Otkriće tantala datira iz 1802. Prvi ga je svijetu predstavio znanstvenik A. G. Ekeberg. Otkrio je dva minerala u Finskoj i Švedskoj. Ta je tvar bila prisutna u njihovom sastavu. Međutim, tada ga nije bilo moguće posebno izdvojiti. Upravo zbog tako velike složenosti njegovog dobivanja u čistom obliku, dobio je ime po jednom od junaka mitova stare Grčke. Danas je ovaj element pronašao svoju široku primjenu u mnogim industrijama.
Tantal spada u kategoriju metala. Ima srebrno-bijelu nijansu. Izgledom pomalo podsjeća na olovo jer na sebi ima jak oksidni film.
Ovaj metal spada u kategoriju onih koji se rijetko nalaze u prirodi. Do danas je poznato samo dvadeset minerala tantala. Međutim, postoji još šezdeset minerala koji sadrže ovaj metal. Uz njega, niobij je nužno prisutan u takvim mineralima. Ima slična kemijska svojstva.
Ležišta tantala
Tantalove rude su vrlo rijetke.
Međutim, najveći od njih nalaze se u zemljama kao što su:
- Egipat,
- Francuska,
- Tajland,
- Australija,
- Mozambik.
Najveća svjetska ruda tantala nalazi se u Greenbushu u Australiji.
Tantal ima visoko talište. Ima više od tri tisuće Celzijevih stupnjeva. Vrelište ovog metala prelazi pet tisuća Celzijevih stupnjeva. Svojstva tantala također su predstavljena drugim karakteristikama. Ova tvar ima prilično čvrstu strukturu. Međutim, metal ima visoku razinu duktilnosti. U ovom parametru usporedivo je sa zlatom. Izvrstan je za strojnu obradu proizvoda. Zahvaljujući njemu možete izraditi najfinije vrste žice ili ploča za završnu obradu proizvoda.
Tantal spada u kategoriju nisko aktivnih metala. Njegova stopa oksidacije pod utjecajem zraka je prilično niska. Na zraku se podvrgava oksidaciji samo ako njegova temperatura dosegne 250 stupnjeva Celzijusa.
Stol. Karakteristike tinjčevih kondenzatora na bazi polikarbonata, polistirena i tantala.
U početku se u industriji ovaj metal koristio samo za izradu tanke žice za proizvodnju poznatih žarulja sa žarnom niti. Danas se tantal koristi prilično široko. Koristi se za proizvodnju industrijskih i kućanskih predmeta, te u stvaranju novih vrsta oružja u vojnoj industriji.
Metal kao što je tantal nezamjenjiv je u proizvodnji predmeta i opreme koji su otporni na koroziju. Osim toga, mnogi od ovih proizvoda imaju visoku razinu otpornosti na toplinu.
U medicinskoj industriji, uporaba tantala dugo se smatrala normom. Folija i žica od ovog jedinstvenog materijala koriste se za vraćanje aktivnosti tkiva i živaca pacijenata. Također se aktivno koriste za šivanje žrtve.
Zbog čvrstoće tantala počeo se koristiti za proizvodnju svemirskih letjelica. Tantalov berilid ima izvrsnu otpornost na oksidaciju na zraku.
Ovaj metal pronašao je svoju primjenu u metalurškoj industriji. Koristi se za proizvodnju tvrdih legura za obradu metala. Mješavina tantalovih i volframovih karbida koristi se za izradu tvrdih legura koje se mogu koristiti za bušenje rupa u najizdržljivijim materijalima, kao što su kamenje i kompoziti.
Ovaj materijal je stekao veliku popularnost u vojnoj industriji. Uz njegovu pomoć stvara se streljivo koje ima visoku razinu izdržljivosti. Gotovo ih je nemoguće probiti. Metal se koristi u laboratorijima Ministarstva unutarnjih poslova za izradu nuklearnog oružja.
Australija ima najveće rezerve tantala. Upravo se ova država s pravom smatra vodećim u proizvodnji ove tvari.
Važno: Naša zemlja također ima priliku rudariti tantal. Međutim, postoji niz poteškoća koje se objašnjavaju nedostupnošću ležišta.
Proizvodnja tantala u Rusiji
U našoj zemlji veliki dio proizvodnje tantala već leži na ramenima tvornice magnezija Solikamsk. Ovdje se ovaj metal dobiva iz koncentrata loparita. U pogon dolaze iz ležišta Lovozero. U nekim se slučajevima u tu svrhu koriste uvezene sirovine, koje predstavljaju tvari poput rutila, kolumbita, tantalita, struverita.
Lideri u proizvodnji tantala su Sjedinjene Američke Države, Kina i Japan. U svijetu postoji oko četrdeset tvrtki koje proizvode materijale poput tantala. Najveća tvrtka koja proizvodi ovaj metal je tvrtka iz Sjedinjenih Američkih Država Cabot Corporation. Njegove podružnice otvorene su u različitim zemljama svijeta.
Cijena tantala po gramu nije dosta visoka. U prosjeku proizvođači prodaju jedan gram tantala za pola dolara. Kilogram danas košta više od tisuću dolara.
Članci na temu
Protupožarna zaštita metalnih konstrukcija
Nije tajna da metal nije zapaljiv. Međutim, unatoč tome, izloženost visokim temperaturama dovodi do promjene njegove tvrdoće, zbog čega metal postaje mekan, fleksibilan i kao rezultat toga sposoban za deformacije. Sve su to razlozi zbog kojih dolazi do gubitka nosivosti metala, što može uzrokovati urušavanje cijele zgrade ili njezinog pojedinog dijela tijekom požara. Bez sumnje, ovo je vrlo opasno za ljudski život. Kako bi se to spriječilo, tijekom izgradnje koriste se različiti spojevi koji mogu učiniti metalne konstrukcije otpornijima na visoke temperature.
Tantal je pametan izbor za sve primjene gdje je potrebna visoka otpornost na koroziju. Iako tantal nije plemeniti metal, usporediv je po svojoj kemijskoj stabilnosti. Osim toga, tantal se može lako oblikovati čak i na temperaturama ispod sobne zbog svoje kubične kristalne strukture usredotočene na tijelo. Tantalova visoka otpornost na koroziju čini ga vrijednim materijalom za korištenje u raznim kemijskim okruženjima. Koristimo naš "nepopustljivi" materijal, na primjer, za izmjenjivače topline za sektor instrumenata, posude za punjenje za konstrukciju peći, implantate za medicinsku tehnologiju i komponente kondenzatora za elektroničku industriju.
Zajamčena čistoća
Možete biti sigurni u kvalitetu naših proizvoda. Naše proizvode od tantala izrađujemo sami - od metalnog praha do gotovog proizvoda. Kao početni materijal koristimo samo najčišći prah tantala. Na taj način jamčimo vam izuzetno visoku čistoću materijala.
