Vlastnosti tantalového kovu. Vedľajšie špeciality tantalu

Oxid siričitý môže pridávať kyslík, čím sa mení na oxid sírový (trioxid). Za normálnych podmienok táto reakcia prebieha extrémne pomaly. Pri zvýšených teplotách v prítomnosti katalyzátorov prechádza oveľa rýchlejšie a ľahšie.

Oxid sírový je bezfarebná, pohyblivá kvapalina s hustotou, ktorá vrie a kryštalizuje pri . Počas skladovania, najmä v prítomnosti stôp vlhkosti, sa táto látka upravuje a mení sa na dlhé hodvábne kryštály.

Voľné molekuly (v plynnom stave) sú postavené vo forme pravidelného trojuholníka, v strede ktorého je atóm síry a vo vrcholoch - atómy kyslíka. Ako v molekule, aj tu je atóm síry v stave -hybridizácie; v súlade s tým sú jadrá všetkých štyroch atómov, ktoré tvoria molekulu, umiestnené v rovnakej rovine a väzbové uhly sú rovnaké:

Atóm síry v molekule je naviazaný na atómy kyslíka tromi dvojstredovými o-väzbami a jednou štvorstredovou väzbou (porov. so štruktúrou molekuly § 129). Navyše vďaka osamelým -elektrónovým párom atómov kyslíka a voľným -orbitálom atómu síry je tu možná tvorba ďalších kovalentných väzieb, rovnako ako sa to deje v molekule (s. 341).

Oxid sírový - anhydrid kyseliny sírovej; Ten vzniká interakciou s vodou:

Štruktúra molekúl kyseliny sírovej zodpovedá vzorcu:

Bezvodá, bezfarebná olejovitá kvapalina, ktorá kryštalizuje pri .

Pri zahrievaní sa bezvodá kyselina sírová (nazývaná "monohydrát") odštiepi, ktorá prchá. Štiepenie pokračuje, kým sa nezíska azeotropný roztok. Obsahuje (hmotnosť) a (hmotnosť) vodu. Tento roztok vrie a destiluje bez zmeny zloženia pri . Azeotropný roztok sa nakoniec získa destiláciou zriedenej kyseliny sírovej. V tomto prípade sa destiluje prevažne voda, kým koncentrácia kyseliny nedosiahne .

Keď sa kyselina sírová rozpustí vo vode, tvoria sa hydráty a uvoľňuje sa veľmi veľké množstvo tepla. Preto treba koncentrovanú kyselinu sírovú miešať s vodou opatrne. Aby nedochádzalo k postriekaniu zohriatej povrchovej vrstvy roztoku, je potrebné kyselinu sírovú (ako ťažšiu) prilievať do vody po malých dávkach alebo v tenkom prúde; Do kyseliny sa v žiadnom prípade nesmie pridávať voda.

Kyselina sírová nenásytne absorbuje vodnú paru, a preto sa často používa na sušenie plynov. Schopnosť absorbovať vodu tiež vysvetľuje zuhoľnatenie mnohých organických látok, najmä tých, ktoré patria do triedy uhľohydrátov (vláknina, cukor atď.), keď sú vystavené koncentrovanej kyseline sírovej. Vodík a kyslík sú v sacharidoch prítomné v rovnakom pomere ako vo vode. Kyselina sírová odstraňuje zo sacharidov vodík a kyslík, čím vzniká voda a uhlík sa uvoľňuje vo forme uhlia.

Koncentrovaná kyselina sírová, najmä horúca, je silné oxidačné činidlo. Oxiduje HI a (ale nie) na voľné halogény, uhlie na , síru na . Tieto reakcie sú vyjadrené rovnicami:

Interakcia kyseliny sírovej s kovmi je rôzna v závislosti od jej koncentrácie. Zriedená kyselina sírová oxiduje svojim vodíkovým iónom. Preto interaguje iba s tými kovmi, ktoré sú v sérii napätí až po vodík, napríklad:

Olovo sa však v zriedenej kyseline nerozpúšťa, pretože výsledná soľ je nerozpustná.

