내화 금속에 대해 알아야 할 모든 것

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내화 금속에 대해 알아야 할 모든 것

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내화 금속에 대해 알아야 할 모든 것

우선 내화 금속이란 무엇입니까?

내화 금속 녹는점이 3632°F 이상인 금속을 말합니다. 텅스텐, 탄탈륨, 몰리브덴, 니오븀, 하프늄, 크롬, 바나듐, 지르코늄 및 티타늄을 포함한 일정량의 매장량이 있습니다.

일반적으로 내화 금속 밀도가 크고 무게가 무겁습니다. 내화 금속을 모체로 하여 텅스텐 합금, 몰리브덴 합금, 니오븀 합금, 티타늄 합금, 바나듐 합금, 크롬 합금, 레늄 합금, 크롬 및 지르코늄 합금, 탄탈 및 단추 합금을 포함한 다른 원소가 첨가된 합금을 내화 금속 합금이라고 합니다. 등

게다가 내화 금속 일반적으로 탄탈륨 바와 같은 시트, 스트립, 호일, 파이프, 바, 스레드, 프로필 및 분말 야금 제품으로 제조할 수 있습니다. , 몰리브덴 와이어 , 텅스텐 플레이트 등이 있습니다.

내화 금속에 대해 알아야 할 모든 것 – 발견

내화 금속 이후 화학적 성질이 매우 활발하고 추출 과정이 복잡하여 사람들이 내화 금속을 처음 발견한 것은 늦었습니다.

몰리브덴은 1782년 스웨덴 화학자 Jimmer(P.J.Hjelm)에 의해 처음 발견되었습니다. 텅스텐 분말은 1783년 Spanish de lure Brothers에 의해 탄소 환원법으로 처음 추출되었습니다. 크롬은 1798년 프랑스 화학자 L.N.Vauquelin에 의해 추출되었습니다. 1866년 C.W. Blomstrand는 니오븀 클로라이드의 수소 환원에 의해 니오븀을 발견했습니다. 플라스틱 탄탈륨은 1903년 Bolton이라는 독일인에 의해 처음으로 추출되었습니다. 금속 지르코늄과 티타늄은 각각 1824년과 1910년에 처음 발견되었습니다. 금속 레늄은 1925년까지 발견되지 않았습니다.

내화 금속에 대해 알아야 할 모든 것 – 개발

내화 금속은 20세기까지 널리 사용되었습니다. 1909년 미국인 W. D. Coolidge는 분말 야금법을 사용하여 텅스텐 빌렛을 생산했습니다. 스웨이징과 스트레칭을 하면 재료가 전구용 텅스텐 와이어가 됩니다.

1910년에 몰리브덴은 막대, 조각 및 와이어로 가공되었습니다. 1940년대 중반 항공, 항공 우주, 전자 및 원자력 기술의 요구로 인해 내화 금속 재료 및 그 가공 기술의 급속한 발전이 빠르게 이루어졌습니다.

따라서 내화 금속 용해, 분말 야금 및 플라스틱 가공이 촉진되었습니다. 1940년대에는 최초의 진공 백색 전기로가 등장했습니다. 1950년대에는 전자빔 제련로가 발명되었습니다.

전자빔 제련로

1960년대부터 냉간, 열간 등압 프레스, 정밀 주조, 등온 변형, 용접 및 일련의 분말 야금, 주조, 플라스틱 가공, 열처리 등 많은 신기술이 있었습니다. 처리 등입니다.

이러한 첨단 기술로 많은 내화 금속 및 내화 합금 재료가 생산되었습니다. 1956년, A. Caverly는 전자빔 서스펜션 영역 제련 기술로 순도 4N 이상의 텅스텐, 몰리브덴 및 레늄 단결정을 추출했습니다.

내화 금속에 대해 알아야 할 모든 것 – 속성

저온 취성

내화성 금속은 고온에서 쉽게 깨지거나 부서지지 않으며 반복적인 가열이나 열 충격을 견딜 수 있습니다. 텅스텐, 몰리브덴, 크롬 및 기타 내화 금속은 저온에서 부서지기 쉬우며 고온에서는 연성이 됩니다.