Jamčimo kvalitetu čistoća sinterovanog tantala - 99,95 % (čistoća metala bez niobija). Prema kemijskim analizama rezidualni sadržaj sastoji se od sljedećih elemenata:
| Element | Standardni maks. vrijednost [µg/g] | Zajamčeno max. značenje [µg/g] |
|---|---|---|
| Fe | 17 | 50 |
| Mo | 10 | 50 |
| Nb | 10 | 100 |
| Ni | 5 | 50 |
| Si | 10 | 50 |
| Ti | 1 | 10 |
| W | 20 | 50 |
| C | 11 | 50 |
| H | 2 | 15 |
| N | 5 | 50 |
| O | 81 | 150 |
| CD | 5 | 10 |
| Hg* | -- | 1 |
| Pb | 5 | 10 |
Jamčimo kvaliteta čistoće tantala dobiven taljenjem - 99,95 % (čistoća metala bez niobija) Prema kemijskoj analizi rezidualni sadržaj sastoji se od sljedećih elemenata:
| Element | Tipična vrijednost max. [µg/g] | Zajamčena vrijednost [µg/g] |
|---|---|---|
| Fe | 5 | 100 |
| Mo | 10 | 100 |
| Nb | 19 | 400 |
| Ni | 5 | 50 |
| Si | 10 | 50 |
| Ti | 1 | 50 |
| W | 20 | 100 |
| C | 10 | 30 |
| H | 4 | 15 |
| N | 5 | 50 |
| O | 13 | 100 |
| CD | -- | 10 |
| Hg* | -- | 1 |
| Pb | -- | 10 |
Prisutnost Cr(VI) i organskih nečistoća uklanja se procesom proizvodnje (višestruka toplinska obrada na temperaturama iznad 1000 °C u atmosferi visokog vakuuma). * Početna vrijednost.
Materijal s posebnim talentima
Kao što su svojstva našeg tantala jedinstvena, tako su jedinstvena i područja njegove primjene u industriji. U nastavku ćemo ukratko predstaviti dva od njih:
Individualno odabrana kemijska i električna svojstva.
Zbog svoje iznimno fine mikrostrukture, tantal je idealan materijal za proizvodnju ultratankih žica s besprijekornom, iznimno čistom površinom za korištenje u tantalskim kondenzatorima. Kemijska, električna i mehanička svojstva takve žice možemo odrediti s visokim stupnjem točnosti. Na taj način svojim kupcima osiguravamo individualno odabrana i stabilna svojstva komponenti koje stalno razvijamo i poboljšavamo.
Izvrsna postojanost i visoka duktilnost na hladnom
Izvrsna izdržljivost u kombinaciji s izvrsnom sposobnošću oblikovanja i zavarljivosti čini tantal idealnim materijalom za izmjenjivače topline. Naši izmjenjivači topline od tantala iznimno su stabilni i otporni na širok raspon agresivnih okruženja. Uz dugogodišnje iskustvo u obradi tantala, također možemo proizvesti složene geometrije koje će točno odgovarati vašim zahtjevima.
Čisti tantal ili legura?
Naš tantal optimalno pripremamo za svaku primjenu. Upotrebom raznih legirajućih elemenata možemo promijeniti sljedeća svojstva volframa:
- fizička svojstva(npr. talište, tlak pare, gustoća, električna vodljivost, toplinska vodljivost, toplinsko širenje, toplinski kapacitet)
- mehanička svojstva(npr. čvrstoća, mehanizam sloma, duktilnost)
- kemijska svojstva(npr. otpornost na koroziju, sposobnost nagrizanja)
- obradivost(npr. obradivost, sposobnost oblikovanja, zavarljivost)
- strukturu i karakteristike rekristalizacije(npr. temperatura rekristalizacije, krtost, učinak starenja, veličina zrna)
I to nije sve: koristeći naše posebne proizvodne tehnologije, možemo promijeniti različita druga svojstva tantala u širokom rasponu. Rezultat: dvije različite tehnologije proizvodnje tantala i legure s različitim svojstvima, precizno prilagođene zahtjevima određene primjene.
Tantal proizveden sinterovanjem (TaS).
Čisti sinterirani tantal i čisti talni tantal imaju sljedeće opće karakteristike:
- visoko talište od 2996 °C
- izvrsna duktilnost na hladnom
- rekristalizacija na temperaturama od 900 do 1450 °C (ovisno o stupnju deformacije i čistoći)
- izvrsna otpornost u vodenim otopinama i rastaljenim metalima
- supravodljivost
- visoka razina biološke kompatibilnosti
Kada je posao izuzetno težak, naš sinterirani tantal će pomoći: zahvaljujući našem procesu metalurgije praha sinterirani tantal, (TaS) ima izrazito finu zrnastu strukturu i visoku čistoću. U tom smislu, materijal je drugačiji najviši kvalitet površine i dobra mehanička svojstva.
Za koristiti u kondenzatorima Preporučujemo jednu od naših varijanti tantala s izuzetno visokom kvalitetom površine ( Tak). Ovaj tantal se koristi u obliku žice u tantalskim kondenzatorima. Visoki kapacitet, mala struja curenja i mali otpor mogu se jamčiti samo ako se koristi žica koja nema nedostataka i nečistoća.
Rastopljeni tantal (TaM)
Ne trebate uvijek najbolje od najboljih. Tantal dobiven taljenjem, (TaM), u pravilu, ekonomičnije u proizvodnji od sinterovanog tantala, a njegova je kvaliteta dostatna za mnoge primjene. Međutim, ovaj materijal nije tako fino zrnat i ujednačen kao sinterirani tantal. Samo nas kontaktirajte. Rado ćemo vas savjetovati.
Stabilizirani tantal (TaKS)
Mi legiramo naš sinterirani stabilizirani tantal sa silicijem, koji sprječava rast zrna čak i pri visokim temperaturama. To čini naš tantal prikladnim za upotrebu čak i na ekstremno visokim temperaturama. Finozrnata mikrostruktura ostaje stabilna čak i nakon žarenja na temperaturama do 2000 °C. Ovaj proces omogućuje materijalu da zadrži svoja izvrsna mehanička svojstva, kao što su njegova duktilnost i čvrstoća. Stabilizirani tantal u obliku žice ili ploča idealan je za proizvodnju tantalovih anoda sinteriranjem ili za upotrebu u sektoru izgradnje peći.
Tantal-volfram (TaW) ima dobra mehanička svojstva i izvrsnu otpornost na koroziju. Čistom tantalu dodajemo 2,5 do 10 težinskih postotaka volframa. Iako dobivena legura 1,4 puta jačičisti tantal, lako se obrađuje na temperaturama do 1600 °C. Naša TaW legura stoga je posebno prikladna za izmjenjivače topline i grijaće elemente koji se koriste u kemijskoj industriji.