Koncentrovaná kyselina sírová je oxidačné činidlo v dôsledku. Oxiduje kovy v napäťových radoch až po striebro vrátane. Produkty jeho redukcie môžu byť rôzne v závislosti od aktivity kovu a od podmienok (koncentrácia kyseliny, teplota). Pri interakcii s neaktívnymi kovmi, ako je meď, sa kyselina redukuje na:

Pri interakcii s aktívnejšími kovmi môžu byť produkty redukcie voľná síra aj sírovodík. Napríklad pri interakcii so zinkom môžu nastať reakcie:

O pôsobení kyseliny sírovej na železo pozri § 242.

Kyselina sírová je silná dvojsýtna kyselina. V prvom štádiu v roztokoch s nízkou koncentráciou takmer úplne disociuje:

Disociácia na druhom stupni

prebieha v menšej miere. Disociačná konštanta kyseliny sírovej v druhom stupni, vyjadrená ako iónové aktivity, .

Ako dvojsýtna kyselina tvorí kyselina sírová dve série solí: stredné a kyslé. Stredné soli kyseliny sírovej sa nazývajú sírany a kyslé soli sa nazývajú hydrosírany.

Väčšina solí kyseliny sírovej je dobre rozpustná vo vode. Síran bária, stroncia a olova sú prakticky nerozpustné. Mierne rozpustný síran vápenatý. Produkt rozpustnosti je .

Síran bárnatý je nerozpustný nielen vo vode, ale aj v zriedených kyselinách. Preto tvorba bielej zrazeniny nerozpustnej v kyselinách, keď je vystavená roztoku so soľou bária, naznačuje prítomnosť iónov v tomto roztoku:

Rozpustné soli bária teda slúžia ako činidlo na sulfatáciu.

Medzi najdôležitejšie soli kyseliny sírovej patria nasledujúce.

Síran sodný. Kryštalizuje z vodných roztokov s desiatimi molekulami vody a v tejto forme sa nazýva Glauberova soľ pomenovaná po nemeckom lekárovi a chemikovi I. R. Glauberovi, ktorý ju ako prvý získal pôsobením chloridu sírového. Bezvodá soľ sa používa pri výrobe skla.

Síran draselný. Bezfarebné kryštály, dobre rozpustné vo vode. Tvorí množstvo podvojných solí, najmä kamenec (pozri nižšie).

Síran horečnatý. Nájdené v morskej vode. Kryštalizuje z roztokov ako hydrát.

síran vápenatý. Prirodzene sa vyskytuje v veľké množstvá vo forme minerálu sadry. Pri zahriatí na sadru stráca kryštalizačnú vodu v nej obsiahnutú a mení sa na takzvanú pálenú sadru, čiže alabaster. Po zmiešaní s vodou do cesta vypálená sadra pomerne rýchlo stvrdne a opäť sa zmení na. Vďaka tejto vlastnosti sa sadra používa na výrobu odlievacích foriem a odliatkov z rôznych predmetov, ako aj spojivo na omietanie stien a stropov. Pri chirurgii zlomenín sa používajú sadrové obväzy.

Tantal (Ta) je prvok s atómovým číslom 73 a atómovou hmotnosťou 180,948. Je to prvok sekundárnej podskupiny piatej skupiny, šiesteho obdobia periodického systému Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva. Tantal vo voľnom stave za normálnych podmienok je platinovo sivý kov s mierne olovnatým odtieňom, ktorý je dôsledkom tvorby oxidového filmu (Ta 2 O 5). Tantal je ťažký, žiaruvzdorný, dosť tvrdý, ale nie krehký kov, zároveň je veľmi tvárny, dobre opracovateľný, najmä v čistej forme.

V prírode sa tantal nachádza vo forme dvoch izotopov: stabilného 181 Ta (99,99 %) a rádioaktívneho 180 Ta (0,012 %) s polčasom rozpadu 10 12 rokov. Z umelo získaného rádioaktívneho 182 Ta (polčas rozpadu 115,1 dňa) sa používa ako izotopový indikátor.

Prvok objavil v roku 1802 švédsky chemik A. G. Ekeberg v dvoch mineráloch nájdených vo Fínsku a Švédsku. Bol pomenovaný po hrdinovi starých gréckych mýtov Tantalovi kvôli ťažkostiam pri jeho identifikácii. Minerály kolumbit s obsahom columbia (nióbu) a tantalit s obsahom tantalu boli dlho považované za jedno a to isté. Koniec koncov, tieto dva prvky sú vzájomnými častými spoločníkmi a sú si v mnohých ohľadoch podobné. Tento názor bol dlho považovaný za pravdivý medzi chemikmi všetkých krajín, až v roku 1844 nemecký chemik Heinrich Rose opäť skúmal kolumbity a tantality z rôznych miest a našiel v nich nový kov, svojimi vlastnosťami podobný tantalu. Bol to niób. Plastický čistý kovový tantal prvýkrát získal nemecký vedec W. von Bolton v roku 1903.

