炭化タングステンとダイヤモンドはどちらが硬いか？

タングステンとダイヤモンドは、硬度、耐久性、外観に大きな違いがあります。純粋な炭素同素体であるダイヤモンドは、既知の材料の中で最も硬く、宝飾品や工業用切削工具に最適です。しかし、タングステンは、その極めて高い耐久性と高融点で知られ、主に電気的用途や頑丈な工具に使用されています。輝きは劣りますが、ダイヤモンドよりも手頃な価格です。

ダイヤモンドは「アダマント」とも呼ばれる。炭素元素からなる鉱物で、炭素の同素体である。

ダイヤモンドは自然界に存在する物質の中で最も硬い。しかし、炭化物と比較した場合、どちらの硬度が優れているのでしょうか？炭化タングステンとダイヤモンドのどちらが硬いかについて説明しよう。

炭化タングステンが硬いことは多くの人が知っている。超硬合金を加工した製品は、硬度、耐久性、耐摩耗性が格段に向上します。

多くの人は、さまざまな物質の硬度について強い概念を持っておらず、ダイヤモンドが最も硬い物質であることしか知らない。

実際、アダマントはダイヤモンドの別名に過ぎないので、炭化タングステンは確かにアダマントほど硬くはない。

炭化タングステンはダイヤモンドほど硬くはないが、それでもその硬度は非常に優れている。

タングステン鋼（硬質合金）は、高硬度、耐摩耗性、良好な強度、および靭性、耐熱性、耐食性、および一連の優れた特性、特にその高硬度と耐摩耗性は、500℃でもほとんど変化せず、1000℃でも依然として高硬度を維持しています。

タングステンカーバイド。 モース硬度 のモース硬度は約9から9.5で、最も硬い物質のひとつである。これと比較すると、ダイヤモンドのモース硬度は10であり、ダイヤモンドの硬度が最高の指標となる。

炭化タングステンはダイヤモンドほど硬くはないが、他の物理パラメータのいくつかはダイヤモンドよりもはるかに優れている。例えば、剛性は鋼の2倍に達し、ヤング率は約530～700GPaで、これも鋼の2倍である。

炭化タングステンが航空宇宙、石油・天然ガス、化学工学、流体制御、重機械などの分野で幅広く応用されているのは、その高い硬度と優れた他の特性のためである。

ダイヤモンドはまた、工芸品や工業製品など幅広い用途に使用されている。 切削工具などがある。グラファイトは高温高圧下で合成ダイヤモンドを形成することができる。

また、地質学や石油学など、工業的な利用も一般的である。 ボーリング ダイヤモンド、伸線用ダイヤモンドダイス、研磨用ダイヤモンド、ツルーイングダイヤモンド、ダイヤモンド入りガラスナイフ、硬度計ダイヤモンド圧子、工芸用ダイヤモンドなど。

炭化タングステンの特性と用途

炭化タングステンは粉末冶金の製品で、硬度と融点がともに高い炭素とタングステンの化合物に、コバルト（Co）、モリブデン（Mo）、ニッケル（Ni）などの結合材を加えて焼結したものである。

常温での硬度は78～82HRCに達し、850～1000℃の高温に耐え、切削速度は高速度鋼の4～10倍である。

しかし、衝撃靭性や曲げ強度は高速度鋼よりも著しく低く、ソリッド工具としては使用しにくい。

純粋な炭化タングステンは一般的に使用されていない。それは金属光沢とダイヤモンドに近い硬度を持つ黒色の六角形の結晶として表示されます。

熱と電気をよく通し、融点は2870℃、沸点は6000℃である。18℃における相対密度は15.63である。

炭化タングステンは、水、塩酸、硫酸に不溶ですが、硝酸とフッ化水素酸の混合物には簡単に溶ける。炭化タングステンにチタンやコバルトなどの金属を少量加えると、もろさが減少する。