Dobar u svakom pogledu. Karakteristike tantala.
Tantal pripada skupini vatrostalni metali. Vatrostalni metali imaju talište veće od tališta platine (1772 °C). Energija koja povezuje pojedinačne atome je izuzetno visoka. Visoko talište vatrostalnih metala kombinira se s niskim tlakom pare. Vatrostalne metale također karakterizira visoka gustoća i nizak koeficijent toplinske ekspanzije.
U periodnom sustavu tantal je u istoj periodi kao i volfram. Kao i volfram, tantal ima vrlo visoku gustoću - 16,6 g/cm 3 . Međutim, za razliku od volframa, tantal postaje krt tijekom proizvodnih operacija koje uključuju vodikovu atmosferu. Stoga se materijal proizvodi u visokom vakuumu.
Tantal je nedvojbeno najstabilniji od vatrostalnih metala. Stabilan je u svim kiselinama i bazama i ima izuzetno specifična svojstva:
| Svojstva | |||
|---|---|---|---|
| Atomski broj | 73 | ||
| Atomska masa | 180,95 | ||
| Talište | 2996 °C/3269 °K | ||
| Vrelište | 5458 °C/5731 °K | ||
| Atomski volumen | 1,80 10 -29 [m 3 ] | ||
| Tlak pare | na 1800 °C na 2200 °C | 5 10 -8 [Pa] 7 10 -5 [Pa] |
|
| Gustoća na 20 °C (293 °K) | 16,65 [g/cm 3 ] | ||
| Kristalna struktura | tjelesno centriran kubik | ||
| Konstanta rešetke | 330 [pm] | ||
| Tvrdoća na 20 °C (293 °K) | deformiran rekristalizirati | 120–220 80–125 |
|
| Modul elastičnosti na 20 °C (293 °K) | 186 [GPa] | ||
| Poissonov omjer | 0,35 | ||
| Koeficijent linearnog toplinskog širenja na 20 °C (293 °K) | 6,4 10 -6 [m/(m K)] | ||
| Toplinska vodljivost na 20 °C (293 °K) | 57,5 [W/(m K)] | ||
| Specifična toplina na 20 °C (293 °K) | 0,14 [J/(g K)] | ||
| Vodljivost na 20 °C (293 °K) | 8 10 6 | ||
| Električni otpor na 20 °C (293 °K) | 0,125 [(Ohm mm 2)/m] | ||
| Brzina zvuka na 20 °C (293 °K) | Uzdužni val Transverzalni val | 4100 [m/s] 2900 [m/s] |
|
| Rad izlaza elektrona | 4,3 [eV] | ||
| Presjek hvatanja toplinskih neutrona | 2,13 10 -27 [m 2 ] | ||
| Temperatura rekristalizacije (trajanje žarenja: 1 sat) | 900-1450 °C | ||
| Supervodljivost (prijelazna temperatura) | < -268,65 °C / < 4,5 °K | ||
Termofizička svojstva
Vatrostalni metali obično imaju nizak koeficijent toplinske ekspanzije I relativno velike gustoće. Ovo se također odnosi na tantal. Iako je toplinska vodljivost tantala niža od one volframa i molibdena, materijal ima veći koeficijent toplinske ekspanzije od mnogih drugih metala.
Termofizička svojstva tantala mijenjaju se s promjenama temperature. Grafikoni u nastavku prikazuju krivulje promjena najvažnijih varijabli:
Mehanička svojstva
Čak i male količine intersticijskih elemenata kao što su kisik, dušik, vodik i ugljik mogu promijeniti mehanička svojstva tantala. Osim toga, čimbenici kao što su čistoća metalnog praha, tehnologija proizvodnje (sinteriranje ili taljenje), stupanj hladne obrade i vrsta toplinske obrade koriste se za promjenu njegovih mehaničkih svojstava.
Poput volframa i molibdena, tantal ima tjelesno centriran kubik kristalna rešetka. Temperatura prijelaza tantala u krhko-duktilno je -200 °C, što je znatno niže od sobne temperature. Zahvaljujući ovom metalu izuzetno lako se oblikuje. Tijekom hladne obrade raste vlačna čvrstoća i tvrdoća metala, ali se istovremeno smanjuje istezanje pri prekidu. Iako materijal gubi svoju duktilnost, ne postaje krt.
Otpornost na toplinu materijal je niži od volframa, ali usporediva s otpornošću na toplinučisti molibden. Kako bismo povećali otpornost na toplinu, našem tantalu dodajemo vatrostalne metale, poput volframa.
Modul elastičnosti tantala manji je od modula volframa i molibdena, a usporediv je s modulom čistog željeza. Modul elastičnosti opada s povećanjem temperature.
Mehanička svojstva
Zbog svoje visoke duktilnosti, tantal je optimalno prikladan za procesi kalupljenja kao što je savijanje, utiskivanje, prešanje ili duboko izvlačenje. Tantal se teško izdaje strojna obrada. Iver se teško odvaja. Iz tog razloga preporučujemo korištenje koraka za evakuaciju strugotine. Tantal je drugačiji izvrsna zavarljivost u usporedbi s volframom i molibdenom.
Imate li pitanja o strojnoj obradi vatrostalnih metala? Svojim dugogodišnjim iskustvom rado ćemo Vam pomoći.
Kemijska svojstva
Budući da je tantal otporan na sve vrste kemikalija, materijal se često uspoređuje s plemenitim metalima. Međutim, termodinamički gledano, tantal je osnovni metal koji ipak može tvoriti stabilne spojeve sa širokim rasponom elemenata. Kada je izložen zraku, tantal stvara vrlo gusti sloj oksida(Ta 2 O 5), koji štiti osnovni materijal od agresivnih utjecaja. Ovaj oksidni sloj čini tantal otporan na koroziju.
Na sobnoj temperaturi tantal nije stabilan samo u sljedećim anorganskim tvarima: koncentriranoj sumpornoj kiselini, fluoru, fluorovodiku, fluorovodičnoj kiselini i kiselim otopinama koje sadrže ione fluora. Alkalne otopine, rastaljeni natrijev hidroksid i kalijev hidroksid također imaju kemijski učinak na tantal. U isto vrijeme, materijal je stabilan u vodenoj otopini amonijaka. Ako je tantal kemijski napadnut, vodik ulazi u njegovu kristalnu rešetku i materijal postaje krt. Otpornost tantala na koroziju postupno opada s povećanjem temperature.
