몰리브덴 은백색의 금속 원소로 연성과 가단성이 있으며 부식에 대한 저항성이 매우 높습니다. 4,753°F(2,623°C)로 모든 순수 원소 중 녹는점이 가장 높으며 강철 및 주철과 합금되어 강도, 인성, 내마모성 및 내식성을 향상시킵니다. 몰리브덴과 그 합금은 수많은 산업 분야에서 다양하게 활용되고 있습니다. 이 문서에서는 몰리브덴 금속 제품, 몰리브덴 화학 물질, 몰리브덴 합금 및 유용한 몰리브덴 소재를 만드는 데 관련된 제조 공정에 대해 살펴봅니다.
몰리브덴 금속
순수 몰리브덴 금속은 은백색으로 반짝이며 거울과 같은 외관을 가집니다. 몰리브덴의 경도는 5.5이고 비중은 10.22입니다. 몰리브덴은 고온의 작업 조건에서 성형성이 뛰어나 압연, 압출, 가공, 용접이 가능합니다.
몰리브덴 금속은 다양한 형태로 제공됩니다:
몰리브덴 분말
몰리브덴 분말은 삼산화몰리브덴 또는 몰리브덴산칼슘을 수소 가스로 환원하여 생산합니다. 그런 다음 결과 분말을 고체 형태로 응축합니다. 몰리브덴 분말은 금형 사출, 용사 코팅, 마찰 재료, 야금 첨가제 및 전도성 응용 분야에 사용됩니다.
몰리브덴 시트, 플레이트 및 호일
몰리브덴은 압연하여 시트, 판재 또는 호일 형태로 가공할 수 있습니다. 몰리브덴 시트는 일반적으로 두께가 0.5~2.0mm이고 판재는 두께가 2mm 이상입니다. 몰리브덴 호일은 두께가 0.5mm 미만입니다.
이러한 몰리브덴 금속 제품은 매우 높은 온도나 부식성이 강한 조건에서 사용됩니다. 용광로 부품, 로켓 노즐, 용접 전극, 진공 튜브, 마이크로파 캐비티 플레이트 등이 대표적입니다.
몰리브덴 로드 및 와이어
몰리브덴 로드와 와이어의 직경은 0.5mm에서 300mm입니다. 작은 직경의 몰리브덴 와이어는 전구 및 진공관의 필라멘트 지지대로 자주 사용됩니다. 더 큰 직경의 로드와 와이어는 최대 1,800°C의 온도를 견딜 수 있는 용광로 권선 및 발열체에 사용됩니다.
몰리브덴 패스너
몰리브덴 너트, 볼트, 나사, 와셔는 일반 강철 패스너가 열과 부식에 취약한 고온 환경에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 몰리브덴 패스너는 1,000°C가 넘는 온도에서도 강도를 유지하고 산화 및 크리프 변형에 저항합니다.
몰리브덴 화학 제품
몰리브덴 금속 생산 외에도 야금, 촉매, 윤활제, 안료 및 기타 응용 분야에 사용하기 위해 다양한 몰리브덴 화학 물질 및 화합물이 제조됩니다:
몰리브덴 산화물
삼산화몰리브덴(MoO3)은 몰리브데나이트 광석을 500~700°C에서 공기 중에서 로스팅하여 생산합니다. MoO3는 대부분의 몰리브덴 제품의 전구체로 사용되는 백색 결정성 분말입니다. 산업적으로 생산되는 다른 몰리브덴 산화물로는 MoO2와 Mo2O5가 있습니다.
이황화 몰리브덴
이황화몰리브덴(MoS2)은 몰리브덴과 황을 반응시켜 만든 검은색 분말입니다. 특히 액체 윤활제가 효과가 없는 고온 또는 진공 조건의 환경에서 중요한 산업용 고체 윤활제입니다. MoS2는 촉매 및 안료로도 사용됩니다.
몰리브덴
몰리브덴산나트륨(Na2MoO4)과 몰리브덴산암모늄((NH4)2MoO4)은 몰리브덴산음이온(MoO42-)을 함유하는 수용성 화합물입니다. MoO3와 알칼리를 반응시켜 생성됩니다. 몰리브데이트는 비료에서 몰리브덴 영양을 공급하고 수처리에서 부식을 억제합니다.
