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二酸化タングステンとは、電池の電極及び活物質や二次電池（その他の蓄電池）などの分野において活用される。

 

活物質に二酸化タングステンを用いた非水電解質二次電池において、充放電によって二酸化タングステンを用いた負極や正極における導電性等が低下するのを防止し、優れた充放電サイクル特性が得られるようにする。

 

装置は、任意の適切なエレクトロクロミック材料、例えばエレクトロクロミックポリマー（例えばポリアニリン）、ビオロゲン、ポリオキソタングステン酸塩、酸化タングステン、酸化ニッケル、または二酸化タングステンを含むことができる。

 

形成される金属酸化物の例には、これらに限定されないが、三酸化金、酸化銀、酸化銅、酸化ベリリウム、酸化第一コバルト、酸化第二コバルト、四酸化三コバルト（ｃｏｂａｌｔｏｃｏｂａｌｔｉｃ ｏｘｉｄｅ）、二酸化チタン、二酸化モリブデン、三二酸化モリブデン、三酸化モリブデン、二酸化イリジウム、一酸化ロジウム、二酸化ロジウム、三二酸化ロジウム、二酸化ルテニウム、 二酸化タングステン 、三酸化タングステン及び五酸化タングステンが含まれる。

 

酸化タングステンには、ＷＯ３（三酸化タングステン）、ＷＯ２（ 二酸化タングステン ）、ＷＯ、Ｗ２Ｏ３、Ｗ４Ｏ５、Ｗ４Ｏ１１等の種類がある。

 

 

 

WO3（酸化タングステン）は可視分野に透過波長領域を持つ高屈折率材料の一つです。他の高屈折率材料に比べ、低温での蒸着が可能なため、電子ビームから基板への輻射熱の影響が少なく、熱に比較的弱い基板に対しても良好な膜が得られることが知られています。

 

WO3（酸化タングステン）は、光学薄膜用途のほか、エレクトロクロミック用途の機能膜としても使われます。スマートウィンドウ用途としてI.T.O等透明導電膜とWO3を組み合わせた膜構成が知られています。

 

なお、酸化タングステンは結合する酸素の量により色が大きく変わります。三酸化タングステンは蛍光色に近い黄色です。

                                                                           

膜特性（WO3　酸化タングステン）

屈折率	2.2(550nm近辺)　※３
使用波長域	0.4μm-　※３
蒸発方法	EB（電子ビーム）、RH（抵抗加熱）
蒸発源材料	W,Pt,Mo
蒸発タイプ	-
膜質	-
応力	-
主な用途	電気変色膜、EC素子、エレクトロクロミック用途

WO3の材料特性（一般的なバルクの物性値）

理論密度	7.15g/cm3
融点	1473℃
沸点	1840℃
性質	水溶性：不溶 耐薬品性(酸、アルカリ)：アルカリ水溶液に可溶
結晶構造	単斜　ゆがんだReO3型 ※２ 斜方晶系　※１
抵抗率ρ/10^-8Ωm	-
誘電率、比誘電率εγ	-
熱膨張係数	-
熱伝導率（cal/cm/sec/℃）	-
比熱(cal/℃/mole)	-
外観	黄色
CAS-NO	1314-35-8
輸送情報	輸出貿易管理令（リスト規制非該当）

 

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タングステンの生産過程は高純度に精製された原料粉末、パラタングステン酸アンモニウム（APT）といわれるものから始まります。 

 

まず、APTは加熱分解されて青色粉末のBO（ブルーオキサイド）になります。BOはアルミニウム・カリウム・シリコンの溶液調合したものをドーピング（添付）し、さらに高圧力による成型、通電による特殊焼結を経て、緻密なタングステンインゴットになります。このタングステンインゴットが、タングステンの線や棒製品になっていくのです。この過程での、粉末調合調整技術・特殊焼結技術が不可欠です。

 

                                                                              

プロジェクターのランプなどに利用される99.999%という高純度のタングステン粉も製造しています。また、APTを加熱分解した黄色粉末のWO3（三酸化タングステン）も製造しており、これは光学ガラスや触媒、試薬、セラミック製造用原料などに利用されます。

 

                                                                                      

　                                                                鮮やかな黄色の粉末のWO3（三酸化タングステン）

 

 

 

 

 

WO2は茶色の粉末として得られるが、結晶化したWO3を使用して作ったものは赤銅色になる。

 

とても低融点ので空気に触れさせる前に、水素気流中で放冷などをする必要がある。濃塩酸や濃硫酸にはわずかに溶けて、紫色の溶液を生じる。酸化剤で容易に三酸化物にできる。また水酸化カリウム水溶液には溶けて、水素を生じ、タングステン酸カリウムになる。

「WO2 + 2KOH = K2WO4 + H2」

 

WO3は他のタングステン鉱物と一緒に産出することがある。で、鉱物から取り出す場合は、まず塩酸の中に長くつけておき、その間は頻繁に振る。また塩酸を加え、(酸化の終わりには)少量の硝酸を加える。Mn,Feが溶液に溶け出せば、茶色の粉末が黄色に変わる。

タングステンの何かと石英は残るので、これをよく洗い、アンモニア水溶液中に入れて振り混ぜる。前者は、タングステン酸として溶ける。この溶液から結晶化させて、その結晶を空気中で熱して、三酸化タングステンにする。

 

タングステンの鉱物を、重量で二倍の塩化カルシウムと、一時間ほど融解し、タングステン酸カルシウムになる。その後濾過すると、CaWO4は残るので、これを硝酸とともに加熱する。そうすれば、分解して、WO3が黄色の沈殿として得られる。

 

WO3は、光沢のあるカナリヤのような黄色の粉末で、熱すると暗橙色に変化するが、冷却すると元の色に戻る。ごく微量のNa塩が混ざっていると、ほのかに緑色を帯びる。これは酸化剤では取り除けないらしい。また他にも、光への暴露で緑色を帯びることもある。

 

ングステン酸塩と炭酸ナトリウムを塩化水素気流中で熱して結晶化したWO3を作ったと。

これは薄緑色をした長方形の角柱として得られ、白熱により昇華する。

 

水素気流中で250℃にWO3を熱すると、青色酸化物『2WO3+WO2』に変わる。温度を上げれば鈍い赤茶色のWO2に、さらに高い温度では金属タングステンになれる。

 

 

 

 

 

 

 

タングステン粉末は、超硬合金、放射線遮蔽用高密度合金、電気接点、高温炉発　熱体、溶射被膜、各種棒および板材等の原料として広く使われます。また、分析用、助燃剤やメタライズ用としても使用されます。

 

 

タングステンは融点が３３８７℃と大変高い金属です。水素還元法を用いてタングステン酸化物からメタルパウダーが作られます。還元する段階で、その色味も左上の写真のように変化します。写真左から、タングステン酸アンモニウム、オキサイドパウダー、ブルーオキサイド、タングステン粉末の外観色です。

 

 

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 。

 

 

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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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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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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