Tantal je inertan prema mnogim otopinama. Međutim, ako je tantal izložen mješovitoj otopini, njegova otpornost na koroziju može se smanjiti, čak i ako je stabilan u pojedinačnim komponentama te otopine. Imate složena pitanja o koroziji? Rado ćemo vam pomoći koristeći naše iskustvo i naš interni laboratorij za koroziju.
| Otpornost na koroziju u vodi, vodenim otopinama i nemetalnim sredinama | ||
|---|---|---|
| Voda | Topla voda< 150 °C | postojan |
| Anorganske kiseline | Klorovodična kiselina< 30 % до 190 °C Sumporna kiselina< 98 % до 190 °C Dušična kiselina< 65 % до 190 °C Fluorovodična kiselina< 60 % Fosforna kiselina< 85 % до 150 °C | postojan postojan postojan nestabilan postojan |
| Organske kiseline | Octena kiselina< 100 % до 150 °C Oksalna kiselina< 10 % до 100 °C Mliječna kiselina< 85 % до 150 °C vinska kiselina< 20 % до 150 °C | postojan postojan postojan postojan |
| Alkalne otopine | Natrijev hidroksid< 5 % до 100 °C Kalijev hidroksid< 5 % до 100 °C Otopine amonijaka< 17 % до 50 °C Natrijev karbonat< 20 % до 100 °C | postojan postojan postojan postojan |
| Otopine soli | Amonijev klorid< 150 °C Kalcijev klorid< 150 °C Željezov klorid< 150 °C Kalijev klorat< 150 °C Biološke tekućine< 150 °C Magnezijev sulfat< 150 °C Natrijev nitrat< 150 °C Kositar klorid< 150 °C | postojan postojan postojan postojan postojan postojan postojan postojan |
| Nemetali | Fluor Klor< 150 °C Brom< 150 °C Jod< 150 °C Sumpor< 150 °C Fosfor< 150 °C Bor< 1000 °C | nije trajan postojan postojan postojan postojan postojan postojan |
Tantal je stabilan u nekim metalnim talinama kao što su Ag, Bi, Cd, Cs, Cu, Ga, Hg, °K, Li, Mg, Na i Pb, pod uvjetom da te taline sadrže malu količinu kisika. Međutim, ovaj materijal je osjetljiv na Al, Fe, Be, Ni i Co.
| Otpornost na koroziju u rastaljenim metalima | |||
|---|---|---|---|
| Aluminij | nestabilan | Litij | otporan na < 1000 °C |
| Berilijum | nestabilan | Magnezij | otporan na temperaturu< 1150 °C |
| Dovesti | otporan na < 1000 °C | Natrij | otporan na < 1000 °C |
| Kadmij | otporan na < 500 °C | nikal | nestabilan |
| cezij | otporan na temperaturu< 980 °C | Merkur | otporan na temperaturu< 600 °C |
| Željezo | nestabilan | Srebro | otporan na < 1200 °C |
| Galij | otporan na temperaturu< 450 °C | Bizmut | otporan na temperaturu< 900 °C |
| Kalij | otporan na < 1000 °C | Cinkov | otporan na < 500 °C |
| Bakar | otporan na temperaturu< 1300 °C | Kositar | otporan na temperaturu< 260 °C |
| Kobalt | nestabilan | ||
Kada osnovni metal kao što je tantal dođe u kontakt s plemenitim metalima kao što je platina, vrlo brzo dolazi do kemijske reakcije. S tim u vezi, potrebno je uzeti u obzir reakciju tantala s drugim materijalima prisutnim u sustavu, posebno pri visokim temperaturama.
Tantal ne reagira s inertnim plinovima. Iz tog razloga, inertni plinovi visoke čistoće mogu se koristiti kao zaštitni plinovi. Međutim, kako temperatura raste, tantal aktivno reagira s kisikom ili zrakom i može apsorbirati velike količine vodika i dušika. To čini materijal krhkim. Te se nečistoće mogu ukloniti žarenjem tantala u visokom vakuumu. Vodik nestaje na temperaturi od 800 °C, a dušik na 1700 °C.
U visokotemperaturnim pećima, tantal može reagirati sa strukturnim dijelovima izrađenim od vatrostalnih oksida ili grafita. Čak i vrlo stabilni oksidi kao što su aluminij, magnezij ili cirkonij oksid mogu biti podvrgnuti visokom sniženju temperature ako dođu u dodir s tantalom. U dodiru s grafitom može nastati tantalov karbid, što dovodi do povećane krtosti tantala. Iako se tantal općenito može lako kombinirati s drugim vatrostalnim metalima poput molibdena ili volframa, može reagirati s heksagonalnim borovim nitridom i silicijevim nitridom.
Donja tablica prikazuje otpornost materijala na koroziju u odnosu na materijale otporne na toplinu koji se koriste u izradi industrijskih peći. Navedene temperaturne granice vrijede za vakuum. Kod upotrebe zaštitnog plina te su temperature približno 100–200 °C niže.
| Otpornost na koroziju materijala otpornih na toplinu koji se koriste u izradi industrijskih peći | |||
|---|---|---|---|
| Aluminijev oksid | otporan na temperaturu< 1900 °C | Molibden | postojan |
| Berilijev oksid | otporan na temperaturu< 1600 °C | Silicijev nitrid | otporan na < 700 °C |
| Heksagonalni. borov nitrid | otporan na < 700 °C | Torijev oksid | otporan na temperaturu< 1900 °C |
| Grafit | otporan na < 1000 °C | Volfram | postojan |
| Magnezijev oksid | otporan na temperaturu< 1800 °C | Cirkonij oksid | otporan na temperaturu< 1600 °C |
Tantal(lat. Tantalum), Ta, kemijski element V skupine periodnog sustava Mendeljejeva; atomski broj 73, atomska masa 180.948; Metal je sive boje s blago olovnom nijansom. U prirodi se nalazi u obliku dva izotopa: stabilnog 181 Ta (99,99%) i radioaktivnog 180 Ta (0,012%; T ½ = 10 12 godina). Od umjetno dobivenog radioaktivnog 182 Ta (T ½ = 115,1 dana) koristi se kao radioaktivni indikator.
Element je 1802. godine otkrio švedski kemičar A. G. Eksberg; nazvan po junaku starogrčke mitologije Tantalu (zbog teškoća dobivanja tantala u čistom obliku). Plastični metalni tantal prvi je put dobio 1903. godine njemački kemičar W. Bolton.
Rasprostranjenost tantala u prirodi
Prosječni sadržaj tantala u zemljinoj kori (clarke) je 2,5·10 -4% mase. Karakterističan element granita i sedimentnih školjaka (prosječni sadržaj doseže 3,5·10 -4%); u dubokim dijelovima zemljine kore i osobito pri vrhu, u plaštu ima malo tantala (u ultrabazičnim stijenama 1,8·10 -6%). Tantal je raspršen u većini magmatskih stijena i biosfere; njegov sadržaj u hidrosferi i organizmima nije utvrđen. Postoji 17 poznatih minerala tantala i više od 60 minerala koji sadrže tantal; svi su nastali u vezi s magmatskom aktivnošću (tantalit, kolumbit, loparit, piroklor i drugi). U mineralima se tantal nalazi zajedno s niobijem zbog sličnosti njihovih fizikalnih i kemijskih svojstava. Rude tantala poznate su u pegmatitima granita i alkalnih stijena, karbonatitima, u hidrotermalnim venama, kao iu placerima, koji su od najvećeg praktičnog značaja.