Hlavné ložiská tantalových nerastov sa nachádzajú vo Fínsku, Škandinávii, Severnej Amerike, Brazílii, Austrálii, Francúzsku, Číne a mnohých ďalších krajinách.

Vzhľadom na to, že tantal má množstvo cenných vlastností – dobrú ťažnosť, vysokú pevnosť, zvariteľnosť, odolnosť voči korózii pri miernych teplotách, žiaruvzdornosť a množstvo ďalších dôležitých vlastností – využitie sedemdesiateho tretieho prvku je veľmi široké. Najdôležitejšie oblasti použitia tantalu sú elektronika a strojárstvo. Približne štvrtina svetovej produkcie tantalu smeruje do elektrotechnického a vákuového priemyslu. V elektronike sa používa na výrobu elektrolytických kondenzátorov, anód pre vysokovýkonné žiarovky a mriežky. V chemickom priemysle sa tantal používa na výrobu častí strojov používaných pri výrobe kyselín, pretože tento prvok má výnimočnú chemickú odolnosť. Tantal sa nerozpúšťa ani v tak chemicky agresívnom prostredí ako je aqua regia! V tantalových téglikoch sa tavia kovy, napríklad vzácne zeminy. Vyrábajú sa z neho ohrievače vysokoteplotných pecí. Vzhľadom na to, že tantal neinteraguje so živými tkanivami ľudského tela a nepoškodzuje ich, používa sa v chirurgii na držanie kostí pohromade v prípade zlomenín. Hlavným spotrebiteľom takéhoto cenného kovu je však hutníctvo (vyše 45 %). V posledných rokoch sa tantal stále viac používa ako legovací prvok v špeciálnych oceliach - ťažkých, odolných voči korózii, žiaruvzdorným. Okrem toho mnohé konštrukčné materiály rýchlo strácajú svoju tepelnú vodivosť: na ich povrchu sa vytvorí slabo tepelne vodivý oxid alebo soľný film. Konštrukcie vyrobené z tantalu a jeho zliatin s takýmito problémami nečelia. Oxidový film, ktorý sa na nich vytvorí, je tenký a dobre vedie teplo, navyše má ochranné antikorózne vlastnosti.

Cenný je nielen čistý tantal, ale aj jeho zlúčeniny. Takže vysoká tvrdosť karbidu tantalu sa používa pri výrobe tvrdokovových nástrojov na vysokorýchlostné rezanie kovov. Zliatiny tantalu a volfrámu dodávajú častiam z nich vyrobeným tepelnú odolnosť.

Biologické vlastnosti

Vďaka svojej vysokej biologickej kompatibilite - schopnosti vychádzať so živými tkanivami bez toho, aby spôsoboval podráždenie a odmietanie organizmu - našiel tantal široké uplatnenie v medicíne, hlavne v rekonštrukčnej chirurgii - na obnovu ľudského tela. Tenké pláty tantalu sa používajú na poškodenie lebky - uzatvárajú zlomeniny v lebke. Medicína pozná prípad, keď bolo umelé ucho vyrobené z tantalovej platničky, pričom koža transplantovaná zo stehna sa tak dobre a rýchlo zakorenila, že sa umelý orgán nedal odlíšiť od skutočného. Tantalové nite sa používajú pri obnove poškodeného svalového tkaniva. Chirurgovia po operáciách upevňujú steny brušnej dutiny tantalovými platničkami. Dokonca aj krvné cievy môžu byť spojené pomocou tantalových svoriek. Siete z tohto unikátneho materiálu sa používajú pri výrobe očných protéz. Šľachy sú nahradené vláknami z tohto kovu a dokonca aj nervové vlákna sú zošité.

Nemenej rozšírené je použitie oxidu tantaličného Ta 2 O 5 - jeho zmes s malým množstvom oxidu železitého sa navrhuje použiť na urýchlenie zrážania krvi.

