제조 대안으로 선택적인 레이저 용융이 있습니다. 선택적인 레이저 용융은 3D 프린팅의 한 형태이며 복잡한 3차원 [66]형상을 만들 수 있습니다.

산업의

텅스텐은 가장 단단한 탄화물 중 하나인 텅스텐 탄화물(WC)을 기반으로 하는 단단한 재료의 생산에 주로 사용됩니다.WC는 효율적인 전기 전도체이지만2 WC는 그렇지 않습니다.WC는 내마모성 연마재 및 금속 가공, 목공, 광업, 석유 및 건설 [13]산업에서 사용되는 칼, 드릴, 원형 톱, 다이, 밀링 및 회전 도구와 같은 "탄화" 절삭 공구를 만드는 데 사용됩니다.탄화물 공구는 실제로 세라믹/금속 복합체로, 금속 코발트가 WC 입자를 제자리에 고정하는 결합(매트릭스) 재료 역할을 합니다.이러한 산업용 사용은 현재 텅스텐 [67]소비량의 약 60%를 차지한다.

보석 산업은 소결 텅스텐 카바이드, 텅스텐 카바이드/금속 복합 재료 및 금속 텅스텐으로 [68]고리를 만듭니다.WC/금속 복합 링은 코발트 대신 니켈을 금속 매트릭스로 사용하므로 연마 시 광택이 높아집니다.때때로 제조업체나 소매업체에서 텅스텐 탄화물을 금속이라고 부르기도 하지만,[69] 그것은 세라믹입니다.탄화 텅스텐의 경도 때문에, 이 재료로 만들어진 링은 매우 내마모성이 뛰어나며, 금속 텅스텐으로 만들어진 링보다 오래 연마 마감을 유지합니다.그러나 탄화 텅스텐 고리는 부서지기 쉬우며 날카로운 [70]타격에 의해 균열이 발생할 수 있습니다.

합금

상세 정보:탄탈 텅스텐 합금

텅스텐의 경도와 내열성은 유용한 합금에 기여할 수 있습니다.예를 들어 텅스텐을 [71]18%나 함유할 수 있는 고속강을 들 수 있습니다.텅스텐의 높은 녹는점은 텅스텐을 UGM-27 폴라리스 잠수함 발사 탄도 [72]미사일과 같은 로켓 노즐과 같은 용도에 적합한 재료로 만듭니다.텅스텐 합금은 항공우주 및 자동차 산업, 방사선 [73]차폐 등 다양한 용도로 사용됩니다.하스텔로이 및 스텔라이트와 같은 텅스텐을 함유한 초합금은 터빈 블레이드 및 내마모성 부품 및 코팅에 사용됩니다.

텅스텐의 내열성은 은이나 구리와 같은 전도성이 높은 다른 금속과 결합할 때 아크 용접에 유용합니다.은 또는 구리는 필요한 전도성을 제공하고 텅스텐은 용접 로드가 아크 용접 [74]환경의 고온을 견딜 수 있도록 합니다.

영구 자석

1886년 초 존 홉킨슨(John Hopkinson, 1849–1898)이 언급한 바와 같이 높은 잔류율과 보압성으로 인해 경질 영구 자석을 만드는 데 열처리(마텐사이트) 텅스텐강(0.5%~7.0% C, 약 0.5~0.7% W)이 사용되었습니다.금속 또는 합금의 자기 특성은 미세 구조에 매우 민감합니다.예를 들어 텅스텐 원소는 강자성이 없지만 철은 이 비율로 강철에 존재할 경우 마그네틱 상(마텐사이트 상)을 안정화시켜 자기 영역 벽의 움직임에 대한 저항이 크기 때문에 페라이트 상(철)보다 강자성이 크다.

군사의

텅스텐은 보통 니켈, 철 또는 코발트와 함께 중합금을 형성하기 위해 열화 우라늄의 대안으로 운동에너지 침투기에 사용되며, 열화 우라늄의 방사능이 고갈된 형태에서도 문제가 있거나 우라늄의 추가적인 열화 특성이 바람직하지 않은 경우에 사용된다(예: 일반 소형 무기 탄환).차체 갑옷을 관통하도록 설계됨).마찬가지로, 텅스텐 합금은 또한 초음속 파편을 만들기 위해 포탄, 수류탄, 미사일에도 사용되어 왔다.독일은 제2차 세계대전 중 텅스텐을 사용하여 게르리히 스퀴즈 보어 원리를 사용하여 대전차포 설계를 위한 포탄을 생산하여 비교적 작은 구경 및 경량 야포에서 매우 높은 총구 속도와 향상된 갑옷 관통성을 달성하였다.이 무기들은 매우 효과적이었지만, 부분적으로 울프람 위기로 인한 포탄핵에 사용된 텅스텐의 부족으로 인해 사용이 제한되었다.