Fizikalna svojstva tantala
Tantal ima tjelesno centriranu kubičnu rešetku (a = 3,296 Å); atomski radijus 1,46 Å, ionski radijus Ta 2+ 0,88 Å, Ta 5+ 0,66 Å; gustoća 16,6 g/cm 3 na 20 °C; tpl 2996 °C; Kip temperatura 5300 °C; specifični toplinski kapacitet na 0-100°C 0,142 kJ/(kg K); toplinska vodljivost pri 20-100 °C 54,47 W/(m K). Temperaturni koeficijent linearne ekspanzije 8,0·10 -6 (20-1500 °C); specifični električni otpor pri 0 °C 13,2·10 -8 ohm·m, pri 2000 °S 87·10 -8 ohm·m. Na 4,38 K postaje supravodič. Tantal je paramagnetik, specifična magnetska osjetljivost 0,849·10 -6 (18 °C). Čisti tantal je duktilni metal koji se može obrađivati pritiskom na hladno bez značajnog otvrdnjavanja. Može se deformirati sa stopom redukcije od 99% bez međužarenja. Prijelaz tantala iz duktilnog u krto stanje nakon hlađenja na -196 °C nije otkriven. Modul elastičnosti tantala je 190 H/m 2 (190·10 2 kgf/mm 2) na 25 °C. Vlačna čvrstoća žarenog tantala visoke čistoće je 206 MN/m2 (20,6 kgf/mm2) na 27 °C i 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) na 490 °C; relativno istezanje 36% (27 °C) i 20% (490 °C). Brinellova tvrdoća čistog rekristaliziranog tantala je 500 Mn/m2 (50 kgf/mm2). Svojstva tantala uvelike ovise o njegovoj čistoći; nečistoće vodika, dušika, kisika i ugljika čine metal lomljivim.
Kemijska svojstva tantala
Konfiguracija vanjskih elektrona atoma Ta je 5d 3 6s 2. Najkarakterističnije oksidacijsko stanje tantala je +5; Poznati su spojevi s nižim oksidacijskim stupnjem (na primjer, TaCl 4, TaCl 3, TaCl 2), ali je njihov nastanak manje tipičan za tantal nego za niobij.
Kemijski, tantal je nisko aktivan u normalnim uvjetima (slično niobiju). Čisti kompaktni tantal stabilan je na zraku; počinje oksidirati na 280 °C. Ima samo jedan stabilan oksid - (V) Ta 2 O 5, koji postoji u dvije modifikacije: bijeli α-oblik ispod 1320 °C i sivi β-oblik iznad 1320 °C; ima kiseli karakter. S vodikom na temperaturi od oko 250 °C, tantal stvara čvrstu otopinu koja sadrži do 20 at.% vodika na 20 °C; u isto vrijeme, tantal postaje krhak; na 800-1200 °C u visokom vakuumu iz metala se oslobađa vodik i vraća mu se plastičnost. S dušikom na temperaturi od oko 300 °C stvara čvrstu otopinu i nitride Ta 2 N i TaN; u dubokom vakuumu iznad 2200 °C, apsorbirani dušik ponovno se oslobađa iz metala. U sustavu Ta - C na temperaturama do 2800 °C utvrđeno je postojanje triju faza: čvrsta otopina ugljika u tantalu, niži karbid T 2 C i viši karbid TaC. Tantal reagira s halogenima na temperaturama iznad 250 °C (s fluorom na sobnoj temperaturi), stvarajući pretežno halogenide tipa TaX 3 (gdje je X = F, Cl, Br, I). Kada se zagrijava, Ta stupa u interakciju s C, B, Si, P, Se, Te, vodom, CO, CO 2, NO, HCl, H 2 S.
Čisti tantal je izuzetno otporan na djelovanje mnogih tekućih metala: Na, K i njihovih legura, Li, Pb i drugih, kao i legura U - Mg i Pu - Mg. Tantal se odlikuje izuzetno visokom otpornošću na koroziju na djelovanje većine anorganskih i organskih kiselina: dušične, klorovodične, sumporne, klorovodične i drugih, aqua regia, kao i mnogih drugih agresivnih sredina. Na tantal djeluju fluor, fluorovodik, fluorovodična kiselina i njezine smjese s dušičnom kiselinom, otopine i taline lužina. Poznate su soli tantalnih kiselina - tantalati opće formule xMe 2 O·yTa 2 O 5 ·H 2 O: metatantalati MeTaO 3, ortotantalati Me 3 TaO 4, soli poput Me 5 TaO 5, gdje je Me alkalni metal; u prisutnosti vodikovog peroksida nastaju i pertantalati. Najvažniji tantalati alkalijskih metala su KTaO 3 i NaTaO 3; Ove soli su feroelektrici.
Dobivanje tantala
Rude koje sadrže tantal su rijetke, složene i siromašne tantalom; procesne rude koje sadrže do stotinki postotka (Ta, Nb) 2 O 5 i troske od redukcijskog taljenja kositrenih koncentrata. Glavne sirovine za proizvodnju tantala, njegovih legura i spojeva su koncentrati tantalita i loparita, koji sadrže oko 8% Ta 2 O 5 i 60% ili više Nb 2 O 5. Koncentrati se obično prerađuju u tri faze: 1) otvaranje, 2) odvajanje Ta i Nb i dobivanje njihovih čistih spojeva, 3) obnavljanje i rafiniranje Ta. Koncentrati tantalita se razgrađuju kiselinama ili lužinama, dok se koncentrati loparita kloriraju. Ta i Nb se odvajaju kako bi se dobili čisti spojevi ekstrakcijom, na primjer, s tributil fosfatom iz otopina fluorovodične kiseline ili rektifikacijom klorida.
Za proizvodnju metalnog tantala, reducira se iz čađe Ta 2 O 5 u jednoj ili dvije faze (uz preliminarnu pripremu TaC iz smjese Ta 2 O 5 s čađom u atmosferi CO ili H 2 na 1800-2000 ° C ); elektrokemijska redukcija iz talina koje sadrže K 2 TaF 7 i Ta 2 O 5, te redukcija K 2 TaF 7 s natrijem nakon zagrijavanja. Mogući su i procesi toplinske disocijacije klorida ili redukcije tantala iz njega vodikom. Kompaktni metal se proizvodi ili taljenjem vakuumskim lukom, elektronskim snopom ili plazmom, ili metodama metalurgije praha. Ingoti ili šipke sinterirane od praha obrađuju se pod pritiskom; Monokristali posebno čistog tantala dobivaju se zonskim taljenjem elektronskim snopom bez lončića.
