（3）タングステンの耐摩耗性

表面に気体分子を化学吸着しやすいタングステンの摩耗は、雰囲気の影響を受けやすく、酸素あるいは水素の導入で摩擦係数が大きく減少する。このため摩耗量も真空中より大気中の方が小さくなる。材料の滑り速度にあまり影響されない。一般にタングステンの摩耗面はなめらかで、通常、凝着やせん断は見られない。耐摩耗性改善のため、タングステン表面にTiCのような硬質材料をコーティングすることもある。

（4）タングステンの耐食性

塩酸・硫酸・フッ酸のような非酸化性の酸には比較的安定であるが、硝酸のような酸化性の酸あるいは硝酸とフッ酸のような酸化剤を含む混酸には酸化腐食される。加熱した王水にも侵される。アルカリの場合も同様に、カ性アルカリ水溶液あるいはアンモニア水単独には比較的安定であるが、酸化剤を含むアルカリには溶解腐食される。亜硝酸アルカリや、酸化剤を含むアルカリ溶融塩に侵される。過酸化水素水には急激に溶解する。常温の水では表面に薄い酸化被膜が生じる程度であるが、高温の水蒸気には酸化される。ハロゲンガスに腐食される。硫化水素は赤熱状態で表面を黒化する。

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（1）タングステンの耐酸化性

タングステンは大気中室温で表面に薄い酸化皮膜をつくって曇りを生じ、特に湿度の高い所では皮膜の形成が早い。空気中加熱により700K付近から酸化が始まり、1,400K以上では酸化物の顕著な昇華が見られる。このため高温では保護皮膜が形成されず、酸化は直線的に進行する。耐酸化性改善のため合金化、あるいはめっきやCVDによる被覆が行われるが、今のところ高温まで十分満足できるものはない。

（2）タングステンの表面改質

タングステンの表面改質は主として耐酸化性改善の目的で行われる。高温の耐酸化性改善には白金やニッケル合金めっき、あるいはクラッドを行う。またケイ化物やアルミナあるいはジルコニアなどのコーティングも行われる。常温の耐酸化性ならびに耐食性改善にも同様な手段が用いられる。金あるいは白金めっきタングステン線が複写機などの帯電線に用いられる。また表面に緻密な酸化皮膜を形成した酸化線も帯電線に用いられる。タングステンに白金のパイプを被せて線引きした白金クラッド線は電子管部品に用いられる。タングステンの表面研磨にはカセイソーダを用いた化学研磨や電解研磨を行う。表面を鏡面仕上にすると機械的強度が向上する。

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タングステン鉱の重要な鉱石は次ぎのものである。
（a）鉄重石（ferberite, FeWO4）（タングステン酸鉄）
（b）マンガン重石（hubnerite,MnWO4）（タングステン酸マンガン）
（c） 灰重石（scheelite, CaWO4）（タングステン酸カルシウム）
(d) 鉄マンガン重石（wolframite, (Fe､Mn)WO4）（鉄及びマンガンのタングステン酸塩）
タングステンの原料としては鉄マンガン重石及び灰重石が重要な鉱石である。タングステン鉱床は鉱脈型鉱床、スカルン型鉱床、角礫岩鉱床、斑岩型鉱床、漂砂鉱床に分類され、約 70％程度は鉱脈型鉱床から産出されている。

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白電球、特にハロゲン球のような高輝度ランプのフィラメントは点灯中3,000K以上の高温にさらされる。ドープ剤を添加しない純タングステン線は高温で等軸再結晶粒を形成し、粒界で滑り、このため自重で垂下（サグ）して局部的加熱を起こし断線する。サグを防ぐため微量のカリウムを添加したタングステンをノンサグタングステンという。ドープタングステンの一種。カリウムは微細なバブルの列を形成し、線軸方向に伸びた長大再結晶粒をつくる。ノンサグタングステンの再結晶粒はインターロックした粒界すべりによる線の垂下を防止する。

また線の加工度の大きくなるほどバブルの微細化と整列が進み、耐サグ性が向上する。サグ特性は再結晶時の加熱条件にも影響され、加熱速度の遅いほど耐サグ性は良くなる。

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白熱球フィラメントのように高温に長時間さらされると、タングステン線は重力によるクリープ変形を起こす。このような高温での変形をサグ（垂下）と称する。変形は再結晶粒界の滑りと空孔の拡散に起因する。添加剤を含まない純タングステンの再結晶粒は比較的丸く、線軸に垂直な粒界を多くもち、容易に変形してサグを起こす。

サグ特性改善のため微量のカリウムを添加したドーブタングステンが用いられる。タングステン中のカリウムは加工されて長く伸び、さらに分断されて線軸方向に整列し、高温で0．1μmまたはそれ以下の微細なバブルの列を形成する。バブルは粒の線径方向への成長を抑制し、長大で入り組んだ粒界をもつ再結晶粒を形成して高温で線のサグを防止する。通常、タングステン線のカリウム量は50～80ppmで、カリウムが多くなるほど線の耐サグ性は良くなる。

