なぜタングステンが発熱体として使用されないのですか?主な制限の説明

タングステンは、すべての金属の中で最も高い融点や高い引張強度などの優れた特性にもかかわらず、いくつかの重大な制限があるため、多くの用途で発熱体として一般的に使用されていません。これらには、脆化、機械的衝撃および熱衝撃、高温での酸化に対する感受性が含まれます。タングステンは、500°C を超える温度での酸化を防ぐために、真空または不活性雰囲気などの制御された環境で操作する必要があります。さらに、その脆さと特殊な温度制御システムの必要性により、ニクロムやカンタルなどの他の材料と比較して、一般的な加熱用途には実用的ではありません。

重要なポイントの説明:

脆化と衝撃に対する感受性:
- タングステンの発熱体は、特に冷間始動時に脆化する傾向があります。この脆さは応力や熱衝撃下で機械的故障を引き起こす可能性があり、急激な温度変化が一般的な用途には適していません。
- タングステン要素を徐々に加熱するには、ランプ温度制御システムが必要ですが、これにより加熱システムが複雑になり、コストが増加します。
高温での酸化:
- タングステンは、空気中で 500°C (932°F) 以上の温度で急速に酸化します。この酸化により材料が劣化し、寿命と効率が低下する可能性があります。
- 酸化を防ぐために、タングステン発熱体は真空または不活性ガス環境で使用する必要があり、多くの産業環境での適用が制限されます。
高い融点と熱安定性:
- タングステンは、すべての金属の中で最も高い融点を持ち、3422°C (6192°F) であり、非常に高温の用途に最適です。
- ただし、この特性は、酸化と脆化を制御できる真空炉などの特殊な環境でのみ有益です。
特殊な環境でのアプリケーション:
- タングステンメッシュ発熱体は、主に高温熱処理および加工用の真空タングステン炉で使用されます。最大 2400°C の温度に耐えることができ、正確な温度制御と長寿命を実現します。
- これらの特殊な用途でのタングステンの使用は、汎用加熱への適性よりもニッチな役割を強調しています。
他の発熱体との比較:
- ニクロムやカンタルなどの材料は、耐酸化性、使いやすさ、低コストのため、発熱体としてより一般的に使用されています。
- これらの材料はタングステンと同レベルの環境制御を必要としないため、幅広い用途にとってより実用的です。
産業用途におけるタングステンの役割:
- タングステンは、高温での硬度と強度により、工具、穴あけ、建設業界で使用される高速度鋼や超硬タングステンカーバイドの製造に貴重なものとなっています。
- タングステンはこれらの用途では優れていますが、発熱体としての限界により、より広範な加熱用途での使用が制限されています。

要約すると、タングステンは特定の高温で特殊な用途に不可欠となる顕著な特性を備えていますが、その脆さ、酸化しやすさ、および制御された環境の必要性により、発熱体としての一般的な使用には適していません。タングステンの用途の詳細については、次のトピックを参照してください。タングステンボート。

概要表:

キーの制限	説明
脆化のしやすさ	応力や熱衝撃を受けると脆くなり、機械的故障が発生しやすくなります。
高温での酸化	500℃を超えると急速に酸化するため、真空または不活性ガス環境が必要です。
高融点	極端な温度に最適ですが、特殊な環境でのみ使用できます。
特殊なアプリケーション	一般的な加熱ではなく、高温処理用の真空炉に使用されます。
他の材質との比較	一般的な使用には、コストと容易さの点でニクロムとカンタルの方が実用的です。