V poslednom desaťročí sa rozvíja nové odvetvie medicíny, založené na využívaní statických elektrických polí krátkeho dosahu na stimuláciu pozitívnych biologických procesov v ľudskom tele. Okrem toho sa elektrické polia nevytvárajú v dôsledku tradičných zdrojov elektrickej energie s napájaním zo siete alebo batérie, ale v dôsledku autonómne fungujúcich elektretových povlakov (dielektrikum, ktoré dlhodobo uchováva nekompenzovaný elektrický náboj) nanesených na implantáty na rôzne účely, široko používané v medicíne.

V súčasnosti sú pozitívne výsledky použitia elektretových filmov oxidu tantaličného dosiahnuté v nasledujúcich oblastiach medicíny: maxilofaciálna chirurgia (použitie implantátov potiahnutých Ta 2 O 5 eliminuje vznik zápalových procesov, skracuje čas prihojenia štepu implantát); ortopedická stomatológia (pokrytie protéz vyrobených z akrylových plastov filmom oxidu tantaličného eliminuje všetky možné patologické prejavy spôsobené intoleranciou na akryláty); chirurgia (použitie elektretového aplikátora pri liečbe defektov kože a spojivového tkaniva s dlhodobo sa nehojacimi ranami, preležaninami, neurotrofickými vredmi, termickými léziami); traumatológia a ortopédia (urýchlenie vývoja kostného tkaniva pri liečbe zlomenín a ochorení pohybového aparátu človeka pod vplyvom statického poľa vytvoreného elektretovým povlakovým filmom).

Všetky tieto jedinečné vedecké pokroky boli možné vďaka vedeckej práci odborníkov zo Štátnej elektrotechnickej univerzity v Petrohrade (LETI).

Okrem vyššie uvedených oblastí, kde sa už aplikujú alebo zavádzajú jedinečné povlaky oxidu tantaličného, ​​existuje vývoj, ktorý je v úplne počiatočných štádiách. Ide o vývoj v nasledujúcich oblastiach medicíny: kozmetológia (výroba materiálu na báze oxidu tantaličného, ​​ktorý nahradí „zlaté nite“); srdcová chirurgia (aplikácia elektretových filmov na vnútorný povrch umelých krvných ciev, zabraňuje tvorbe krvných zrazenín); artroplastika (zníženie rizika odmietnutia protéz, ktoré sú v neustálej interakcii s kostným tkanivom). Okrem toho sa vytvára chirurgický nástroj potiahnutý filmom oxidu tantaličného.

Je známe, že tantal je veľmi odolný voči agresívnym médiám, svedčí o tom množstvo faktov. Takže pri teplote 200 ° C tento kov neovplyvňuje sedemdesiat percent kyseliny dusičnej! V kyseline sírovej pri teplote 150 ° C sa korózia tantalu tiež nepozoruje a pri 200 ° C kov koroduje, ale len o 0,006 mm za rok!

Je známy prípad, keď v jednom podniku, ktorý používa plynný chlorovodík, časti z nehrdzavejúcej ocele zlyhali po niekoľkých mesiacoch. Len čo bola oceľ nahradená tantalom, dokonca aj tie najtenšie časti (hrúbka 0,3 ... 0,5 mm) sa ukázali byť prakticky neobmedzené - ich životnosť sa zvýšila na 20 rokov!

Tantal je spolu s niklom a chrómom široko používaný ako antikorózny povlak. Pokrývajú časti rôznych tvarov a veľkostí: tégliky, rúrky, plechy, raketové trysky a mnoho ďalšieho. Okrem toho môže byť materiál, na ktorý je nanesený tantalový povlak, veľmi rôznorodý: železo, meď, grafit, kremeň, sklo a iné. Najzaujímavejšie je, že tvrdosť tantalového povlaku je tri až štyrikrát vyššia ako tvrdosť technického tantalu v žíhanej forme!

Vzhľadom na to, že tantal je veľmi cenný kov, hľadanie jeho surovín pokračuje aj dnes. Mineralógovia zistili, že obyčajné žuly okrem iných cenných prvkov obsahujú aj tantal. Pokus o extrakciu tantalu zo žulových hornín sa uskutočnil v Brazílii, kov sa získal, ale takáto výroba nedosiahla priemyselné rozmery - proces sa ukázal byť mimoriadne drahý a komplikovaný.

