タングステン合金

産業
タングステンは、最も硬い炭化物の 1 つであるタングステン カーバイド (WC) をベースにした硬質材料の製造に主に使用されます。WC は効率的な電気伝導体ですが、W2C はそれほどではありません。WC は、耐摩耗性研磨材や、金属加工、木工、鉱業、石油、建設業界で使用されるナイフ、ドリル、丸鋸、ダイ、フライス加工、旋盤加工などの「炭化物」切削工具の製造に使用されます。炭化物工具は実際にはセラミック/金属複合材であり、金属コバルトが結合 (マトリックス) 材料として機能して WC 粒子を所定の位置に保持します。このタイプの産業用途は、現在のタングステン消費量の約 60% を占めています。
ジュエリー業界では、焼結タングステン カーバイド、タングステン カーバイド/金属複合材、金属タングステン製のリングを製造しています。WC/金属複合材リングは、磨いたときに光沢が増すため、コバルトの代わりにニッケルを金属マトリックスとして使用しています。製造業者や小売業者はタングステン カーバイドを金属と呼ぶことがありますが、これはセラミックです。タングステン カーバイドは硬いため、この素材で作られたリングは耐摩耗性が極めて高く、金属タングステン製のリングよりも光沢が長持ちします。ただし、タングステン カーバイド リングは脆く、強い衝撃を受けると割れることがあります。

合金
タングステンの硬度と耐熱性は、有用な合金に寄与します。良い例は、18% ものタングステンを含む高速度鋼です。タングステンは融点が高いため、UGM-27 ポラリス潜水艦発射弾道ミサイルなどのロケット ノズルなどの用途に適した材料です。タングステン合金は、航空宇宙産業、自動車産業、放射線遮蔽など、幅広い用途で使用されています。ハステロイやステライトなどのタングステンを含む超合金は、タービン ブレードや耐摩耗部品、コーティングに使用されています。
タングステンは耐熱性があるため、銀や銅などの導電性の高い他の金属と組み合わせるとアーク溶接に便利です。銀や銅は必要な導電性を提供し、タングステンは溶接棒がアーク溶接環境の高温に耐えられるようにします。

永久磁石
焼入れされた（マルテンサイト）タングステン鋼（約 5.5% ～ 7.0% W と 0.5% ～ 0.7% C）は、1886 年にはすでにジョン・ホプキンソン（1849 年 ～ 1898 年）によってその高い残留磁気と保磁力に言及されていたため、硬質永久磁石の製造に使用されていました。金属または合金の磁気特性は、微細構造に非常に敏感です。たとえば、タングステン元素は強磁性ではありませんが（鉄は強磁性です）、この割合で鋼に存在すると、マルテンサイト相が安定化します。マルテンサイト相は、磁壁移動に対する抵抗が大きいため、フェライト（鉄）相よりも強磁性が強くなります。

軍隊
タングステンは、通常ニッケル、鉄、コバルトと合金にして重い合金を作り、劣化ウランの代替として運動エネルギー貫通体に使用される。これは、劣化ウランの放射能が劣化状態でも問題となる場合や、ウランの追加の自然発火性が望ましくない場合（たとえば、防弾チョッキを貫通するように設計された通常の小火器の弾丸）の用途で使用される。同様に、タングステン合金は砲弾、手榴弾、ミサイルにも使用され、超音速の榴散弾を作成する。ドイツは第二次世界大戦中にタングステンを使用して、比較的小口径で軽量の野砲で非常に高い砲口速度と強化された装甲貫通力を実現するゲーリッヒのスクイーズボア原理を使用する対戦車砲の設計用の砲弾を製造した。この兵器は非常に効果的であったが、ヴォルフラム危機も一因となった砲弾の芯に使用されるタングステンの不足により、使用が制限された。
タングステンは高密度不活性金属爆薬にも使用されており、高密度粉末として使用することで、小半径内での爆発物の致死性を高めながら、付随的な被害を軽減します。

