텅스텐 대 텅스텐 카바이드 및 그 특성 및 용도

텅스텐과 텅스텐 카바이드는 널리 사용되는 두 가지 중요한 산업용 원자재입니다. 이 글에서는 이 두 가지 소재에 대해 자세히 소개합니다.

1. 텅스텐과 텅스텐 카바이드의 정의:

텅스텐, 텅스텐은 주기율표의 74번째 위치에 있는 금속 원소이며 원자량은 183.84입니다. 이 금속은 강철 회색 또는 은백색 외관, 높은 경도 및 높은 융점으로 유명합니다. 실온에서 텅스텐은 공기에 의해 부식되지 않으며 우수한 안정성을 보여줍니다. 중국은 세계 최대 텅스텐 보유국으로 매장량이 전 세계의 절반에 가까운 46.8%를 차지하며 호주, 러시아, 캐나다가 그 뒤를 잇고 있습니다. 희귀 금속인 텅스텐은 국가 전략 자원에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다.

텅스텐 카바이드, 화학식 WC(울프람 카바이드)는 텅스텐과 탄소로 구성된 무기 화합물이며, 가장 단단한 탄소 기반 화합물 중 하나입니다. 분자량은 195.85이며 금속 광택이 있는 검은색 육각형 결정으로 나타납니다. 텅스텐 카바이드의 경도는 다이아몬드와 질화붕소 다음으로 높으며, 전기와 열의 좋은 전도성 물질입니다. 물, 염산 및 황산에는 녹지 않지만 질산과 불산의 혼합 산에는 쉽게 용해됩니다.

2. 텅스텐과 텅스텐 카바이드의 경도:

텅스텐/울프람			텅스텐 카바이드
모스 경도	경도(HV)	경도(HRA)	모스 경도	경도(HV)	경도(HRA)
7.5	850-1100	66-71	8.5-9.5	1400-1800	90-94

3. 텅스텐과 텅스텐 카바이드의 물리적 특성:

텅스텐/울프람: 텅스텐/울프람

수용성:	물에 녹지 않음
모양:	은백색의 반짝이는 금속
밀도: 밀도	19.35g/cm3
녹는점:	3422℃
끓는점: 끓는점	5927℃
푸아송 비율：	0.28
융합의 열기：	35.3kJ/mol
기화 열: 기화 열	806.7kJ/mol
비열 용량: 비열 용량	24.27J-mol-1-K-1
열 전도성:	173W-m-1-K-1
영의 계수:	411GPa
전단 계수:	161GPa
벌크 모듈러스:	310GPa

텅스텐 카바이드: 텅스텐 카바이드

수용성	물에 녹지 않음
모양:	메탈릭 광택이 돋보이는 블랙 육각형 크리스탈
밀도: 밀도	15.63g/cm³
녹는점:	2870 ℃
끓는점: 끓는점	6000℃
저항성:	19.2×10-6Ω-cm
탄성 계수(GPa):	710GPa
압축 강도:	56MP
cte((10^-6/k)):	6.9×10-6/K

4. 텅스텐 및 텅스텐 카바이드 응용 분야:

텅스텐:

텅스텐은 금속 중 가장 높은 3410℃의 초고융점, 19.3g/cm³의 치밀한 구조, 우수한 크리프 저항성을 가지고 있어 극한 환경에서도 뛰어난 성능을 발휘합니다: 전통적인 산업 분야에서 텅스텐 와이어는 녹는점이 높기 때문에 여전히 고급 백열등의 핵심 발광 재료입니다. 직경 0.015mm의 얇은 텅스텐 와이어는 3000℃의 작동 온도를 견딜 수 있습니다. 전자 산업에서 고순도 텅스텐 스퍼터링 타겟은 반도체 칩의 금속 상호 연결 층 증착에 사용되며 표면 거칠기는 0.5μm 이내로 제어됩니다. 첨단 기술 분야에서는 텅스텐 구리 합금(W80Cu20)이 진공 접촉 재료로 사용되며 아크 제거율은 기존 은 기반 합금보다 70% 낮습니다. 항공 우주 분야에서 텅스텐 구리 침투 재료로 만든 로켓 노즐 스로트 라이닝은 3000℃ 가스 세정에서도 구조적 무결성을 유지할 수 있습니다. 새로운 응용 분야의 경우, 국제핵융합실험로(ITER)는 텅스텐을 다이버터 아머 재료로 사용하며 열 부하 지지 용량은 20MW/m²에 이릅니다. 싱크로트론 방사 장치에서 텅스텐 콜리메이터는 X-선 빔을 정확하게 제어 할 수 있으며 조리개 처리 정확도는 ± 5μm에 이릅니다.