炭化タングステン 鋼の切断 耐爆発性を向上させるために、炭化チタン、炭化タンタル、またはその両方の混合物を含むことが多い。炭化タングステンは化学的に安定している。

炭化タングステンでは、炭素原子が金属本来の格子を乱すことなくタングステン金属格子の隙間を埋め、格子間化合物を形成する。

炭化タングステンは高温での加工に適しており、切削工具、炉の構造材、ジェットエンジン、ガスタービン、ノズルなどに使用できる。

タングステンとダイヤモンド：どちらが硬い？

ダイヤモンドはタングステンよりも明らかに硬く、最も硬い天然物質としての地位を維持している。

炭化タングステンは、しばしばジュエリーのアプリケーションで単に "タングステン "と呼ばれ、全体的な硬度でダイヤモンドに次ぐ、最も硬い金属物質の一つとしてランクされています。炭化タングステンジュエリーの卓越した硬度は、鉱物の硬度のモース硬度で10倍の10Kゴールド、5倍のステンレス鋼、4倍のチタンを上回る、決定的な特徴です。

炭化タングステンは、タングステンと炭素原子からなる合金で、驚くべき硬度と安定性を示す。その硬度は、ダイヤモンドの完璧な10と比較して、モース硬度で8.5と9.5の間、一般的に測定し、ダイヤモンドのそれに近づきます。専門的に細工された場合、炭化タングステンジュエリーは、他の金属製のアクセサリーから離れてそれを設定し、独特の永続的な光沢を持っています。

タングステンカーバイドジュエリーの着用者は、多くの場合、材料の外観は、長時間の皮膚接触で改善されることに注意してください。多くの金属とは異なり、炭化タングステンは、元の外観を維持したり、時間をかけて強化された光沢を開発し、酸化に抵抗する。その極端な硬度と組み合わせることで、このユニークなプロパティは、レンダリングタングステンカーバイドは非常に日常の摩耗や損傷に耐性があります。この素材の耐久性は、目に見える損傷や劣化を示すことなく、ナイフのような鋭利な物体との接触や強酸への暴露に耐えることができるようなものです。

しかし、炭化タングステンは非常に硬く、傷に強い一方で、いくつかの柔らかい金属の靭性が欠けていることに注意することが重要です。これは、極端な応力の下で、タングステンカーバイドは、潜在的に特定の高衝撃アプリケーションで考慮されるべき特性、変形ではなく、クラックや粉砕することができることを意味します。

タングステン鋼 vs ダイヤモンド：どちらが硬い？

ダイヤモンドはタングステン鋼よりも硬く、天然素材の硬度の頂点に立つ。

炭化タングステンまたは超硬合金としても知られるタングステン鋼は、主にコバルトマトリックスと結合した炭化タングステン（WC）粒子からなる複合材料です。この組成は、一般的に89～95HRA（ロックウェルAスケール）、またはモース硬度で約9.0～9.5の硬度を示します。タングステン鋼の卓越した硬度は、炭化タングステン結晶の共有結合とコバルト結合剤の結合特性に由来します。この組み合わせにより、高い耐摩耗性、熱安定性、圧縮強度が得られ、様々な産業における切削工具、摩耗部品、高性能部品に最適です。

印象的な硬度にもかかわらず、タングステン鋼は、そのセラミックのような性質のために、いくつかの脆さを示しています。この特性は、耐衝撃性や延性を必要とする場面での応用を制限する。タングステン鋼は、炭化物の粒度、コバルト含有量、他の炭化物（炭化チタン、炭化タンタルなど）の添加量を調整することで、材料の組成を微調整することができます。

対照的に、ダイヤモンドは素材の硬度の頂点に位置する。モース硬度ではダイヤモンドは最大硬度10を示し、ヌープ硬度では結晶方位によって7000から10000KHN（ヌープ硬度数）の絶対硬度を示します。この驚異的な硬度は、ダイヤモンドのユニークな結晶構造、すなわち、炭素原子の三次元ネットワークに起因するもので、各炭素原子は四面体配置で他の4つの原子と共有結合しています。この構成により、極めて剛性の高い安定した格子が形成され、ダイヤモンドの比類ない硬度やその他の驚くべき特性が説明されています。