염화몰리브덴
염화몰리브덴(MoCl5)은 기상 증착 및 금속-유기 화학 기상 증착(MOCVD)을 통해 금속 코팅 및 분말을 생산하는 데 사용되는 휘발성 액체 또는 고체입니다.
몰리브덴 합금
몰리브덴은 귀중한 합금 특성을 가지고 있으며 강철, 철, 니켈, 크롬과 같은 다른 금속에 첨가되어 특정 특성을 향상시킵니다:
탄소 및 저합금 강재
강철에 소량의 몰리브덴(0.15-1.0%)을 첨가하면 경화성, 인장 강도, 인성 및 마모, 크리프 및 부식에 대한 저항성이 향상됩니다. 몰리브덴 강은 고온 서비스 및 기타 까다로운 응용 분야에서 우수한 성능을 발휘합니다.
스테인리스 스틸
몰리브덴은 스테인리스강의 내식성을 향상시킵니다. 탄화물 침전으로부터 미세 구조를 안정화하고, 크롬 함량이 상대적으로 낮은 경우에도 내공극성을 유지하며, 염화물 응력 부식 균열에 대한 저항성을 향상시킵니다.
공구강
공구강에 함유된 몰리브덴은 사용 중 고온에서도 경도를 유지하고 형상을 유지할 수 있게 해줍니다. 몰리브덴 열간 가공 공구강은 열간 단조, 다이캐스팅 및 압출 분야에서 강도와 경도가 높습니다.
주물 다리미
주조 아이언에 0.15~0.8%의 몰리브덴을 소량 첨가하면 인장 강도와 충격 및 내식성이 향상되고 취성은 감소합니다. 몰리브덴 화이트 아이언은 내마모성과 내마모성이 뛰어납니다.
초합금
니켈 기반 초합금은 고온 강도, 용접성 및 크리프 저항성을 위해 몰리브덴에 의존합니다. 몰리브덴이 포함된 초합금은 제트 엔진과 육상 발전 터빈의 고온 구간에서 성능을 발휘할 수 있습니다.
기타 몰리브덴 합금
몰리브덴은 또한 망간, 크롬, 텅스텐과 같은 합금의 전기 전도도 및 가공성과 같은 특성을 향상시킵니다. 비정질 몰리브덴 기반 합금은 내식성이 높습니다.
생산 프로세스
몰리브덴 광석을 유용한 금속 제품으로 전환하려면 일련의 생산 공정이 필요합니다:
채굴 및 집중
몰리브덴의 유일한 주요 광물 공급원은 몰리브데나이트(MoS2)입니다. 몰리브데나이트 광석은 일반적으로 노천 또는 지하 채굴 방식으로 채굴됩니다. 분쇄, 분쇄 및 부양 기술을 통해 다운스트림 처리를 위한 몰리브덴 광물 정광이 생산됩니다.
로스팅
기술용 삼산화 몰리브덴은 농축 몰리브덴 광석을 500~700°C에서 공기 또는 산소로 로스팅하여 생산합니다. 이렇게 하면 황화물 광석이 산화되어 MoO3로 환원되고 이후 원소 몰리브덴 분말로 환원됩니다.
감소
몰리브덴 금속 분말은 약 1,100°C의 온도에서 삼산화몰리브덴을 수소 가스로 환원하여 만들어집니다. 그런 다음 분말을 몰리브덴 금속 모양으로 압축하거나 더 응집하여 더 큰 잉곳으로 융합할 수 있습니다.
녹는
진공 아크 재용융 또는 전자빔 용융 기술은 몰리브덴 분말을 압연, 압출 및 단조에 적합한 고체 잉곳으로 정제하고 통합합니다. 99.95% 이상의 고순도 수준을 달성할 수 있습니다.
변형
압출, 단조, 압연 및 인발과 같은 다양한 열간 또는 냉간 성형 작업은 몰리브덴 잉곳을 로드, 와이어, 플레이트, 시트, 포일 및 튜브와 같은 밀 제품으로 변형합니다. 변형 단계 사이에 어닐링이 필요할 수 있습니다.
가공
몰리브덴 제품은 선삭, 드릴링, 밀링, 연삭 및 기타 절삭 방법을 사용하여 최종 부품으로 정밀 가공할 수 있습니다. 몰리브덴의 경도 때문에 방전 가공(EDM)이 필요한 경우가 많습니다.