텅스텐 카바이드:

텅스텐의 중요한 화합물인 텅스텐 카바이드는 금속 텅스텐과 탄소가 고온에서 반응하여 제조된 회색 분말 물질입니다. 텅스텐 카바이드는 다이아몬드에 가까운 경도를 가지고 있으며 내마모성과 내화성이 높아 초경 공구의 주요 제조 재료로 사용됩니다. 텅스텐 카바이드는 특히 엔지니어링 기계, 절삭 공구, 연마재 및 보석 산업에서 널리 사용됩니다. 초경합금 절삭 공구는 탄소강 및 스테인리스강과 같은 거친 재료를 가공하는 데 자주 사용됩니다. 내열성과 내마모성이 뛰어나 가공 속도와 공구 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한 텅스텐 카바이드는 광산 도구 및 석유 및 가스 시추 장비에서 내마모성 부품을 제조하는 데에도 사용됩니다. 의료 분야에서 텅스텐 카바이드는 우수한 성능으로 인해 수술기구를 제조하는 데 사용됩니다. 보석 산업에서 텅스텐 카바이드는 높은 경도와 높은 내 스크래치 성으로 인해 웨딩 주얼리로 인기있는 소재가되었습니다. 

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5. 텅스텐 대 텅스텐 카바이드 가격 비교:

생산 비용 및 공정: 텅스텐 카바이드의 생산 공정은 비교적 복잡하여 더 높은 기술 요구 사항과 생산 비용이 필요합니다. 이는 주로 텅스텐 카바이드가 금속 텅스텐을 고온에서 탄소와 반응시켜 만들어지기 때문에 특수 장비와 공정이 필요하기 때문입니다. 반대로 텅스텐의 추출 및 가공 공정에도 특정 기술적 어려움이 있지만 전체적으로 텅스텐 카바이드 생산보다 더 간단하고 직접적입니다.

성능 및 응용 분야: 텅스텐 카바이드는 경도, 내마모성 및 내식성이 매우 높아 카바이드 공구, 내마모성 부품 및 고온 구조 재료 제조에 이상적인 선택입니다. 텅스텐은 또한 높은 융점, 고밀도 및 우수한 전도성과 같은 우수한 물리적 및 화학적 특성을 가지고 있지만 일부 특정 응용 분야에서는 성능이 텅스텐 카바이드만큼 좋지 않을 수 있습니다.

시장 수요와 공급: 텅스텐 카바이드는 절삭 공구, 광산 장비, 석유 시추 장비 및 기타 분야에서 널리 사용되며 이러한 분야는 재료 특성에 대한 요구 사항이 높기 때문에 텅스텐 카바이드에 대한 시장 수요가 상대적으로 큽니다. 동시에 텅스텐 카바이드의 높은 생산 비용으로 인해 시장 공급이 상대적으로 제한되어 가격이 더욱 상승합니다.

가격 변동: 텅스텐과 텅스텐 카바이드의 가격은 세계 경제 상황, 관련 정책 및 시장 수요와 공급의 영향을 받습니다. 그러나 텅스텐 카바이드 생산 비용과 시장 수요의 특수성으로 인해 가격 변동이 더 심할 수 있습니다. 

6.요약:

텅스텐과 텅스텐 카바이드는 고유한 물리적, 기계적 특성으로 인해 산업 응용 분야에서 중추적인 역할을 합니다. 뛰어난 경도와 높은 융점을 가진 텅스텐은 필라멘트, 초경합금 및 특수강에 매우 중요합니다. 한편 다이아몬드와 같은 경도와 전도성을 가진 텅스텐 카바이드는 절삭 공구, 내마모성 부품 및 광산 장비에 널리 사용됩니다.

가격 측면에서 보면 두 재료의 시장 가치는 수요와 공급의 균형, 채굴 비용, 기술 발전에 따라 변동합니다. 따라서 투자자와 업계 전문가는 조달 및 판매 전략을 최적화하기 위해 시장 동향을 면밀히 모니터링해야 합니다.

또한 기술 및 산업 요구가 진화함에 따라 이러한 소재에 대한 성능 요건도 변화하고 있습니다. 이러한 과제를 해결하기 위해 R&D 기관과 제조업체는 지속 가능한 자원 관리를 촉진하는 동시에 가공 기술과 소재 설계를 혁신해야 합니다.

결론적으로 텅스텐과 텅스텐 카바이드는 필수 산업 소재로서 기술 발전과 시장 성장에 따라 그 응용 분야가 계속 확대될 것입니다.

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