ダイヤモンドの極めて高い硬度は、卓越した耐摩耗性と切削能力につながり、精密切削工具、研磨材、耐摩耗性コーティングなどの工業用途で非常に貴重なものとなっています。硬度だけでなく、ダイヤモンドには他にも特筆すべき特徴があります：

1. 高い熱伝導率（銅の5倍）
2. 純粋な状態で優れた電気絶縁性
3. 光学的透明性と高屈折率
4. ほとんどの試薬に対して化学的不活性

天然ダイヤモンドが地球のマントルの高温高圧下で形成されるのに対し、合成ダイヤモンドは高圧高温（HPHT）合成や化学気相成長（CVD）など、さまざまな方法で製造することができる。これらの技術は、工業用ダイヤモンドの入手可能性に革命をもたらし、最先端技術におけるダイヤモンドの応用に新たな道を開いた。

ダイヤモンドが最も硬い天然素材である一方で、その完全な劈開面により、特定の条件下では脆くなることがあることは注目に値する。この性質を利用したのが、ダイヤモンドの切断と成形加工です。

結論として、タングステン鋼は最も硬い人工材料のひとつであるが、硬度の点ではダイヤモンドがそれを大きく上回り、既知の天然物質の中で最も硬い物質としての地位を固めている。

ダイヤモンドの生産分布

ダイヤモンドは世界的に採掘されており、30カ国以上がダイヤモンド資源を保有している。世界の年間生産量は平均約1億3,000万カラット。ダイヤモンド産出国のトップ5は、ロシア、ボツワナ、コンゴ民主共和国、オーストラリア、カナダで、合計すると世界のダイヤモンド産出量の約75%を占めています。

ロシアはシベリアに大きな鉱床を有し、世界の生産量をリードしている。高品質のダイヤモンドで知られるボツワナは、産出額で第2位である。コンゴ民主共和国は産出量では第3位だが、主に工業用グレードのダイヤモンドを産出する。かつて主要生産国であったオーストラリアは、減少傾向にあるものの、依然として重要な地位を占めている。比較的新しく参入したカナダは、倫理的に調達された高品質のダイヤモンドで知られ、急速に主要プレーヤーとなった。

その他の注目すべきダイヤモンド産出国には、南アフリカ（歴史的に重要）、アンゴラ、ナミビア、ジンバブエ、タンザニア、シエラレオネ、レソト、ブラジルがある。レソトの大粒で高品質な石からブラジルのカラーダイヤモンドまで、これらの国々はそれぞれユニークな特徴を世界のダイヤモンド市場に提供しています。

世界のダイヤモンド産業は、採掘だけでなく、カッティングセンターやポリッシュセンターにも及んでいます。世界の主なダイヤモンド加工拠点は以下の通り：

1. インドのスラート：世界最大のダイヤモンド・カット＆ポリッシュ・センターで、世界のダイヤモンドの約90%を加工。
2. ベルギーのアントワープ：世界のダイヤモンドの首都」として知られ、世界のカット・ダイヤモンドの約50%を取り扱う。
3. イスラエル、テルアビブより大きく、より価値の高いダイヤモンドのカットで有名。
4. ニューヨーク（米国）：ダイヤモンド取引と特殊カッティングの一大中心地。
5. アラブ首長国連邦のドバイ：ダイヤモンドの原石および研磨品の取引において、急速に重要性を増している新興の拠点。

アントワープの名声は、何世紀にもわたる伝統、高度なカッティング技術、そしてダイヤモンド・カッティングにおける卓越した品質と精度の代名詞である「アントワープ・カット」ブランドに由来する。

ダイヤモンドの生産と加工の世界的な分布は、地質学的要因、技術の進歩、経済政策、市場の需要の変化などに影響される業界の複雑なサプライチェーンを反映している。