가입하기
용접, 브레이징 및 납땜 방법은 복잡한 몰리브덴 어셈블리를 제작하는 데 사용됩니다. 전자빔 용접은 왜곡과 산화를 최소화하면서 몰리브덴 부품을 접합하는 데 유리합니다.
코팅
내식성을 향상시키기 위해 몰리브덴을 니켈, 무전해 니켈 또는 크롬 코팅으로 전기 도금할 수 있습니다. 몰리브덴 표면에는 아노다이징 또는 인산염 처리와 같은 변환 코팅도 적용됩니다.
애플리케이션
몰리브덴 제품은 몰리브덴의 극한 융점, 고온에서의 강도, 마모 및 부식에 대한 내성, 열 전도성 및 기타 유익한 특성으로 인해 현대 기술 전반에 걸쳐 보편적으로 사용되고 있습니다:
강철 및 주철
몰리브덴의 주요 용도는 스테인리스강, 공구강, 고강도 저합금(HSLA) 강 및 주철의 합금제로서 다양한 산업 분야에 걸쳐 사용됩니다. 몰리브덴은 파이프 라인, 건설, 발전 및 자동차와 같은 응용 분야에서 강철의 특성과 성능을 향상시킵니다.
화학 및 석유화학
몰리브덴 함유 스테인리스강과 니켈 합금은 화학 공장 및 정유 공장의 부식성 환경에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 이황화 몰리브덴과 같은 몰리브덴 촉매는 플라스틱, 폴리머, 용매 및 기타 화학 물질 생산에서 중요한 반응을 주도하기도 합니다.
항공우주
몰리브덴의 고온 강도는 블레이드, 패스너, 배기 매니폴드, 노즐과 같은 항공기 엔진 부품에 이상적입니다. 또한 열팽창 계수가 낮아 우주선에도 적합합니다.
전기 및 전자
몰리브덴의 전기 전도성과 내열성은 전력망 튜브, 음극선관 그리드, 마이크로파 튜브, 용접 전극 및 1,500°C 이상의 온도에서 작동하는 기타 진공관 요소에 활용됩니다.
유리 제조
몰리브덴은 용융 유리에 대한 내성이 있으며 유리 용해로와 교반기, 배관, 전극 홀더, 섬유 부싱과 같은 기계 부품에 사용됩니다. 또한 몰리브덴은 전이 금속 산화물을 함유한 착색제를 사용하여 유리 조성물에 산화 저항성을 제공합니다.
윤활유
몰리브데나이트(MoS2)는 액체 윤활제가 분해되는 고온에서 효과적인 일반적인 건식 윤활제입니다. 자동차 및 산업 분야에서 기계 가공 표면을 보호하고 움직이는 부품 간의 마찰을 줄이며 마모와 고착을 완화합니다.
안료 및 코팅
납 몰리브덴산염과 몰리브덴산염 오렌지/레드는 페인트, 플라스틱, 고무 및 세라믹에 색상과 부식 억제 기능을 제공하는 안료입니다. 기타 몰리브덴 화합물은 금속 장식용 코팅에 사용하면 광택과 광택을 부여합니다.
가격 책정
몰리브덴 가격은 시장 공급과 수요 역학 관계에 따라 변동합니다. 2022년 미국 딜러 산화몰리브덴에 대한 Platts 금속 주간 월평균 가격은 아래와 같습니다:
- 1월: $17.60/파운드
- 2월: $19.10/파운드
- 3월: $19.50/파운드
- 4월: $19.15/파운드
- 5월: $18.85/파운드
- 6월: $18.00/파운드
- 7월: $17.25/파운드
- 8월: $15.00/파운드
마이너 금속 몰리브덴 가격은 2005년에 38달러/파운드의 최고치를 기록한 후 2016년에 8달러/파운드로 하락했습니다. 현재 몰리브덴 가격은 15년 역사적 평균인 19.71달러/파운드보다 낮은 수준입니다. 석유 및 가스 부문의 상당한 몰리브덴 수요로 인해 가격이 견조하게 유지될 것으로 예상됩니다.