化学アプリケーション
硫化タングステン(IV)は高温潤滑剤であり、水素化脱硫触媒の成分です。このような用途では MoS2 がより一般的に使用されます。
酸化タングステンはセラミック釉薬に使用され、カルシウム/マグネシウムタングステン酸塩は蛍光灯に広く使用されています。結晶タングステン酸塩は、核物理学および核医学のシンチレーション検出器として使用されます。タングステンを含むその他の塩は、化学および皮革産業で使用されます。酸化タングステン (WO3) は、石炭火力発電所にある選択接触還元 (SCR) 触媒に組み込まれています。これらの触媒は、アンモニア (NH3) を使用して窒素酸化物 (NOx) を窒素 (N2) と水 (H2O) に変換します。酸化タングステンは触媒の物理的強度を高め、触媒の寿命を延ばします。タングステンを含む触媒は、エポキシ化、酸化、および水素化分解反応に有望です。タングステンヘテロポリ酸は、多機能触媒の主要成分です。タングステン酸塩は光触媒として、硫化タングステンは電気触媒として使用できます。

ニッチな用途
タングステンの高い密度を必要とする用途には、重り、カウンターウェイト、ヨットのバラストキール、民間航空機のテールバラスト、民間および軍用ヘリコプターのローターウェイト、NASCAR や F1 のレースカーのバラストなどがあります。密度が鉛の 2 倍弱であるため、タングステン合金は鉛の釣り用おもりの代替品 (ただし、より高価) と見なされています。劣化ウランも、同様に高い密度のため、これらの目的に使用されます。2012 年の火星探査機マーズ サイエンス ラボラトリーの突入機部分では、75 kg のタングステンのブロックが「巡航バランス質量装置」として使用されました。タングステンは、リベット打ち用の台車として使用するには理想的な材料で、良好な結果に必要な質量をコンパクトな棒で実現できます。 タングステンとニッケル、銅、鉄の高密度合金は、高品質のダーツ[89]（より小さな直径でより密集させることができるため）や人工のフライ（タングステンビーズによりフライが素早く沈む）に使用されています。タングステンは、SWD M11/9サブマシンガンの発射速度を1300 RPMから700 RPMに下げるための重いボルトとしても使用されています。タングステンは最近、3Dプリントのノズルに使用されています。タングステンカーバイドの高い耐摩耗性と熱伝導性により、研磨フィラメントのプリントが向上します。一部の弦楽器の弦にはタングステンが組み込まれています。タングステンは、2機のボイジャー宇宙船の宇宙線システムの電子望遠鏡の吸収体として使用されています。

金の代替
タングステン合金は密度が金に似ているため、金やプラチナの代わりとしてジュエリーに使用できます。金属タングステンは低アレルギー性で、金合金よりも硬い（タングステンカーバイドほど硬くはありませんが）ため、特にブラシ仕上げのデザインでは、傷がつきにくい指輪に適しています。
タングステンは密度が金と非常に似ており（タングステンの密度は金より0.36%低いだけ）、価格も1000分の1程度であるため、金の延べ棒の偽造にも使用されることがあります。たとえば、1980年代から観察されているように、タングステン棒に金メッキを施したり、既存の金の延べ棒に穴を開けて取り除いた金をタングステン棒に置き換えたりします。密度はまったく同じではなく、金とタングステンのその他の特性は異なりますが、金メッキされたタングステンは表面的なテストに合格します。

エレクトロニクス
タングステンは高温でも強度を保ち、融点も高いため、白熱電球、ブラウン管、真空管のフィラメント、発熱体、ロケットエンジンのノズルなど、多くの高温用途に使用されています。また、融点が高いため、タングステンは航空宇宙用途や、電気、加熱、溶接用途、特にガスタングステンアーク溶接プロセス（タングステン不活性ガス（TIG）溶接とも呼ばれる）などの高温用途にも適しています。