タングステン製造-精製〜焼結編(Ⅰ)

採掘されたタングステン鉱石が製品としてのタングステンになるためには、精製、還元、混合、成形、焼結、加工といった工程を経なければなりません。今回はその中でも特に「精製・還元」について詳しく触れてみたいと思います。

輸入したAPTを製品に

まず、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から始まります。これはパラタングステン酸アンモニウム(APT)といわれるもので、中国で製造した粉末を輸入しています。世界のタングステンの83%を産出する中国ですが、かつての精製技術は低いものでした。しかし、「現在は、当社を含めた海外の技術導入により、高い基準をクリアする原料粉末を生産しています」。文化や価値観の異なる中国の地でさまざまな問題を乗り越え、解決し、辿り着いた成果です。

APT→BO→W(タングステン)と純化する

工程工場に送られてきたAPTは白いパウダー状。そのきめの細かさは、高純度精製の賜物です。ただし、これでも純度はまだまだ。本格的な工程はこれからです。

APTを加熱分解した青色粉末のBO

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タングステンの83%は中国に生まれ

タングステンは世界各地に埋蔵されており、その埋蔵量は全世界でおよそ7百万トンといわれています。その57%を中国が占め、産出量からいくと実に83%を占めています。日本にもタングステンは埋蔵されており、かつては日本でも産出が行われましたが、現在、商業ベースでの生産は行われていません。当社もその昔、鹿児島県屋久島、山口県秋穂町(現・山口市)で鉱山開発を行ったことがあります。
タングステンは市場ではAPT(パラタングステン酸アンモニウム)として10kgあたりの価格で取引されています。価格は2年前の100USドルから現在では2.5倍の250USドル前後で推移しており、高値が続いています。

また、音響インピーダンスが高いにも関わらず高い音速を持つという特性を活かして、楽器やオーディオ関連の部品としても利用されています。そして、耐摩耗性を利用してタングステンと銅の合金による電気接点、電極です。さらに、炭素とタングステンの化合物は、ダイヤモンド、炭化ホウ素に次ぐ超硬合金として切削工具や耐摩耗工具に使われています。

 

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自動車競技とは何?(一)

自動車競技は、操る人の動体視力や、車の状態を瞬時に把握する感性や判断力、天候や気象によって変化する空気や路面状態、そして車両に対応するドライバーのマシンコントロール能力によって技術力と車両の性能を競う。一般的に自動車文化の発祥でもあるヨーロッパ、アメリカを中心に自動車競技が強く根付いているが、国によって文化や国民性、あるいは偏見などによって自動車競技の扱い方はさまざまである。日本においては自動車競技に対しての認識が薄いとされている。また、ヨーロッパを中心とした競技ではあるがスイスのように国内でレースを行うことを禁止しているために周辺のヨーロッパ諸国と比較して文化が根付いていない地域もある。
自動車メーカーは環境保護のためにバランスウェイト材はタングステン合金を導入して、タングステン合金は環境に優しく材料である、非常に高い引張強度、良好な耐クリープ性と高い品質、大きさにも適切、限られたゾーン内やそれはとても良い安心感、その高い密度も強化荷重分配制御の敏感性を増すことができるばかりでなく、レースの重量、重心なるべく地面すれすれを保つ、バランスや操作性を体験する。だからタングステン合金は自動車競技に対して、不可欠だ。

 

 

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タングステンは、熱に強い希少金属

タングステンの融点は金属の中で最も高い摂氏3,380℃で、沸点は摂氏5,000℃を超えます。

比重は19.3と金とほぼ同じで、鉄の約2.5倍。希少金属のひとつです。この熱に強いという性質を利用して、電球のフィラメントや電子レンジのマグネトロンに、また硬くて強いという性質を利用して、コピー機や空気清浄機に入っているコロナ放電線などに使われています。当社では、照明・OA機器用のタングステンの線や、液晶関連部材用のタングステン・モリブデン棒製品等を生産しています。特にハロゲンランプのフィラメントに使用されているタングステン線・B701ロットは、世界的に高い評価を受けています。

先に述べた電球のフィラメントをはじめ、用途はいろいろがあります。例えば、比重が大きいという性質を活かして、釣りのおもり(シンカー)、ゴルフ道具等のウエイトや、鉛に替わる放射線の遮蔽用としています。

 

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水素の還元法でタングステン粉末を調製

タングステン粉末の調製は一般的に還元酸化タングステンの方法を採用する。つまり、水素で三酸化タングステンを還元することまたはタングステン酸アンモニウムの作製方法を採用する。同時にこの反応は常に管式ストーブやロータリー炉を行う。水素の還元法でタングステン粉末を調製することの工芸の過程は主に2つの段階に分かれる。最初の段階では500℃- 700℃の温度の下で、三酸化タングステンは二酸化タングステンを還元する。第二の段階で700℃-900℃の温度の下で、二酸化タングステンはタングステン粉末を還元する。還元したタングステン粉末の性能(例えば純度、粒度、粒度構成など)は還元工芸によって決まる。たとえば還元温度、焼き舟の中で酸化タングステンの搭載量、焼き舟移動速度、水素の流量及び水素で水分の含有量のなどである。また、金属アルミニウム、カルシウム、亜鉛など酸化タングステンのを還元するの方法も大きな注目を引き起こす。
タングステン粉末の調整は水素還元方法を採用したほか、初期はタングステン酸化炭素の還元法を採用する。還元の温度は1050℃以上である。しかし、この方法でタングステン粉末の調整は純度が低いため、現在は工業の中で運用が少ない。

 

 

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