Primjena tantala
Tantal ima niz vrijednih svojstava - dobru duktilnost, čvrstoću, zavarljivost, otpornost na koroziju na umjerenim temperaturama, vatrostalnost, nizak tlak pare, visok koeficijent prijenosa topline, nisku radnu funkciju elektrona, sposobnost stvaranja anodnog filma (Ta 2 O 5) s posebnim dielektričnim karakteristikama i "slažu" se sa živim tkivom tijela. Zahvaljujući tim svojstvima tantal se koristi u elektronici, kemijskom inženjerstvu, nuklearnoj energetici, metalurgiji (proizvodnja legura otpornih na toplinu, nehrđajućeg čelika) i medicini; u obliku TaC koristi se u proizvodnji tvrdih legura. Čisti tantal koristi se za izradu električnih kondenzatora za poluvodičke uređaje, dijelova za elektroničke cijevi, opreme otporne na koroziju za kemijsku industriju, kalupa u proizvodnji umjetnih vlakana, laboratorijskog staklenog posuđa, lonaca za taljenje metala (na primjer, rijetkih zemalja) i legura , grijači za visokotemperaturne peći; izmjenjivači topline za nuklearne energetske sustave. U kirurgiji se listovi, folije i žice od tantala koriste za pričvršćivanje kostiju, živaca, šivanje itd. Koriste se legure i spojevi tantala.
Tantal zauzima posebno mjesto u skupini poznatih kemijskih elemenata. Ovaj metal nije plemenit, ali njegove kvalitete performansi čine ga traženim u raznim područjima. Štoviše, to se ne odnosi samo na građevinsku i proizvodnu industriju, već i na nakit. Danas je upotreba samog tantala vrlo ograničena zbog njegove rijetkosti. Ipak, na tržištu postoji širok izbor proizvoda od ovog materijala.
Opće informacije o metalu
Tantal ne postoji u prirodi u svom čistom obliku. Obično se vadi zajedno s drugim mineralima sličnih karakteristika. Ova značajka elementa dovela je do njegovog prilično kasnog otkrića. Ali ovih dana postoje učinkoviti načini za izolaciju tantala, a jedan od njih je metoda ekstrakcije. Elektroliza se također posebno koristi za proizvodnju metalnih materijala. Koristeći grafitni lončić, baza koja sadrži element se topi, nakon čega prah ostaje na stijenkama posude. Daljnja tehnologija obrade sirovine ovisi o tome kako će se tantal koristiti: može mu se dati oblik ingota, žice, lima, dijela određenog oblika ili ostaviti u obliku smjese za prskanje. Također su popularne tehnologije za oblikovanje legura iz tantalovog praha. Kombinacija s legirajućim tvarima omogućuje poboljšanje pojedinačnih svojstava materijala.
Fizička svojstva
Metal ima visoko talište od oko 3017 °C, što mu omogućuje upotrebu u ekstremnim toplinskim uvjetima u proizvodnji. Istodobno, ima rijetku kombinaciju svojstava duktilnosti i tvrdoće. Što se prvog tiče, mekan je kao zlato. U ovom slučaju, tvrdoća tantala je 16,65 g/cm 3 . Ova kombinacija fizičkih svojstava omogućuje jednostavnu obradu materijala, dajući mu različite oblike i veličine, kao i njegovu upotrebu u kritičnim mehanizmima i strukturama. Mali elementi dobro se ponašaju kao zupčanici i dijelovi električnih uređaja. Tantal je otporan na habanje i izdržljiv, pa se od njega izrađuju potrošne komponente s očekivanjem dugotrajnog rada. Osim toga, ovaj metal može djelovati kao učinkovit apsorber plina. Na visokim temperaturama dijelovi od tantala također pokazuju visoka vodljiva svojstva.
Kemijska svojstva
U svom čistom obliku, metal se učinkovito odupire učincima lužina, organskih i anorganskih kiselih tvari, kao i utjecaju drugih aktivnih medija. Osim ako u rastaljenom obliku lužine imaju zamjetan učinak na tantal. Oksidacijski procesi odvijaju se na temperaturama ne nižim od 280 °C, a s halogenim komponentama reagira na 250 °C. Kemijska svojstva tantala u dodiru s reagensima mogu se usporediti sa staklom. Ne otapa se u kiselim sredinama s izuzetkom dušične i fluorovodične kiseline. Ovaj materijal je također otporan na sumpornu kiselinu, bez obzira na njezinu koncentraciju. Međutim, procesi aktivnosti u većini slučajeva imaju beznačajan učinak na strukturu metala. Obično se promjene pojavljuju ili u obliku sloja filma ili korozije.
Gdje se koristi tantal?
Ovaj metal nije široko rasprostranjen, ali postoji mnogo područja njegove upotrebe. Prije svega, ovo je industrija. Element se koristi u metalurgiji, prehrambenom sektoru, proizvodnoj industriji, radiotehnici, strojogradnji itd. U građevinarstvu ovaj metal nije toliko tražen upravo zbog ograničenih količina proizvodnje, ali se pojedinačni strukturni elementi još uvijek izrađuju od ovaj materijal - u pravilu , hardver namijenjen za kritične zadatke jačanja struktura. Da biste razumjeli gdje se koristi tantal, važno je obratiti pozornost na njegova svojstva performansi. Već je primijećeno da može djelovati kao dobar dirigent. Stoga se koristi kao supravodič u elektrotehnici. S druge strane, njegova otpornost na toplinu otvara mogućnosti za njegovu primjenu u toplinskoj obradi drugih metala. Zahvaljujući povećanoj gustoći, tantal je postao optimalno rješenje u obrambenoj industriji. Koristi se za izradu projektila velike probojne moći.
Tantalska žica
Valjani metal općenito je najopsežniji oblik prezentacije ovog materijala na tržištu. Žica zauzima značajnu nišu u segmentu. Neobična je po tome što se zbog svoje skromne veličine može koristiti kao konac. Ovo objašnjava vrijednost tantala za područje medicine - proizvodi ove vrste koriste se za šavove i zavoje. Ali ovo je samo primjer koji pokazuje jednu od osobitih kvaliteta takve žice. Veći formati koriste se u strojogradnji, zrakoplovstvu, alatnim strojevima i kapitalnoj gradnji. Štoviše, ovisno o namjeni, mogu se koristiti meki i tvrdi metali. Tantal, zbog svoje fleksibilnosti u obradi, omogućuje izradu dugih žica od 1500 cm debljine 0,15 mm ili više. Na gotovim proizvodima, kao što korisnici primjećuju, rijetko se nalaze neravnine, pukotine i drugi nedostaci. Međutim, tanka struktura još uvijek postavlja zahtjeve za uvjete skladištenja i transporta - posebno se ne preporučuje izlaganje žice kontaktu s vlagom i agresivnim okruženjima.
