タングステンの板材ができるまで
komatsu— 鉱石から板になるまでの全体像 —
タングステンの板材がどのように作られるかを、鉱石から粉末冶金・圧延・仕上げまでをわかりやすく紹介します。
全体フロー
鉱石（重石）
→ 選鉱（砕く・分ける）
→ 湿式製錬（薬液で溶かす・不純物を除く）
→ APT結晶（アンモニウム・パラタングステン酸）
→ 酸化タングステン（WO₃）
→ 水素還元 → タングステン粉末（W）
→ 粉末冶金（成形・焼結）
→ 鍛造・熱間圧延
→ 冷間圧延・中間焼鈍（厚み合わせと靭性確保）
→ 仕上げ（矯正・研磨・検査）
→ 板材出荷
1. 鉱石：出発点は「重石（じゅうせき）」
地中から採れるタングステン鉱石の主役は2種類。
- 灰重石（かいじゅうせき）＝Scheelite：CaWO₄
- 鉄マンガン重石＝Wolframite： (Fe,Mn)WO₄
これらを破砕して粒度を整え、比重差や浮選でタングステン濃度の高い精鉱にします（＝選鉱）。
2. 湿式製錬：溶かして、選んで、もう一度固める
精鉱をアルカリ（Na₂CO₃やNaOH）で浸出し、**タングステン酸塩（主にNa₂WO₄）として溶液へ。
溶液を段階的に不純物除去（沈殿・溶媒抽出・イオン交換など）し、清浄化します。
次にアンモニアを加えてAPT（アンモニウム・パラタングステン酸）**として結晶化・回収。
3. 焼成と還元：粉末をつくる
APTを焼成して酸化タングステン（WO₃）に。
続いて水素雰囲気中で段階還元し、金属タングステン粉末（W粉）を得ます。
粉末の粒径・粒子形状・酸素量（O）が、後の焼結密度や加工性を決めます。
4. 粉末冶金：固まり（ビレット）をつくる
得られたW粉を金型で成形し、焼結してビレット/スラブにします（通常は真空または水素雰囲気）。
必要に応じて**等方圧加圧（CIP）**を使い、均一な緻密化を狙います。
5. 熱間鍛造・熱間圧延：厚塊を板のタネへ
焼結スラブを高温（例：1,200℃以上の高温域）で鍛造し、内部欠陥を圧着・繊維化。
続いて熱間圧延で板の元厚に落としていきます。
タングステンは**融点3,422℃**と超高融点。溶解鋳造ではなく、粉末冶金→塑性加工が基本ルートになるのはこのためです。
6. 冷間圧延と中間焼鈍：厚みと靭性のバランス取り
ある程度まで薄くできたら、冷間圧延で寸法精度・表面状態を整えます。
そのままだと加工硬化で脆くなるため、適宜中間焼鈍（真空や水素雰囲気での再結晶・応力除去）を挟み、さらに冷間圧延……という「圧延—焼鈍」のサイクルを繰り返して狙いの厚みに到達します。
用途に応じて、再結晶状態（柔らかく加工性◎）か、加工硬化を残した状態（強度◎）かを選びます。
7. 仕上げ：外観も中身も検査して完成
超音波探傷や渦流探傷、表面欠陥検査、成分分析（O・C・N・金属不純物）等で品質を保証して出荷となります。
用途によっては**真空脱ガス（真空アニール）**でガス成分をさらに抜くこともあります。
よくある誤解と補足
- 「溶かして鋳造」するの？
いいえ。タングステンは超高融点で鋳造が現実的でないため、粉末冶金＋塑性加工が王道です。 - 「板厚はどこまでいける？」
メーカーや設備により幅がありますが、**薄板（0.1mm級）〜厚板（数mm〜十数mm）**まで対応例があります。 - 「脆いのでは？」
粉末性状、焼結密度、圧延条件、再結晶粒の制御しだい。適切な中間焼鈍と不純物管理で、靭性・延性は大きく変わります。 - 「リサイクルは？」
タングステンスクラップ（超硬くずや加工端材）は**再溶解ではなく再製錬（APTルートへ戻す）**が一般的。資源・コスト双方の観点で重要です。
用語メモ
- 灰重石（Scheelite）：カルシウム系のタングステン鉱石（CaWO₄）。
- 鉄マンガン重石（Wolframite）：鉄・マンガン系のタングステン鉱石。
- APT（アンモニウム・パラタングステン酸）：精製の要。これを基点に高純度化が進む。
- 水素還元：WO₃を金属Wに戻す工程。粉末の性状決定因子。
- 焼結：粉末を固めて密度を上げる熱処理。
- 再結晶：加工で歪んだ結晶が高温で新しい等軸粒に生まれ変わる現象。粒度管理がカギ。
まとめ：板材品質は「粉末」と「温度史」で決まる
タングステン板の出来映えは、①粉末の質（粒子・不純物）、②焼結から圧延・焼鈍に至る温度と変形の履歴（温度史）、③検査とロット安定化で決まります。
鉱石からAPT、粉末、焼結、圧延、焼鈍、仕上げまで、どの段階も最終特性に直結。だからこそ「どの工程で何を狙い、何を抑えるか」を見える化することが、安定した板材づくりの近道です。
