오늘날 구할 수 있는 10대 내열 금속 – 내구성, 고온 솔루션

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현재 시장에서 찾을 수 있는 10대 일반적인 내열 금속

“내열 금속”은 금속 원소 그룹을 설명하는 용어입니다. 이 금속 원소들은 예외적으로 높은 융점을 가지며 내마모성, 내식성, 내변형성을 가집니다. 이 기사에서는 현재 시장에서 찾을 수 있는 상위 10개 일반적인 내열 금속을 살펴봅니다.

일반적인 내열 금속

일반적인 내열 금속 – 1. 텅스텐

텅스텐의 역사

텅스텐의 역사는 17세기로 거슬러 올라갑니다. 당시 독일 작센주 에를즈 산맥의 광부들은 일부 광석이 주석석 환원을 방해하고 슬래그를 생성하는 것을 발견했습니다. 광부들은 이 광석에 독일어 별명 “볼페르트”, “볼프람”을 붙였습니다.

1783년, 후세인 드 뤼야르와 파우스투 드 뤼야르 형제는 볼프라민에서 텅스텐산도 추출했습니다. 같은 해 탄소로 삼산화 텅스텐을 환원해 최초로 텅스텐 분말을 얻었습니다.

텅스텐

텅스텐의 특성과 응용

텅스텐의 융점은 모든 금속 원소 중 가장 높습니다. 밀도(19.3g/cm³)가 매우 높아 금에 가깝고 경도도 매우 높습니다. 예를 들어 텅스텐 카바이드의 경도는 다이아몬드에 육박합니다.

또한 텅스텐은 우수한 전기·열전도성, 작은 팽창 계수 등의 특성으로 합금, 전자, 화학 등 분야에 널리 쓰이며, 그중 텅스텐 카바이드가 최대 소비 분야입니다.

일반적인 내열 금속 – 2. 몰리브덴

몰리브덴의 역사

18세기 후반에 발견되었으나 발견 이전에도 사용되었습니다. 예를 들어 14세기 일본은 몰리브덴 함유 강철로 칼을 만들었습니다.

1778년 스웨덴 화학자 셸러가 질산이 흑연과 반응하지 않지만 몰리브데나이트와 반응해 백색 분말을 얻는 것을 발견했습니다. 셸러에게 영감을 받아 1781년 스웨덴 옐름이 “탄소 환원법”으로 이 백색 분말에서 새로운 금속을 분리해 “몰리브덴”이라 명명했습니다.

몰리브덴

몰리브덴의 특성과 응용

몰리브덴은 텅스텐 같은 내열 희귀 금속입니다. 작은 팽창 계수, 큰 전기 전도성, 좋은 열전도성을 가집니다. 상온에서 염산, 플루오르화수소산, 알칼리 용액과 반응하지 않으며, 질산, 왕수, 진한 황산에만 녹습니다. 대부분의 액체 금속, 비금속 슬래그, 용융 유리에도 꽤 안정적입니다.

따라서 몰리브덴과 그 합금은 야금, 농업, 전기, 화학, 환경 보호, 항공우주 등 중요 분야에서 광범위한 응용과 좋은 전망을 가지며, 국가 경제에서 중요한 원료이자 대체 불가능한 전략 물질이 되었습니다.

일반적인 내열 금속 – 3. 레늄

레늄의 역사

1871년 러시아 화학자 드미트리 멘델레예프가 원소 주기율표를 발표했을 때, 자연계에 발견되지 않은 원자량 190의 “망간 유사” 원소를 예측했습니다.

1925년 독일 화학자 발터 노다크, 이다 노다크, 오토 베르크가 X선으로 백금과 니오븀광석에서 이 원소를 검출했습니다. 이 원소는 라인 강 라인(Rhein) 이름에서 따와 레늄이라 명명되었습니다. 이후 규산-베릴륨-이트륨과 몰리브데나이트에서도 발견되었습니다. 1928년 몰리브데나이트 660kg에서 1g 레늄을 추출했습니다.

레늄

레늄의 특성과 응용

레늄은 희귀 내열 금속입니다. 좋은 가소성, 기계적 특성, 크리프 저항뿐만 아니라 좋은 내마모성과 내식성도 가집니다. 산소를 제외한 대부분의 기체에 대해 좋은 화학적 안정성을 유지합니다.

레늄과 그 합금은 항공우주, 전자, 석유화학 등 분야에 널리 쓰입니다. 미국 지질조사국 2013년 데이터에 따르면 초합금이 레늄 최대 소비 분야로 전체 소비의 약 80%를 차지하며, 촉매가 두 번째로 큰 소비 분야입니다.