Moderné elektrolytické tantalové kondenzátory sú stabilné v prevádzke, spoľahlivé a odolné. Miniatúrne kondenzátory vyrobené z tohto materiálu, používané v rôznych elektronických systémoch, majú okrem vyššie uvedených výhod jednu jedinečnú vlastnosť: môžu si sami robiť opravy! Ako sa to stane? Predpokladajme, že celistvosť izolácie je narušená v dôsledku poklesu napätia alebo z iného dôvodu - v mieste poruchy sa okamžite vytvorí izolačný oxidový film a kondenzátor pokračuje v práci, akoby sa nič nestalo!

Tantalu možno právom pripísať výraz „smart metal“, ktorý sa objavil v polovici 20. storočia, teda kov, ktorý pomáha pri práci inteligentných strojov.

V niektorých oblastiach tantal nahrádza a niekedy dokonca konkuruje platine! Takže pri výrobe šperkov tantal často nahrádza drahší ušľachtilý kov pri výrobe náramkov, puzdier na hodinky a iných šperkov. V inej oblasti tantal úspešne konkuruje platine - štandardné analytické závažia vyrobené z tohto kovu nie sú v kvalite o nič horšie ako platinové.

Okrem toho sa tantal používa ako náhrada za drahšie irídium pri výrobe hrotov pre automatické perá.

Vďaka svojim jedinečným chemickým vlastnostiam našiel tantal uplatnenie ako materiál pre katódy. Takže tantalové katódy sa používajú pri elektrolytickej separácii zlata a striebra. Ich hodnota spočíva v tom, že zrazenina drahých kovov sa z nich dá zmyť aqua regia, ktorá tantalu neškodí.

Určite sa dá hovoriť o tom, že v tom, že švédskeho chemika Ekeberga, snažiaceho sa nasýtiť novú látku kyselinami, zasiahol „smäd“ a nový prvok na počesť pomenoval, je niečo symbolické, ak nie dokonca mystické. o mýtickom darebákovi, ktorý zabil svojho vlastného syna a ktorý zradil bohov. A o dvesto rokov neskôr sa ukázalo, že tento prvok je schopný doslova „ušiť“ človeka a dokonca „nahradiť“ jeho šľachy a nervy! Ukazuje sa, že mučeník strádajúci v podsvetí, odpykajúci svoju vinu s pomocou osoby, sa snaží poprosiť bohov o odpustenie ...

Príbeh

Tantalos je hrdina starých gréckych mýtov, lýdsky alebo frýgsky kráľ, syn Dia. Prezradil tajomstvá olympijských bohov, z ich sviatku ukradol ambróziu a olympionikov pohostil pokrmom pripraveným z tela vlastného syna Pelopa, ktorého aj zabil. Za svoje zverstvá bol Tantalus bohmi odsúdený na večné muky hladu, smädu a strachu v podsvetí Hádes. Odvtedy stojí po krk v priezračnej krištáľovo čistej vode a pod ťarchou zrelých plodov sa mu k hlave skláňajú konáre. Len on nedokáže uhasiť smäd ani hlad - voda klesá, len čo sa pokúsi opiť, a konáre dvíha vietor rukami hladného zabijaka. Nad Tantalovou hlavou visí skala, ktorá sa môže každú chvíľu zrútiť a nešťastného hriešnika prinúti navždy trpieť strachom. Vďaka tomuto mýtu vznikol výraz „tantalové muky“, označujúci neznesiteľné utrpenie, netelesné pokusy oslobodiť sa od múk. Zrejme pri neúspešných pokusoch švédskeho chemika Ekeberga rozpustiť ním objavenú „zem“ v roku 1802 v kyselinách a izolovať z nej nový prvok, práve tento výraz mu prišiel na um. Viac ako raz sa vedcovi zdalo, že je blízko k cieľu, ale nepodarilo sa mu izolovať nový kov v jeho čistej forme. Takto sa objavilo meno „mučeníka“ nového prvku.