Tantalska traka
Ovaj format za proizvodnju proizvoda od valjanog metala također je široko rasprostranjen. Trake se koriste u istoj medicini, u naftnoj industriji, strojogradnji pa čak iu energetici. Potrošači cijene ovaj proizvod zbog njegove biokompatibilnosti, visoke čvrstoće s finom strukturom, dobre obradivosti i otpornosti na procese korozije. Ako usporedimo slične proizvode od tantala s analogima od čelika ili aluminija, tada će otpornost na habanje i trajnost doći do izražaja. Traka može izdržati velika vlačna opterećenja i kemijske utjecaje. S druge strane, visoka plastičnost ne dopušta takvim proizvodima da stabilno održavaju određeni oblik. Čak i blagi pritisak dovodi do deformacije.
Legure na bazi tantala
Legure modificirane legirajućim komponentama uglavnom poprimaju veće kvalitete fizičke čvrstoće i otpornosti na toplinu. Dovoljno je reći da će proizvod s prosječnim karakteristikama moći izdržati temperature od 1650 °C bez gubitka performansi. Zapravo, to omogućuje upotrebu legura tantala u kemijskoj industriji, energetici, metalurgiji i izradi instrumenata. Štoviše, neka poduzeća koriste ovaj materijal u proizvodnji elemenata za raketnu i svemirsku sferu. Ovisno o smjeru uporabe, tehnolozi razvijaju različite sastave za legiranje tantala. U nekim slučajevima modifikacija omogućuje postizanje veće duktilnosti, au drugim, na primjer, da se materijal učini pogodnim za zavarivanje metodom elektronskog snopa. Sam tantal također može djelovati kao legirajuća komponenta. Obično se ova metoda poboljšanja radnih svojstava koristi za postizanje antikorozivne i toplinske otpornosti na osnovnim metalima.
Tantal u radiotehnici
U područjima proizvodnje električnih uređaja i dijelova do izražaja dolazi sposobnost održavanja optimalne vodljivosti struje i održavanja frekvencijskih signala uz smanjenje veličine elementne baze. Zbog toga se tantal često koristi u proizvodnji kondenzatora, tiristora, tranzistora i semistora. Prethodno su se za iste kondenzatore koristile role aluminijskog lima. Ovo rješenje pretpostavlja mogućnost povećanja radnih parametara samo ako se poveća veličina samog dijela. A to ne spominje obrnuto smanjenje drugih karakteristika povezanih s povećanjem volumena kondenzatora. Korištenje tantala, koji je također otporan na negativne procese u kojima sudjeluju radio-elektroničke komponente, omogućilo je povećanje električnog volumena uz zadržavanje dimenzija dijela. Druga stvar je da aluminij ne podbacuje u ovom području, jer je pristupačniji.
Zaključak
Ovaj metal uopće nema jedinstvena ili nestandardna svojstva. Ima mnoge atraktivne kvalitete, uključujući otpornost na koroziju, tvrdoću ili toplinu. Ali te karakteristike su pojedinačno prisutne u drugim metalima. Štoviše, kod nekih su puno izraženije. Međutim, kombinacija naizgled suprotnih svojstava u jednom elementu uistinu je jedinstvena. Tehnolozi nastoje postići posebne kombinacije u radnim svojstvima materijala umjetnim putem, au ovom slučaju one su određene prirodom podrijetla. Na primjer, uporaba tantala u medicini iu metalurgiji postavlja potpuno različite ciljeve. U jednom slučaju se cijeni velika čvrstoća s malim veličinama proizvoda, au drugom se cijeni fleksibilnost u obradi. Ali postoji i negativna osobina tantala, koja se odnosi na sva područja njegove uporabe - to je visoka cijena, au nekim slučajevima i fizička nedostupnost.
Tantal(lat. Tantalum), Ta, kemijski element V skupine periodnog sustava Mendeljejeva; atomski broj 73, atomska masa 180.948; Metal je sive boje s blago olovnom nijansom. U prirodi se nalazi u obliku dva izotopa: stabilnog 181 Ta (99,99%) i radioaktivnog 180 Ta (0,012%; T ½ = 10 12 godina). Od umjetno dobivenog radioaktivnog 182 Ta (T ½ = 115,1 dana) koristi se kao radioaktivni indikator.
Element je 1802. godine otkrio švedski kemičar A. G. Eksberg; nazvan po junaku starogrčke mitologije Tantalu (zbog teškoća dobivanja tantala u čistom obliku). Plastični metalni tantal prvi je put dobio 1903. godine njemački kemičar W. Bolton.
Rasprostranjenost tantala u prirodi. Prosječni sadržaj tantala u zemljinoj kori (clarke) je 2,5·10 -4% mase. Karakterističan element granita i sedimentnih školjaka (prosječni sadržaj doseže 3,5·10 -4%); u dubokim dijelovima zemljine kore i osobito pri vrhu, u plaštu ima malo tantala (u ultrabazičnim stijenama 1,8·10 -6%). Tantal je raspršen u većini magmatskih stijena i biosfere; njegov sadržaj u hidrosferi i organizmima nije utvrđen. Postoji 17 poznatih minerala tantala i više od 60 minerala koji sadrže tantal; svi su nastali u vezi s magmatskom aktivnošću (tantalit, kolumbit, loparit, piroklor i drugi). U mineralima se tantal nalazi zajedno s niobijem zbog sličnosti njihovih fizikalnih i kemijskih svojstava. Rude tantala poznate su u pegmatitima granita i alkalnih stijena, karbonatitima, u hidrotermalnim venama, kao iu placerima, koji su od najvećeg praktičnog značaja.
Fizička svojstva tantala. Tantal ima tjelesno centriranu kubičnu rešetku (a = 3,296 Å); atomski radijus 1,46 Å, ionski radijus Ta 2+ 0,88 Å, Ta 5+ 0,66 Å; gustoća 16,6 g/cm 3 na 20 °C; tpl 2996 °C; Kip temperatura 5300 °C; specifični toplinski kapacitet na 0-100°C 0,142 kJ/(kg K); toplinska vodljivost pri 20-100 °C 54,47 W/(m K). Temperaturni koeficijent linearne ekspanzije 8,0·10 -6 (20-1500 °C); specifični električni otpor pri 0 °C 13,2·10 -8 ohm·m, pri 2000 °S 87·10 -8 ohm·m. Na 4,38 K postaje supravodič. Tantal je paramagnetik, specifična magnetska osjetljivost 0,849·10 -6 (18 °C). Čisti tantal je duktilni metal koji se može obrađivati pritiskom na hladno bez značajnog otvrdnjavanja. Može se deformirati sa stopom redukcije od 99% bez međužarenja. Prijelaz tantala iz duktilnog u krto stanje nakon hlađenja na -196 °C nije otkriven. Modul elastičnosti tantala je 190 H/m 2 (190·10 2 kgf/mm 2) na 25 °C. Vlačna čvrstoća žarenog tantala visoke čistoće je 206 MN/m2 (20,6 kgf/mm2) na 27 °C i 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) na 490 °C; relativno istezanje 36% (27 °C) i 20% (490 °C). Brinellova tvrdoća čistog rekristaliziranog tantala je 500 Mn/m2 (50 kgf/mm2). Svojstva tantala uvelike ovise o njegovoj čistoći; nečistoće vodika, dušika, kisika i ugljika čine metal lomljivim.