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材料中に微量の不純物を添加して諸特性を制御することをいう。半導体では微量のリン（P）やヒ素（As）を添加してそれぞれp型、n型に制御する。粉末冶金による高融点金属の製造では、数十ppmのAl,Si,Kや少量の希土類金属やその酸化物を加えて再結晶温度を高くしたり、再結晶後の結晶粒を長大化してクリープ強度を向上するなどが行われている。

ドープタングステンを高温に加熱したとき形成される0.1μmあるいはそれ以下の微細なバブルをドープ孔と称する。フィラメントなどに用いられるドープタングステン線には50～80ppmのカリウムが含まれる。ドープ剤として添加されたカリウムはスエージングならびに線引き加工によって線の軸方向に長く伸び、さらに分断され、高温で微細なバブルの列を形成する。再結晶に際し、バブルは粒界移動を抑制して軸方向に伸びたノンサグ組織をつくる。また分散強化効果によって線の強度を向上する。ドープ孔の中には金属カリウムが存在するといわれている。

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微量の不純物を添加したタングステンの総称であるが、耐垂下（サグ）性改善のため微量のカリウムを添加したノンサグタングステンと同じ意味で用いられることが多い。カリウム・ケイ素およびアルミニウムの化合物の水溶液を酸化タングステン粉末に添加したのち還元し、得られるドープタングステン粉をフッ酸で洗浄し、以下、通常の粉末冶金の手法により加工してドープタングステン線とする。添加されたドープ剤の大部分はフッ酸洗浄で除かれ、さらに焼結時飛散し、ごく微量のカリウムがタングステン中に残留する。

カリウムの量は用途により異なり、フィラメントなどの高温用材料では50～80ppm、比較的低温で用いる材料ではそれ以下とする。線の中に残留したカリウムは微細なバブル列を形成して再結晶を抑制し、線の耐垂下性を向上する。カリウムが多くなると再結晶温度は高く、引張強度も大きくなるが、低温での延性が低下して加工性が悪くなる。少量の酸化トリウムを添加したトリエイテドタングステンも同様に再結晶を抑制して高温強度を改善する。

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純タングステン焼結体は、通常、素材形状と素材サイズに制約を受ける。小さな円柱やブロック等の小型単純形状品は、その製法上比較的容易に製作が可能である。しかし、大型品になると製造上使用する焼結設備、鍛造設備等の設備に限界があるため、大きくなる程、素材の製作は困難となる。一般的には、比較的高密度で均一な材料としては通φ30程度の大きさが限界である。また複雑形状品については難削材であるタングステンを円柱やブロックから加工しなければならず、膨大な加工コストが必要となってしまう。

それゆえ、タングステンにおいては、大型複雑形状品の製作は非常に困難であると言われている。

そこで当社では、これらの問題を解決するために、当社粉末冶金技術を結集し、新たな製法によるタングステン新材料を開発中である。この製法によれば、従来の製法に比べ大型で複雑形状品の製作が可能となる。現在、基礎技術を確立し、各アプリケーションに向けた材料評価を実施中である。

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3その他

(1)完全に再結晶させた線・棒・板は、その性質上、脆い傾向を持っているので、取扱い上衝撃を与えないことが必要である。

(2)スプール巻きは、原則として線の巻き替えをしてはならない。巻き替えが必要な場合でも、真直性を重視する線では巻きゆるみ防止の目的でスプールに強く巻き込むと真直性を損なうので逆張力が線の引張り強度の10%を超えない様にする必要がある。

(3)溶接には、ティグ溶接、バット溶接、電子ビーム溶接、プラズマ溶接等の方法が用いられている。しかし、溶接部は非常に脆くなることを承知の上で施工する必要がある。

(4)研摩方法としては、化学研摩、電解研摩、グラインダ研摩、バレル研摩の方法があり、それぞれの場合に適した方法を選ぶ必要がある。

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1機械加工

(1)0.2mm以上の線・棒・板の加工（折り曲げ､打ち抜き､切断等）の際には加熱加工をした方が加工し易くなる｡加工温度は、600～800℃が目安であるが､最適温度は素材の加工度によっても異なる。
例えば、2mm厚以上の板の切断には、常温でハクソー（ハンドソー）や、グラインダーカッタを使用するか､充分加熱してシェア切断等することが必要である。

(2)クラックを生じた繊維組織の線・棒・板に圧縮､折り曲げ、しごき、ねじり等の力を加えると､そのクラック（層状クラック）は伝播する。従って､切断や打ち抜きの際には、切り口にクラックをいれぬ様に、カッターの刃先と、クリアランスは常に管理する必要がある。

2安全上の注意

(1)タングステン、モリブデン金属粉の摂取を避けるため、粉塵を吸い込まない様に防塵マスクを着用し、食事や喫煙前には石鹸で手を洗う必要がある。

(2)線・棒の曲げ、機械加工時は保護眼鏡を着用する必要がある。

(3)ティグ溶接時の先端加工の際は、研摩屑の吸入を避けるため、集塵を確実に行い、マスクを着用する必要がある。また、溶接時に発生するヒュームを吸い込まない様にマスクを着用する必要がある。

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