연성-취성 전이 온도(DBTT)는 내화 금속의 연성 가공 및 사용에 대한 중요한 지표입니다. DBTT는 재료의 순도, 합금 성분, 가공 방법 및 구조와 같은 많은 요인의 영향을 받을 수 있습니다. DBTT를 줄이는 두 가지 방법이 있습니다. 하나는 내화 금속에 합금 원소를 추가하는 것입니다.

예를 들어, 레늄을 텅스텐에 첨가할 수 있습니다. 다른 방법은 플라스틱 가공 기술과 같은 보다 합리적인 가공 방법을 선택하는 것입니다.

산화 저항

내화 금속 고밀도의 물질은 상온에서 매우 안정하며 공기 중에서 쉽게 산화되지 않습니다. 그러나 내화 금속은 고온에서 빠르게 산화됩니다.

텅스텐과 몰리브덴은 약 752°F에서 산화되기 시작합니다. 이들은 온도가 올라감에 따라 산화되어 각각 WO3와 MoO3로 생성됩니다. 온도가 1562°F 및 1112°F에 도달하면 재료가 현저하게 승화됩니다. 레늄은 572°F에서 산화되기 시작하여 662°F에서 Re2O7로 변합니다.

탄탈륨과 니오븀은 536°F 및 392°F의 온도에서 산화되기 시작합니다. 온도가 932°F 이상이면 Ta2O5 및 Nb2O5로 생성됩니다. 티타늄과 지르코늄은 1112℉에서 1292℉ 이상의 온도에서 빠르게 산화될 수 있습니다. 지르코늄과 티타늄의 분말은 공기 중에서 스스로 발화할 수 있으며 폭발과 함께 탈 수도 있습니다.

산화 문제를 해결하기 위해 두 가지 조치가 있습니다. 첫 번째는 항산화 합금을 생산하는 것이고 두 번째는 내화 금속을 항산화 코팅으로 덮는 것입니다.

그러나 고온에서의 내화 금속 산화 문제는 아직까지 완전히 해결되지 않았습니다.

산화 저항

산화 저항

텅스텐, 몰리브덴, 레늄은 수소와 반응하지 않지만 이들의 산화물은 특정 온도에서 수소와 함께 금속으로 환원될 수 있습니다. 텅스텐, 몰리브덴 및 레늄은 수소를 흡수할 때 부서지기 쉽습니다. 온도가 572°F에서 932°F 사이에 도달하면 해당 금속이 다량의 수소를 흡수하여 취성 금속 수소화물로 생성됩니다.

고진공 조건에서 수소가 방출됩니다. 따라서 내화 금속의 이러한 특성은 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 니오븀의 합금 분말을 생산하는 데 사용할 수 있습니다.

수소 반응

내식성

내화 금속 내식성이 좋다. 온도가 302°F 미만일 때 탄탈륨 표면은 조밀하고 안정적인 산화막을 갖습니다. 따라서 탄탈륨의 화학적 성질은 매우 안정적입니다.

탄탈륨은 황산, 염산, 질산, 인산, 유기산 및 질산 염산염에 대한 내성이 우수하지만 불산, 농축 알칼리 용액 및 용융물에 녹습니다. 베이스.

니오븀의 내식성은 탄탈륨과 유사하지만 Ta만큼 좋지는 않습니다. 텅스텐은 염산, 황산, 질산, 불산, 왕수에서 실온에서 매우 안정하지만 쉽게 부식되는 질산나트륨입니다. 몰리브덴은 텅스텐과 비슷하지만 내식성이 좋지 않습니다.

일반적으로 탄탈륨, 니오븀, 티타늄, 지르코늄 및 기타 내화 금속은 보호 층으로 작동하는 우수한 부식 방지 재료입니다.

내화 금속에 대해 알아야 할 모든 것 – 응용 프로그램

과학 기술의 발달로 재료에 대한 요구 사항이 점점 더 엄격해지고 있습니다. 오늘날 전통적인 재료는 이러한 새로운 요구를 충족할 수 없었지만 내화 재료 국방 및 군수산업, 항공우주, 전자정보, 에너지, 화학방지, 야금, 원자력산업 분야에서 대체할 수 없는 역할을 하고 있습니다.