글로벌 프로덕션
미국 지질 조사국에 따르면 2021년 세계 몰리브덴 광산 생산량은 총 290,000톤에 달했습니다. 주요 몰리브덴 생산국은 다음과 같습니다:
- 중국: 110,000톤(전 세계 생산량의 38%)
- 칠레: 64,000톤(22%)
- 미국 38,000톤(13%)
- 페루: 20,000톤(7%)
- 멕시코: 15,000톤(5%)
전 세계 몰리브덴 공급의 주요 부분을 차지하는 기업으로는 Freeport-McMoRan(미국), Codelco(칠레), China Molybdenum Co. Ltd. (중국), 그루포 멕시코(멕시코), 앵글로 아메리칸(영국) 등이 있습니다.
재활용
몰리브덴의 재활용은 매년 상당한 양의 공급에 기여하고 있습니다. 스크랩 몰리브덴은 신제품 제조, 금속 가공 공정, 수명이 다한 부품 및 노후화된 자재에서 발생합니다.
몰리브덴 함량은 시트 클리핑, 바 엔드, 용접봉 스텁, 기타 고체 또는 선삭과 같은 다양한 형태의 스크랩에서 회수됩니다. 심지어 사용한 촉매도 재활용하여 몰리브덴 가치를 회수할 수 있습니다. 국제몰리브덴협회에 따르면 몰리브덴의 약 60%가 재활용 스크랩에서 공급된다고 합니다.
자주 묻는 질문
다음은 몰리브덴 제품에 대해 자주 묻는 질문에 대한 답변입니다:
몰리브덴 합금 사용의 주요 장점은 무엇인가요?
몰리브덴은 1,000°C 이상의 고온에서 강도, 경도, 인성 및 크리프 저항성을 향상시킵니다. 또한 내식성과 용접성도 향상됩니다. 이러한 특성 덕분에 몰리브덴 합금은 까다로운 응용 분야에 적합합니다.
몰리브덴에 크게 의존하는 산업은 무엇인가요?
몰리브덴의 주요 수요처는 건설, 자동차, 발전, 항공우주, 전자, 화학 산업입니다. 스테인리스 및 합금강 생산업체는 몰리브덴의 1차 사용처입니다.
몰리브덴 금속은 어떤 형태로 구매할 수 있나요?
몰리브덴 금속은 막대, 시트, 판재, 패스너, 와이어 및 가공 부품으로 시중에서 판매되고 있습니다. 분말 및 기타 몰리브덴 화합물은 코팅, 합금, 촉매 및 안료에 사용됩니다.
몰리브덴은 석유 산업에서 어떤 용도로 사용되나요?
몰리브덴 함유 스테인리스 및 저합금강은 시추 작업과 정유 공장의 거친 환경에서 내식성이 뛰어납니다. 황화 몰리브덴 촉매는 또한 원유를 더 가벼운 분획으로 정제하는 데 핵심적인 역할을 합니다.
몰리브덴으로 작업하는 데 비용이 많이 드나요?
몰리브덴의 높은 강도와 열전도율은 가공 및 제철 제품으로 성형하는 데 더 많은 에너지를 필요로 합니다. 몰리브덴의 용융 및 합금 공정 또한 상당한 전력을 소비합니다. 이러한 요인으로 인해 몰리브덴은 다른 금속보다 가격이 더 비쌉니다.
몰리브덴은 희소 자원인가요?
몰리브덴은 지각에 비교적 풍부하며 알려진 자원은 향후 수십 년 동안 수요를 초과할 것으로 예상됩니다. 추가적인 몰리브덴 공급은 고철과 사용 후 촉매의 재활용을 통해 이루어집니다. 가격은 변동이 있지만 몰리브덴의 가용성은 일반적으로 안정적입니다.
결론
몰리브덴은 다른 금속으로는 얻을 수 없는 특성을 제공하는 독특한 원소입니다. 몰리브덴 합금은 극한의 온도, 열악한 환경, 성능과 안전이 타협해서는 안 되는 미션 크리티컬 작업에 필수적입니다. 몰리브덴 제품은 현대 사회의 모든 영역에서 기술을 계속 발전시킬 것입니다. 이 금속 제조 역량과 적절한 재활용 프로토콜을 현명하게 활용하면 몰리브덴은 미래에도 오랫동안 접근 가능하고 지속 가능한 상태로 유지될 수 있습니다.