Objav tantalu úzko súvisí s objavom ďalšieho prvku – nióbu, ktorý sa objavil o rok skôr a pôvodne sa volal Columbia, čo mu daroval objaviteľ Gatchet. Tento prvok je dvojčaťom tantalu, ktorý je mu v mnohých vlastnostiach blízky. Práve táto blízkosť vyviedla z omylu chemikov, ktorí po dlhých debatách dospeli k chybnému záveru, že tantal a kolumbium sú jedným a tým istým prvkom. Tento blud trval viac ako štyridsať rokov, kým v roku 1844 slávny nemecký chemik Heinrich Rose pri preštudovaní kolumbitov a tantalitov z rôznych ložísk dokázal, že kolumbium je samostatný prvok. Gatchetom skúmaná Kolumbia bola niób s vysokým obsahom tantalu, čo zviedlo vedecký svet z omylu. Na počesť takejto rodinnej blízkosti dvoch živlov dala Rosa Kolumbii nové meno Niobium – na počesť dcéry frýgskeho kráľa Tantala Niobia. A hoci Rose urobil chybu aj v tom, že údajne objavil ďalší nový prvok, ktorý pomenoval Pelopius (na počesť Tantalovho syna Pelopa), jeho práca sa stala základom pre prísne rozlišovanie medzi nióbom (kolumbium) a tantalom. Len aj po Roseovom dôkaze boli tantal a niób dlho zmätené. Tantal sa teda nazýval kolumbium, v Rusku kolumbium. Hess vo svojich Základoch čistej chémie až do ich šiesteho vydania (1845) hovorí len o tantale, bez zmienky o Kolumbii; Dvigubsky (1824) má meno - tantalium. Takéto chyby a výhrady sú pochopiteľné – metódu na oddeľovanie tantalu a nióbu vyvinul až v roku 1866 švajčiarsky chemik Marignac a ako taký čistý elementárny tantal ešte neexistoval: veď vedci dokázali tento kov získať v čistom kompaktná forma až v 20. storočí. Prvým, kto bol schopný získať kovový tantal, bol nemecký chemik von Bolton, a to sa stalo až v roku 1903. Predtým sa samozrejme robili pokusy získať čistý kovový tantal, ale všetky snahy chemikov boli neúspešné. Napríklad francúzsky chemik Moissan dostal podľa neho kovový prášok - čistý tantal. Tento prášok, získaný redukciou oxidu tantaličného Ta 2 O 5 uhlíkom v elektrickej peci, však nebol čistý tantal, prášok obsahoval 0,5 % uhlíka.

Výsledkom bolo, že podrobné štúdium fyzikálno-chemických vlastností sedemdesiateho tretieho prvku bolo možné až na začiatku dvadsiateho storočia. Tantal ešte niekoľko rokov nenašiel praktické využitie. Až v roku 1922 sa mohol použiť v usmerňovačoch striedavého prúdu.

Byť v prírode

Priemerný obsah sedemdesiateho tretieho prvku v zemskej kôre (clarke) je 2,5∙10 -4 % hmotnosti. Tantal je charakteristickým prvkom kyslých hornín - žuly a sedimentárnych schránok, v ktorých jeho priemerný obsah dosahuje 3,5 ∙ 10 -4%, pri ultrabázických a bázických horninách - vrchné časti plášťa a hlboké časti zemskej kôry je koncentrácia tantalu je oveľa nižšia: 1,8∙10 -6%. V horninách magmatického pôvodu je tantal rozptýlený, ako aj v biosfére, pretože je izomorfný s mnohými chemickými prvkami.

Napriek nízkemu obsahu tantalu v zemskej kôre sú jeho minerály veľmi rozšírené - je ich viac ako sto, a to ako vlastné minerály tantalu, tak aj rudy obsahujúce tantal, všetky vznikli v súvislosti s magmatickou činnosťou (tantalit, kolumbit loparit, pyrochlór a iné). Vo všetkých mineráloch je tantal sprevádzaný nióbom, čo sa vysvetľuje extrémnou chemickou podobnosťou prvkov a takmer identickou veľkosťou ich iónov.