텅스텐은 또한 고밀도 불활성 금속 폭발물에 사용되어 작은 [75]반경 내에서 폭발물의 치사율을 증가시키면서 부수적인 피해를 줄이기 위한 고밀도 분말로 사용되고 있다.

화학적 용도

황화텅스텐(IV)은 고온 윤활제이며 수소탈황 [76]촉매 성분이다.이러한2 어플리케이션에는 [77]MoS가 일반적으로 사용됩니다.

세라믹 글레이즈에는 텅스텐 산화물이, 형광등에는 칼슘/마그네슘 텅스텐산염이 널리 사용된다.결정 텅스텐은 핵물리학 및 핵의학에서 섬광 검출기로 사용된다.텅스텐을 함유한 다른 소금은 화학 [19]및 태닝 산업에 사용됩니다.산화텅스텐(WO3)은 석탄 화력발전소에서 볼 수 있는 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매에 통합됩니다.이러한 촉매는 암모니아(NH)를3 사용하여 질소 산화물2(Nx)과 물(HO2)로 변환합니다.산화 텅스텐은 촉매의 물리적 강도를 높이고 촉매 [78]수명을 연장합니다.촉매가 함유된 텅스텐은 에폭시화,[79][80] 산화 및 수소분해 [81]반응에 유망하다.텅스텐 헤테로폴리산은 다기능 [82]촉매의 핵심 성분이다.텅스텐은 광촉매,[83][84] 텅스텐 황화물은 전기촉매로 사용할 수 있다.

틈새 용도

고밀도를 요구하는 애플리케이션에는 중량, 균형추, 요트용 밸러스트 용골, 상용기용 테일 밸러스트, 민간 및 군용 헬리콥터의 로터 웨이트, NASCAR 및 포뮬러 [85]원 경주용 자동차의 밸러스트 등이 포함된다.텅스텐은 밀도의 2배에 약간 못미치기 때문에 낚시 침몰선을 이끄는 대안으로 여겨지고 있다.열화우라늄도 마찬가지로 밀도가 높기 때문에 이러한 용도로 사용됩니다.75kg의 텅스텐 블록이 2012년 화성과학연구소 우주선의 진입 차량 부분에서 "크루즈 밸런스 질량 장치"로 사용되었다.이 재료는 리벳 고정용 돌리로 사용하기에 이상적인 재료이며, 소형 바에서 좋은 결과를 얻기 위해 필요한 질량을 얻을 수 있습니다.니켈, 구리 또는 철을 포함한 텅스텐의 고밀도 합금은 고품질[86] 다트(직경이 작아 그룹화) 또는 인공 플라이(텅스텐 비즈는 파리가 빠르게 가라앉을 수 있음)에 사용됩니다.또한 텅스텐은 SWD M11/9 서브머신건의 발사 속도를 1300RPM에서 700RPM으로 낮추기 위한 무거운 볼트로 사용됩니다.텅스텐은 최근 3D 인쇄용 노즐에 사용되고 있습니다. 텅스텐 카바이드에는 높은 내마모성과 열전도성이 있어 연마 필라멘트의 [87]인쇄가 향상됩니다.어떤 첼로 C 현은 텅스텐으로 감겨 있다.밀도가 높아지면 이 끈이 더 투사되어 첼리스트들은 종종 이 끈만 구입하여 다른 세트의 [88][unreliable source?]3개의 끈과 함께 사용합니다.텅스텐은 두 보이저 [89]우주선의 우주선 시스템에 있는 전자 망원경의 흡수체로 사용된다.

금 대체

텅스텐은 금과 비슷한 밀도로 금이나 [16][90]백금의 대체재로 보석류에 사용될 수 있다.금속 텅스텐은 저알레르기성이며 금 합금보다 단단하기 때문에(탄화 텅스텐만큼 단단하지는 않지만), 긁힘에 강한 링, 특히 브러시 마감의 디자인에 유용합니다.

