炭化タングステン
| 炭化タングステン | |
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 炭化タングステンのフライス。
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| 識別情報 | |
| CAS登録番号 | 12070-12-1  |
| PubChem | 2724274 |
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| 特性 | |
| 化学式 | WC |
| モル質量 | 195.851 g/mol |
| 外観 | 灰色の微細な粉末 |
| 密度 | 15.63 g/cm3 |
| 融点 |
2870 °C, 3143 K, 5198 °F |
| 沸点 |
6000 °C, 6273 K, 10832 °F |
| 水への溶解度 | 不溶 |
| 構造 | |
| 結晶構造 | 六方晶, hP2, 空間群 = P6m2, No. 187[1] |
| 危険性 | |
| EU分類 | 記載無し |
| 特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。 | |
炭化タングステン（英語：Tungsten carbide、化学式：WC）とは等モル量のタングステン原子と炭素原子からなる無機化合物（炭化物）である。英語名に基づき、タングステンカーバイドとも呼ばれる。基本的な性状は灰色の微細な粉末であるが、産業機械等で使用するためにプレス加工することが可能である。ヤング率は約550 GPaであり[2]、鋼の約2倍の剛性を持ち、鋼やチタンよりはるかに緻密な構造を呈する。これはα-酸化アルミニウム（コランダム・サファイア・ルビー）に匹敵する堅さであり、超硬合金として用いられる。研磨加工には窒化ホウ素（高圧相）やダイヤモンドが用いられる。
合成法[編集]
炭化タングステンは1400 – 2000 ℃の温度下におけるタングステンと炭素の反応により得られる[3]。タングステンか酸化タングステン(VI)と一酸化炭素・二酸化炭素の混合ガスと水素ガスを用いた流動層法だと900 - 1200 ℃の温度下においても合成が可能である[4] 。
900℃の温度下または670℃の水素下に晒した後に1000℃のアルゴン雰囲気下におき浸炭する方法で酸化タングステン(VI)とグラファイトを直接反応させる方法も挙げられる[5]。化学気相成長法も合成法として挙げられている[3]。
670℃における塩化タングステン(VI)と水素（還元剤）とメタン（炭素供給源）の反応。
350℃におけるフッ化タングステン(VI)と水素（還元剤）とメタノール（炭素供給源）の反応。
毒性[編集]
健康への影響としては粉末の吸引による線維症の発症[6]。超硬合金として代表的なコバルトと炭化タングステンの合金(cobalt metal with tungsten carbide)に暴露される環境は国際がん研究機関(IARC)による発がん性リスク一覧ではグループ2A（ヒトに対する発がん性がおそらくある）に分類しており、米国国家毒性プログラムでも合金(cobalt–tungsten carbide: powders and hard metals)に発がん性があることを示している[7]。
脚注[編集]
- ^ Krawitz, Aaron D.; Reichel, Daniel G.; Hitterman, Richard (1989). “Thermal Expansion of Tungsten Carbide at Low Temperature”. Journal of the American Ceramic Society 72 (3): 515. doi:10.1111/j.1151-2916.1989.tb06169.x.
- ^ Elastic Properties and Young Modulus for some Materials
- ^ a b Pierson, Hugh O. (1992). Handbook of Chemical Vapor Deposition (CVD): Principles, Technology, and Applications. William Andrew Inc.. ISBN 0-8155-1300-3.
- ^ Lackner, A. and Filzwieser A. "Gas carburizing of tungsten carbide (WC) powder" アメリカ合衆国特許第6,447,742号 (2002)
- ^ Zhong, Y.; et al. (2011). “A study on the synthesis of nanostructured WC–10 wt% Co particles from WO3, Co3O4, and graphite”. Journal of Materials Science 46 (19): 6323. doi:10.1007/s10853-010-4937-y.
- ^ Sprince, NL.; Chamberlin, RI.; Hales, CA.; Weber, AL.; Kazemi, H. (Oct 1984). “Respiratory disease in tungsten carbide production workers”. Chest 86 (4): 549–57. doi:10.1378/chest.86.4.549. PMID 6434250.
- ^ “12th Report on Carcinogens”. National Toxicology Program. 2011年6月24日閲覧。
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