V skutočnosti majú tantalové rudy pomer Ta 2 O 5 : Nb 2 O 5 ≥1. Hlavnými minerálmi tantalových rúd sú kolumbit-tantalit (obsah Ta 2 O 5 30-45 %), tantalit a manganotantalit (Ta 2 O 5 45-80 %), wojinit (Ta, Mn, Sn) 3 O 6 (Ta 2 O 5 60-85 %), mikrolit Ca 2 (Ta, Nb) 2 O 6 (F, OH) (Ta 2 O 5 50-80 %) a iné. Tantalit (Fe, Mn) (Ta, Nb) 2 O 6 má niekoľko odrôd: ferotantalit (FeO>MnO), manganotantalit (MnO>FeO). Tantalit prichádza v mnohých odtieňoch od čiernej po červenohnedú. Hlavnými minerálmi tantalovo-nióbových rúd, z ktorých sa popri nióbe získava oveľa drahší tantal, sú kolumbit (Ta 2 O 5 5-30 %), pyrochlór s obsahom tantalu (Ta 2 O 5 1-4 %) , loparit (Ta205 0,4-0,8%), sekerník (Ca, Tr, U)2 (Nb, Ta)206 (F, OH)∙nH20 (Ta205 8-28%), ixiolit (Nb, Ta, Sn, W, Sc)306 a niektoré ďalšie. Tantaloniobáty obsahujúce U, Th, TR sú metamiktné, vysoko rádioaktívne a obsahujú rôzne množstvá vody; polymorfné modifikácie sú bežné. Tantaloniobáty tvoria malé diseminácie, veľké segregácie sú zriedkavé (kryštály sú typické hlavne pre loparit, pyrochlór a kolumbit-tantalit). Sfarbenie čierna, tmavo hnedá, hnedožltá. Zvyčajne priesvitné alebo mierne priesvitné.

Existuje niekoľko hlavných priemyselných a genetických typov ložísk tantalovej rudy. Pegmatity vzácnych kovov natro-lítneho typu sú reprezentované zónovými žilnými telesami, ktoré pozostávajú z albitu, mikroklinu, kremeňa a v menšej miere spodumenu alebo petalitu. Vzácne kovové tantalonosné žuly (apogranity) sú zastúpené drobnými zásobami a kupolami mikroklinovo-kremenno-albitových granitov, často obohatených topásom a lítiovými sľudami, obsahujúcimi jemný rozlet kolumbit-tantalitu a mikrolitu. Poveternostné kôry, deluviálno-aluviálne a aluviálne rozsypy, vznikajúce v súvislosti s deštrukciou pegmatitov, obsahujú kaziterit a minerály skupiny kolumbit-tantalit. Nefelínové syenity s loparitom zloženia lujavritu a foyalitu.

Priemyselne sa využívajú aj ložiská komplexných tantalovo-nióbových rúd, reprezentovaných karbonátitmi as nimi spojenými forsterit-apatit-magnetitovými horninami; mikroklino-albitové riebeckitové alkalické žuly a granosyenity a iné. Určité množstvo tantalu sa získava z wolframitov greisenov.

Najväčšie náleziská titánových rúd sa nachádzajú v Kanade (Manitoba, Bernick Lake), Austrálii (Greenbushes, Pilbara), Malajzii a Thajsku (tantalové ryže cínu), Brazílii (Paraiba, Rio Grande do Norte), v mnohých afrických štátoch (Zaire, Nigéria, Južná Rodézia).

Aplikácia

Tantal našiel svoje technické uplatnenie pomerne neskoro - začiatkom 20. storočia sa používal ako materiál pre žhaviace vlákna elektrických lámp, čo bolo spôsobené takou kvalitou tohto kovu, ako je žiaruvzdornosť. Čoskoro však v tejto oblasti stratil svoj význam, nahradil ho lacnejší a žiaruvzdornejší volfrám. Tantal sa opäť stal „technicky nevhodným“ až do dvadsiatych rokov 20. storočia, kedy sa začal používať v striedavých usmerňovačoch (tantal, potiahnutý oxidovým filmom, prechádza prúdom len jedným smerom) a o rok neskôr v rádiových elektrónkách. . Potom kov získal uznanie a čoskoro začal dobývať stále nové a nové oblasti priemyslu.

V súčasnosti sa tantal pre svoje jedinečné vlastnosti používa v elektronike (výroba kondenzátorov s vysokou špecifickou kapacitou). Približne štvrtina svetovej produkcie tantalu smeruje do elektrotechnického a vákuového priemyslu. Vďaka vysokej chemickej inertnosti samotného tantalu a jeho oxidového filmu sú elektrolytické tantalové kondenzátory veľmi stabilné v prevádzke, spoľahlivé a odolné: ich životnosť môže dosiahnuť viac ako dvanásť rokov. V rádiotechnike sa tantal používa v radarových zariadeniach. Mini tantalové kondenzátory sa používajú v rádiových vysielačoch, radarových inštaláciách a iných elektronických systémoch.