일반적인 내열 금속 – 4. 니오븀

니오븀의 역사

1801년 영국 화학자 찰스 해쳇이 대영박물관의 광석 샘플에서 니오븀을 발견했습니다. 1846년 독일 화학자 하인리히 로제가 다양한 탄탈럼 광석과 토륨 광석을 분석해 탄탈럼 이외에 탄탈럼과 매우 가까운 또 다른 원소가 있음을 발견하고 니오븀이라 명명했습니다.

니오븀은 그리스 신화 인물 니오베에서 따왔습니다. 탄탈럼이라는 이름이 그리스 신화의 탄탈로스에서 유래했고, 니오베가 탄탈로스의 딸이기 때문에 탄탈럼과 니오븀의 유사성을 더 잘 보여주기 때문입니다.

니오븀

니오븀의 특성과 응용

니오븀은 은회색의 희귀 고융점 금속으로 부드럽고 연성이 있습니다. 상온에서 공기와 반응하지 않으며, 산소에서 적열 상태가 되어도 완전히 산화되지 않습니다. 고온에서 황, 질소, 탄소와 직접 결합합니다. 무기산이나 염기와 반응하지 않으며 왕수에도 녹지 않지만 플루오르화수소산에는 녹습니다.

좋은 초전도성, 높은 융점, 내식성, 내마모성으로 강철, 초전도 소재, 항공우주, 원자력 등 분야에 널리 쓰입니다.

일반적인 내열 금속 – 5. 탄탈럼

탄탈럼의 역사

1802년 스웨덴 화학자 AGE 카베르그(1767-1813)가 스칸디나비아 반도의 광물(니오븀 탄탈럼 광석) 분석 중 새로운 원소를 발견했습니다. 그리스 신화에서 제우스 신의 아들 탄탈로스 이름을 따 탄탈럼(Tantalum)이라 명명했습니다.

탄탈럼

탄탈럼의 특성과 응용

탄탈럼은 높은 융점, 낮은 증기압, 좋은 냉간 가공성, 높은 화학적 안정성, 강한 액체 금속 내식성, 표면 산화막의 큰 유전율 등 일련의 우수한 특성을 가집니다.

따라서 탄탈럼은 전자, 야금, 강철, 화학, 초경, 원자력, 초전도 기술, 자동차 전자, 항공우주, 의료, 과학 연구 등 하이테크 분야에 중요한 응용을 가집니다.

일반적인 내열 금속 – 6. 티타늄

티타늄의 역사

1791년 영국 콘월에서 티타늄 함유 광물로 티타늄이 발견되었습니다. 발견자는 영국의 아마추어 광물학자 윌리엄 그레고어 목사였습니다. 1795년 독일 화학자 클라프로트가 헝가리산 적색 루틸 분석 중 이 산화물을 발견했습니다.

그레고어와 클라프로트가 당시 발견한 티타늄은 금속 티타늄이 아닌 분말 이산화 티타늄이었습니다. 1910년 미국 화학자 헌터가 최초로 나트륨으로 TiCI를 환원해 순도 99.9% 티타늄을 생산했습니다.

티타늄

티타늄 합금의 특성과 응용

티타늄은 1950년대에 개발된 중요한 구조 금속입니다. 티타늄 합금은 낮은 밀도, 높은 비강도, 좋은 내식성, 낮은 열전도성, 무독성, 비자성, 용접 가능, 좋은 생체 적합성으로 항공, 우주, 화학, 석유, 전력, 의료, 건설, 스포츠 용품에 널리 쓰입니다.

세계 많은 국가들이 티타늄 합금 소재의 중요성을 인식하고 연구 개발을 거쳐 실용화했습니다.

일반적인 내열 금속 – 7. 크로뮴

크로뮴의 역사

1766년 독일의 레만이 시베리아 광석을 분석해 납이 포함됨을 확인했습니다. 이 광석은 시베리아 적연광으로 분류되었습니다.

1797년 프랑스 화학자 니콜라 루이 보클랭이 시베리아 금광에서도 채굴된 밝은 붉은 광석에 이끌려 이 광석에서 새로운 원소, 즉 크로뮴을 발견했고, 이듬해 탄소 환원으로 금속 크로뮴을 제조했습니다.

크로뮴

크로뮴의 특성과 응용

크로뮴은 경도와 취성, 내식성 등 우수한 특성으로 야금, 화학, 주철, 내화, 고정밀 기술에 널리 쓰입니다.

일반적인 내열 금속 – 8. 지르코늄

지르코늄의 역사

지르코늄은 지르콘에서 이름을 따왔으며, 지르콘은 수세기 동안 인간에게 보석으로 사용되었습니다. 성경에도 이스라엘 대제사장이 착용한 12개 보석 중 하나로 지르콘이 언급됩니다.

