酸化タングステン(IV)（さんかタングステン、tungsten(IV) oxide）は、化学式が WO2 の無機化合物である。青銅色の固体で、結晶は単斜晶系である[1]。短い W-W 結合 (248 pm) を持つ八面体配位の WO6 を中心とした歪んだルチル型の構造をとる。それぞれのW中心は d 2 の電子配置をとるため、大きな電気伝導性を持つ。

合成

900°Cで40時間かけて酸化タングステン(VI)をタングステン粉末で還元することによって合成する。この反応は中間体として部分的に還元され、混合原子価状態の W18O49 を経て進行する。モリブデン類縁体である酸化モリブデン(IV) MoO2 も同様に合成される。

2 WO3 + W → 3 WO2

単結晶は、ヨウ素を使った化学輸送法によって得られる。ヨウ素は揮発性の WO2I2 の形で WO2 を輸送する 。

 

 

タングステンは、一般的に直接わたしたちが目にするところであまり使われたりはしていません。タングステンは特徴がはっきりしていて、それを利用した使われ方をしています。 タングステンの主な特徴を挙げると、以下の表のようになります。

 

 

重りなどによく使われる鉛よりも重く、少ない場所でたくさんの重量が必要なところに使われます。 鉛が環境によくない物資であるので、その代替え材料として用いられることもあります。

 

タングステン自体はやわらかい金属ですが、不純物を入れることにより非常に硬いものになります。タングステンと炭素との化合物は、人類が現在知っている物質のなかで3番目に固い物質となります。

 

タングステンは金属の中で最も高い温度でしか溶けることがありません（融点が高い）ので、この特性を利用しているのが、再三紹介してきている電球のフィラメントです。 電球の長寿命化が一気にすすんだわけです。

 

 

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酸化タングステン(VI)（Tungsten(VI) oxide）または三酸化タングステン（tungsten trioxide）、無水タングステン酸（tungstic anhydride）は、化学式がWO3の無機化合物である。鉱物からのタングステン回収時の中間物として得られる。タングステン鉱石はWO3を作るために、アルカリで処理される。さらに、炭素あるいは水素ガスを三酸化タングステンに反応させることによって純粋な金属タングステンに還元される。

 

2WO3 + 3C + heat → 2W + 3CO2

WO3 + 3H2 + heat → W + 3H2O

 

酸化タングステン(VI)は天然には、重石華（WO3・H2O）、メイマカイト（WO3・2H2O）、加水重石華（組成はメイマカイトと同じだが組成式はH2WO4と書かれる）のように水和物の形で存在する。これらの鉱物は非常に稀少である。

 

合成について

CaWO4または灰重石を塩酸と反応させ、高温で水と反応してWO3に分解するタングステン酸を作る。

 

CaWO4 + 2HCl → CaCl2 + H2WO4

H2WO4 + heat → H2O + WO3

 

酸化条件でパラタングステン酸アンモニウム(APT)を焼成することによって合成することもできる。

 

(NH4)10[H2W12O42]・4H2O → 12 WO3 + 10NH3 + 11H2O

 

構造について

三酸化タングステンの結晶構造は温度に依存する。740℃以上では正方晶系、330℃から740℃では斜方晶系、17℃から330℃では単斜晶系、-50℃から17℃では三斜晶系となる。WO3の一般構造は空間群がP21/nの単斜晶である。

 

用途について

三酸化タングステンは日常生活において様々な用途で使われている。X線スクリーンの蛍光面や建物の不燃加工に使われるタングステン酸塩が三酸化タングステンから工業的に製造されている。鮮やかな黄色をしているため、陶磁器や顔料にも使われる。

最近では、三酸化タングステンはエレクトロクロミックウインドウやスマートウインドウの製造に採用されている。これらウインドウは光の透過性を電荷の印加によって切り替えることができる。

 

 

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加工条件の設定が不適切な場合、特に硬い材料の場合はワークが熱を持ち、加工硬化を起こします。

 

トラブルを防ぐためには、荒加工は湿式で行うと同時に、回転数を落として加工します。

その上で仕上げ加工は乾式で行います。

仕上げ加工を湿式で行うと刃物が逃げる傾向があり、仕上がりが安定しないので注意が必要です。

 

タングステンにおいては、荒加工は湿式で行い、仕上げ加工は乾式で行うことにより、安定した仕上がりを実現できる。

 

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