왜냐하면 그 밀도가 너무 그 금(텅스텐은 단지 0.36%밀도가 낮아진)과 비슷한 1천분의 순서의 가격, 텅스텐도 금괴의 gold,[91][92][93]과 1980s,[94]이후 또는 기존 금괴, 시추 구멍이고 REPLUM의 복수형.을 먹고 있는 텅스텐 바 도금해서로 위폐 제작, 자금에 사용될 수 있는 유사하다.cing는 제거된텅스텐 [95]막대가 있는 금밀도가 완전히 동일하지는 않으며 금과 텅스텐의 다른 특성은 다르지만 금 도금 텅스텐은 표면적인 테스트를 [91]통과합니다.

금도금 텅스텐은 보석류나 [96]술집 모두에서 중국에서 상업적으로 구할 수 있다.

일렉트로닉스

원소 텅스텐은 고온에서도 강도를 유지하고 녹는점이 높기 때문에 백열전구, 음극선관, 진공관 필라멘트, 발열체, 로켓 엔진 노즐 [16]등 많은 고온 용도에 [97]사용됩니다.또한 높은 녹는점은 텅스텐을 전기, 가열 및 용접과 같은 항공우주 및 고온 용도, 특히 가스 텅스텐 아크 용접 공정(TIG([98]Tensten Inert Gas) 용접)에 적합하게 만듭니다.

가스 텅스텐 아크 용접 토치에 사용되는 텅스텐 전극

텅스텐은 전도성과 상대적인 화학적 불활성성 때문에 전극 및 전자현미경과 같은 전계방출포를 사용하는 전자빔 기기의 이미터 팁에도 사용됩니다.전자공학에서 텅스텐은 집적회로에서 이산화규소 유전체와 트랜지스터 사이의 상호접속 재료로 사용된다.기존 전자제품에서 사용되는 배선을 실리콘의 [63]텅스텐(또는 몰리브덴) 코팅으로 대체하는 금속 필름에 사용됩니다.

텅스텐의 전자 구조는 X선 [99][100]표적을 위한 주요 선원 중 하나이며 고에너지 방사선으로부터도 차폐할 수 있다(예를 들어 FDG의 방사성 샘플 차폐를 위한 방사선 의약품 산업).또한 뛰어난 차폐 특성 때문에 코드화된 개구부를 만드는 재료로 감마 이미징에 사용된다.텅스텐 분말은 탄환, 탄환 및 방사선 차폐의 납을 무독성 대체물로 사용하는 플라스틱 복합재료의 충전재로 사용된다.이 원소의 열팽창은 붕규산유리와 비슷하기 때문에 유리-금속 [19]씰링에 사용됩니다.높은 융점 외에도 텅스텐에 칼륨을 도핑하면 형상 안정성이 높아집니다(도핑되지 않은 텅스텐에 비해).이렇게 하면 필라멘트가 처지지 않고 원치 않는 변화가 [101]발생하지 않습니다.

나노와이어

톱다운 나노 제조 공정을 통해 2002년부터 [102]텅스텐 나노와이어가 제작 및 연구되고 있다.특히 표면대용적비, 표면산화물층의 형성 및 이러한 재료의 단결정성 때문에 [103]벌크텅스텐과는 근본적으로 기계적 특성이 다르다.이러한 텅스텐 나노와이어는 나노일렉트로닉스, 특히 pH 프로브 및 가스 [104]센서에 잠재적으로 응용될 수 있습니다.실리콘 나노와이어와 마찬가지로 벌크 텅스텐 전구체로부터 텅스텐 나노와이어를 제조하고, 그 후 열산화 공정을 실시하여 길이 및 [105]석면비 측면에서 형태학을 제어한다.Deal-Grove 모델을 사용하면 이러한 열산화 [106]처리를 통해 제조된 나노와이어의 산화 동력을 예측할 수 있습니다.

퓨전 파워

텅스텐은 높은 녹는점과 양호한 내식성 때문에 핵융합로 플라즈마 면 내벽의 가장 노출된 부분의 선두 후보이다.ITER [107]원자로에서 다이버터의 플라즈마 방향 물질로 사용되며, 현재 JET 시험 원자로에서 사용되고 있다.