지르코늄의 발견과 추출은 주로 독일 화학자 마르틴 하인리히 클라프로트와 스웨덴 화학자 옌스 야콥 베르젤리우스 두 화학자에게 기인합니다. 이 두 화학자는 지르코늄의 발견과 정제에 비범한 공헌을 했습니다.

1789년 독일 화학자 마르틴이 지르콘이 다이아몬드가 아님을 증명해 지르콘에 대한 오해를 풀었습니다. 그는 지르콘을 반응성 화합물인 수산화나트륨과 가열해 반응시켜 산화물을 생성했습니다. 마르틴은 이 산화물에 새로운 원소가 들어있다고 믿고 새로운 산화물을 지르코니아라 명명했습니다. 35년 후인 1824년 스웨덴 화학자 옌스 야콥 베르젤리우스가 최초로 순수 지르코늄을 생산했습니다.

지르코늄

지르코늄의 특성과 응용

고대부터 지르코늄은 다채로운 색과 광택으로 보석으로 여겨져 인간 생활에 장식적 역할을 했습니다. 지르코늄에 대한 지식이 깊어짐에 따라 지르코늄의 응용은 점점 더 광범위해지고 있습니다. 아마도 대부분의 사람들은 지르코늄에 비교적 생소하지만, 그것은 이미 우리 삶의 모든 측면에 스며들어 있습니다.

예를 들어, 우리 삶에 필수적인 주변 건물, 세라믹, 칼, 장식 등에 지르코늄이 없어서는 안 되며, 심지어 군사와 원자력 분야에서도 그렇습니다.

일반적인 내열 금속 – 9. 하프늄

하프늄의 역사

1923년 헝가리 화학자 조지 찰스 드 헤베시와 덴마크 물리학자 코스터가 다양한 지르코늄 함유 광석에 X선 분광 분석을 수행해 이 원소를 발견했습니다.

원소 발견 장소인 덴마크 수도 코펜하겐을 기념하기 위해 코펜하겐의 라틴어 이름 하프니아(Hafnia)에서 따와 하프늄(hafnium)이라 명명했고, 원소 기호는 Hf였습니다.

하프늄

하프늄의 특성과 응용

하프늄은 공기와 반응해 산화막 보호층을 형성합니다. 온도가 500-750°C일 때 산화막은 보호 효과를 잃고, 가열 시 산소, 질소와 결합해 산화물과 질화물을 형성합니다. 온도가 800°C를 초과하면 하프늄은 급속히 산화되어 HfO2를 형성합니다.

묽은 염산, 묽은 황산, 강알칼리 용액과 반응하지 않지만 플루오르화수소산과 왕수에는 녹습니다.

하프늄은 우수한 용접 성능, 가공 성능, 고온 저항, 내식성을 가져 원자력 산업에서 중요한 소재가 되었습니다. 레늄은 연성, 내산화성, 고온 저항 등의 특성을 가져 좋은 합금 소재로 많은 합금에 사용됩니다.

일반적인 내열 금속 – 10. 바나듐

바나듐의 역사

1830년 스웨덴 화학자가 선철 제련 중 새로운 원소를 분리했습니다. 화합물의 화려한 색 때문에 그리스 신화의 아름다운 여신 바나디스(Vanadis) 이름을 따 바나듐(Vanadium)이라 명명했습니다.

1867년 영국 화학자 로스코가 수소로 바나듐 염화물(VCl3)을 환원해 최초로 금속 바나듐을 얻었습니다.

바나듐

바나듐의 특성과 응용

바나듐은 중요한 합금 원소로 주로 강철 산업에 쓰입니다. 바나듐 함유 강철은 고강도, 고인성, 좋은 내마모성 등 우수한 특성을 가집니다.

따라서 기계, 자동차, 조선, 철도, 항공, 교량, 전자, 국방 산업에 널리 쓰입니다. 철강 산업이 바나듐을 가장 높은 비율로 사용해 85%에 달합니다. 강철 산업의 수요가 바나듐 시장 상황을 직접 좌우합니다. 약 10% 바나듐은 항공우주 산업이 요구하는 티타늄 합금 생산에 쓰입니다. 바나듐은 티타늄 합금의 안정제와 강화제로 쓰여 티타늄 합금에 좋은 연성과 가소성을 부여합니다.

또한 바나듐은 화학 산업에서 주로 촉매와 착색제로 쓰입니다. 바나듐은 충전식 수소 배터리나 바나듐 레독스 배터리 생산에도 사용됩니다.

결론

기사를 읽어주셔서 감사하며 도움이 되길 바랍니다. 일반적인 내열 금속에 대해 더 알고 싶으시면 Advanced Refractory Metals (ARM)을 방문해 더 많은 정보를 얻으세요. 우리는 고객에게 고품질 내열 금속을 매우 경쟁력 있는 가격에 제공합니다.