원자력 산업

원자력 산업에서 내화 금속의 적용은 주로 지르코늄 튜브입니다. 텅스텐과 몰리브덴이 그 뒤를 이었습니다. 지르코늄은 방사선 및 수변 부식에 대한 저항성이 우수하여 "Clean Water" 원자로의 다양한 파이프라인에 특히 적합합니다.

원자력 안전성을 강화하고 핵누출을 방지하기 위해 차세대 원자로에 사용되는 텅스텐 기반 고밀도 합금의 관성 에너지 저장 장치는 냉각 사이클을 유지할 수 있습니다. 사고 후 3~5분 동안 전원이 들어오지 않습니다.

이렇게 하면 사고 처리를 위한 귀중한 비상 시간을 확보하고 원자로가 연소되어 핵 누출을 일으키는 것을 방지할 수 있습니다. 또한 내화 금속 및 합금 핵폐기물 저장탱크로 자주 사용됩니다.

전자 정보 기술

새로운 세대의 집적 회로에서 방열 및 온도 허용 오차에 대한 요구는 배선이 점점 더 얇아짐에 따라 텅스텐 및 몰리브덴 기판에 대한 수요를 증가시킬 것입니다(현재 최대 0.2 μm). 내화 재료 또한 전자 산업에서 지지 부품, 고정 링 및 베이스 지지대에도 널리 사용됩니다.

텅스텐 합금 및 W-Cu 복합 재료 텅스텐은 전자방출기능이 우수하여 EDM, 전기기관차가이드블럭, 초고압스위치, 전력산업 용접 등에 널리 사용되어온 전극재료입니다.

또한 W-Re 합금은 여러 경우에 온도 측정을 위한 열전쌍으로 백금과 고성능 텅스텐-레늄 와이어를 대체했습니다. 또한 수천 가구에 전자를 전송하는 그림관으로 사용되었습니다.

우주, 바다 및 의학

21세기에 많은 국가에서 우주와 바다의 보물창고를 평화롭게 사용하기 위해 우주 정거장과 수중 세계 건설을 적극적으로 준비하고 있습니다.

우주에는 많은 양의 먼지 입자와 우주 쓰레기가 있으며, 이는 고강도 재료를 필요로 하는 동시에 우주의 고에너지 광선 복사에 저항할 수 있습니다. . 내화 재료는 여기에 고유한 장점이 있습니다. 예를 들어 구소련의 미르 우주정거장과 미국의 우주왕복선은 내화물을 많이 사용했습니다.

마찬가지로 바닷물의 부식 작용은 일반 재료에 견딜 수 없습니다. 티타늄은 해저에 영구적인 인간 환경을 조성하기 위한 최선의 선택입니다. 무게가 가볍고 강도가 높을 뿐만 아니라 내식성이 우수합니다.

니오븀 합금 혈액 부식에 대한 저항성이 좋으며 혈관 지지체를 만드는 데 사용할 수 있습니다. W, W-Mo, W-Re 및 W-Graphite는 의학에서 X선 ​​표적으로 사용되어 수많은 생명을 구했습니다. 내화 금속 초음파 돌 분쇄 전극, 다차원 자체 조립 광선 격자, 감마 나이프 및 초음파 집광기 및 기타 첨단 의료 시설의 콜리메이터에도 사용됩니다.

기타 애플리케이션

텅스텐과 몰리브덴은 고온로에서 희토류 제련을 위한 발열체, 열 차폐, 도가니 및 지지 부품으로 널리 사용되었습니다. 대형 텅스텐 및 몰리브덴 튜브, 몰리브덴 전극, 몰리브덴 도금, 코어 로드 및 호퍼는 유리 및 유리 섬유 산업에서 백금을 성공적으로 대체했으며 큰 사회적, 경제적 이익을 달성했습니다.

내화 금속 또한 섬유 산업에서 전열 나이프 및 아연 제련을 위한 전열 부품 및 열 측정 슬리브로 사용됩니다.

결론

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