생물학적 역할

텅스텐은 원자 번호 Z = 74로 생물학적으로 기능하는 것으로 알려진 가장 무거운 원소이다.그것은 일부 박테리아와 고세균에 [108]의해 사용되지만 진핵생물에는 사용되지 않는다.예를 들어, 산화환원효소라고 불리는 효소는 몰리브덴과 텅스텐-프테린 복합체에 텅스텐을 사용함으로써 몰리브덴과 유사하게 사용한다.텅스텐을 사용하는 효소는 전형적으로 카르본산을 알데히드로 [109]환원시킨다.텅스텐 산화환원효소는 또한 산화를 촉매할 수 있다.최초로 발견된 텅스텐 요구 효소도 셀레늄을 필요로 하며, 이 경우 텅스텐-셀레늄 쌍은 몰리브도프테린 요구 [110]효소의 몰리브덴-황 쌍과 유사하게 기능할 수 있다.때때로 텅스텐(세균성 포름산탈수소효소 H)을 사용하는 산화환원효소 계열의 효소 중 하나는 몰리브도프테린의 [111]셀레늄-몰리브덴 버전을 사용하는 것으로 알려져 있다.아세틸렌 하이드라타아제는 수화 반응을 촉매한다는 점에서 특이한 금속효소이다.두 가지 반응 메커니즘이 제안되었으며, 그 중 하나는 텅스텐 원자와 CcC 삼중 [112]결합 사이에 직접적인 상호작용이 있다.박테리아로부터의 텅스텐 함유 크산틴 탈수소효소는 텅스텐-몰리돕테린 및 비단백 결합 셀레늄을 포함하는 것으로 밝혀졌지만 텅스텐-셀레늄 몰리브돕테린 복합체는 명확하게 [113]기술되지 않았다.

토양에서 텅스텐 금속은 텅스텐산 음이온으로 산화된다.그것은 일부 원핵 생물에 의해 선택적으로 또는 비선택적으로 수입될 수 있으며 특정 효소에서 몰리브덴테이트를 대체할 수 있다.이러한 효소의 작용에 대한 그것의 영향은 어떤 경우에는 억제적이고 어떤 경우에는 [114]긍정적이다.토양의 화학 작용은 텅스텐이 어떻게 중합되는지를 결정합니다; 알칼리성 토양은 단량체 텅스텐 상태를 일으키고; 산성 토양은 고분자 [115]텅스텐 상태를 일으킵니다.

텅스텐산나트륨과 납은 지렁이에 미치는 영향을 연구해 왔다.낮은 수치에서는 납이 치명적이고 텅스텐산나트륨은 훨씬 덜 독성이 있는 것으로 밝혀졌지만 텅스텐산나트륨은 그들의 생식 [116]능력을 완전히 억제했다.

텅스텐은 몰리브덴의 작용과 유사한 역할을 하는 생물학적 구리 대사 길항제로서 연구되어 왔다.테트라티오퉁스테이트 [117][zh]염은 테트라티오몰리브데이트와 유사하게 생물학적 구리 킬레이트 화학 물질로 사용될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

고고학에서

텅스텐은 고고학에서 필수적이다.다음과 같은 텅스텐 이용 효소가 알려져 있습니다.

wtp 시스템은 고고학에서 텅스텐을 선택적으로 운반하는 것으로 알려져 있습니다.

건강 요인

텅스텐은 희귀[119] 금속이고 그 화합물은 일반적으로 불활성이기 때문에 환경에 대한 텅스텐의 영향은 [120]제한적입니다.지구 지각에 있는 텅스텐의 양은 약 1.5ppm으로 알려져 있다.그것은 가장 희귀한 요소 중 하나이다.

처음에는 비교적 불활성이고 약간 독성이 있는 금속으로 생각되었지만, 2000년부터 텅스텐 합금, 먼지 및 미립자가 암을 유발하고 동물과 사람에게 다른 여러 가지 부작용을 일으킬 위험이 체외 [121][122]및 생체 내 실험에서 강조되었다.중앙치사량50 LD는 동물과 투여 방법에 따라 크게 달라지며 59mg/kg(독내, 토끼)[123][124]과 5000mg/kg(텅스텐 금속분말, 복강내, 쥐)[125][126] 사이에 차이가 있다.

직장 내 텅스텐을 흡입, 삼키기, 피부 접촉, 아이컨택 등으로 노출시킬 수 있다.미국 국립산업안전보건연구소(NIOSH)는 8시간 근무일에 걸쳐 권장 노출 한계치(REL)를 5mg3/m로 설정하고 단기 한도를3 [127]10mg/m로 설정했다.

「 」를 참조해 주세요.

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