Kemijska svojstva tantala. Konfiguracija vanjskih elektrona atoma Ta je 5d 3 6s 2. Najkarakterističnije oksidacijsko stanje tantala je +5; Poznati su spojevi s nižim oksidacijskim stupnjem (na primjer, TaCl 4, TaCl 3, TaCl 2), ali je njihov nastanak manje tipičan za tantal nego za niobij.
Kemijski, tantal je nisko aktivan u normalnim uvjetima (slično niobiju). Čisti kompaktni tantal stabilan je na zraku; počinje oksidirati na 280 °C. Ima samo jedan stabilan oksid - (V) Ta 2 O 5, koji postoji u dvije modifikacije: bijeli α-oblik ispod 1320 °C i sivi β-oblik iznad 1320 °C; ima kiseli karakter. S vodikom na temperaturi od oko 250 °C, tantal stvara čvrstu otopinu koja sadrži do 20 at.% vodika na 20 °C; u isto vrijeme, tantal postaje krhak; na 800-1200 °C u visokom vakuumu iz metala se oslobađa vodik i vraća mu se plastičnost. S dušikom na temperaturi od oko 300 °C stvara čvrstu otopinu i nitride Ta 2 N i TaN; u dubokom vakuumu iznad 2200 °C, apsorbirani dušik ponovno se oslobađa iz metala. U sustavu Ta - C na temperaturama do 2800 °C utvrđeno je postojanje triju faza: čvrsta otopina ugljika u tantalu, niži karbid T 2 C i viši karbid TaC. Tantal reagira s halogenima na temperaturama iznad 250 °C (s fluorom na sobnoj temperaturi), stvarajući pretežno halogenide tipa TaX 3 (gdje je X = F, Cl, Br, I). Kada se zagrijava, Ta stupa u interakciju s C, B, Si, P, Se, Te, vodom, CO, CO 2, NO, HCl, H 2 S.
Čisti tantal je izuzetno otporan na djelovanje mnogih tekućih metala: Na, K i njihovih legura, Li, Pb i drugih, kao i legura U - Mg i Pu - Mg. Tantal se odlikuje izuzetno visokom otpornošću na koroziju na djelovanje većine anorganskih i organskih kiselina: dušične, klorovodične, sumporne, klorovodične i drugih, aqua regia, kao i mnogih drugih agresivnih sredina. Na tantal djeluju fluor, fluorovodik, fluorovodična kiselina i njezine smjese s dušičnom kiselinom, otopine i taline lužina. Poznate su soli tantalnih kiselina - tantalati opće formule xMe 2 O·yTa 2 O 5 ·H 2 O: metatantalati MeTaO 3, ortotantalati Me 3 TaO 4, soli poput Me 5 TaO 5, gdje je Me alkalni metal; u prisutnosti vodikovog peroksida nastaju i pertantalati. Najvažniji tantalati alkalijskih metala su KTaO 3 i NaTaO 3; Ove soli su feroelektrici.
Dobivanje tantala. Rude koje sadrže tantal su rijetke, složene i siromašne tantalom; procesne rude koje sadrže do stotinki postotka (Ta, Nb) 2 O 5 i troske od redukcijskog taljenja kositrenih koncentrata. Glavne sirovine za proizvodnju tantala, njegovih legura i spojeva su koncentrati tantalita i loparita, koji sadrže oko 8% Ta 2 O 5 i 60% ili više Nb 2 O 5. Koncentrati se obično prerađuju u tri faze: 1) otvaranje, 2) odvajanje Ta i Nb i dobivanje njihovih čistih spojeva, 3) obnavljanje i rafiniranje Ta. Koncentrati tantalita se razgrađuju kiselinama ili lužinama, dok se koncentrati loparita kloriraju. Ta i Nb se odvajaju kako bi se dobili čisti spojevi ekstrakcijom, na primjer, s tributil fosfatom iz otopina fluorovodične kiseline ili rektifikacijom klorida.
Za proizvodnju metalnog tantala, reducira se iz čađe Ta 2 O 5 u jednoj ili dvije faze (uz preliminarnu pripremu TaC iz smjese Ta 2 O 5 s čađom u atmosferi CO ili H 2 na 1800-2000 ° C ); elektrokemijska redukcija iz talina koje sadrže K 2 TaF 7 i Ta 2 O 5, te redukcija K 2 TaF 7 s natrijem nakon zagrijavanja. Mogući su i procesi toplinske disocijacije klorida ili redukcije tantala iz njega vodikom. Kompaktni metal se proizvodi ili taljenjem vakuumskim lukom, elektronskim snopom ili plazmom, ili metodama metalurgije praha. Ingoti ili šipke sinterirane od praha obrađuju se pod pritiskom; Monokristali posebno čistog tantala dobivaju se zonskim taljenjem elektronskim snopom bez lončića.
Primjena tantala. Tantal ima niz vrijednih svojstava - dobru duktilnost, čvrstoću, zavarljivost, otpornost na koroziju na umjerenim temperaturama, vatrostalnost, nizak tlak pare, visok koeficijent prijenosa topline, nisku radnu funkciju elektrona, sposobnost stvaranja anodnog filma (Ta 2 O 5) s posebnim dielektričnim karakteristikama i "slažu" se sa živim tkivom tijela. Zahvaljujući tim svojstvima tantal se koristi u elektronici, kemijskom inženjerstvu, nuklearnoj energetici, metalurgiji (proizvodnja legura otpornih na toplinu, nehrđajućeg čelika) i medicini; u obliku TaC koristi se u proizvodnji tvrdih legura. Čisti tantal koristi se za izradu električnih kondenzatora za poluvodičke uređaje, dijelova za elektroničke cijevi, opreme otporne na koroziju za kemijsku industriju, kalupa u proizvodnji umjetnih vlakana, laboratorijskog staklenog posuđa, lonaca za taljenje metala (na primjer, rijetkih zemalja) i legura , grijači za visokotemperaturne peći; izmjenjivači topline za nuklearne energetske sustave. U kirurgiji se listovi, folije i žice od tantala koriste za pričvršćivanje kostiju, živaca, šivanje itd. Koriste se legure i spojevi tantala.
Učitavanje...