Hlavným spotrebiteľom tantalu je metalurgia, ktorá využíva viac ako 45 % vyrobeného kovu. Tantal sa aktívne používa ako legujúci prvok v špeciálnych oceliach - odolných proti korózii, odolným voči teplu. Pridanie tohto prvku do bežných chrómových ocelí zvyšuje ich pevnosť a znižuje krehkosť po kalení a žíhaní. Výroba žiaruvzdorných zliatin je pre raketovú a vesmírnu techniku ​​veľkou nevyhnutnosťou. V prípadoch, keď sú trysky rakiet chladené tekutým kovom, ktorý môže spôsobiť koróziu (lítium alebo sodík), je jednoducho nemožné zaobísť sa bez zliatiny tantalu a volfrámu. Okrem toho sa žiaruvzdorné ocele používajú na výrobu ohrievačov pre vysokoteplotné vákuové pece, ohrievače a miešadlá. Karbid tantalu (bod tavenia 3 880 °C) sa používa pri výrobe tvrdých zliatin (zmesi karbidov volfrámu a tantalu - triedy s indexom TT, pre najťažšie kovoobrábacie podmienky a príklepové rotačné vŕtanie tých najpevnejších materiálov (kameň, kompozity) .

Ocele legované tantalom majú široké využitie napríklad v chemickom inžinierstve. Koniec koncov, takéto zliatiny majú výnimočnú chemickú odolnosť, sú tvárne, žiaruvzdorné a žiaruvzdorné, práve vďaka týmto vlastnostiam sa tantal stal nepostrádateľným konštrukčným materiálom pre chemický priemysel. Tantalové zariadenia sa používajú pri výrobe mnohých kyselín: chlorovodíkovej, sírovej, dusičnej, fosforečnej, octovej, ako aj brómu, chlóru a peroxidu vodíka. Vyrábajú sa z neho cievky, destilátory, ventily, mixéry, prevzdušňovače a mnohé ďalšie časti chemických aparatúr. Niekedy - celé zariadenie. Tantalové katódy sa používajú pri elektrolytickej separácii zlata a striebra. Výhodou týchto katód je, že nános zlata a striebra z nich možno zmyť pomocou aqua regia, ktorá nepoškodzuje tantal.

Okrem toho sa tantal používa v prístrojovej technike (röntgenové zariadenia, kontrolné prístroje, membrány); v medicíne (materiál na rekonštrukčnú chirurgiu); v jadrovej energetike - ako výmenník tepla pre systémy jadrovej energetiky (tantal je najstabilnejší zo všetkých kovov v prehriatych taveninách a parách cézia-133). Vysoká schopnosť tantalu absorbovať plyny sa využíva na udržanie hlbokého vákua (elektrovakuové prístroje).

V posledných rokoch sa tantal používa ako šperkový materiál, vďaka svojej schopnosti vytvárať na povrchu odolné oxidové filmy akejkoľvek farby.

Zlúčeniny tantalu sú tiež široko používané. Oxid tantaličný sa používa v jadrovej technológii na tavenie skla, ktoré pohlcuje gama žiarenie. Fluorotantalát draselný sa používa ako katalyzátor pri výrobe syntetického kaučuku. Oxid tantaličný hrá rovnakú úlohu aj pri výrobe butadiénu z etylalkoholu.

Výroba

Je známe, že rudy obsahujúce tantal sú vzácne a chudobné na tento konkrétny prvok. Hlavnými surovinami na výrobu tantalu a jeho zliatin sú koncentráty tantalitu a loparitu s obsahom iba 8 % Ta 2 O 5 a viac ako 60 % Nb 2 O 5 . Okrem toho sa spracúvajú aj tie rudy, ktoré obsahujú len stotiny percenta (Ta, Nb) 2 O 5!

Technológia výroby tantalu je pomerne zložitá a vykonáva sa v troch etapách: otváranie alebo rozklad; oddelenie tantalu od nióbu a získanie ich čistých chemických zlúčenín; regenerácia a rafinácia tantalu.

Otváranie tantalového koncentrátu, inými slovami extrakcia tantalu z rúd, sa uskutočňuje pomocou alkálií (fúzia) alebo pomocou kyseliny fluorovodíkovej (rozklad) alebo zmesi kyseliny fluorovodíkovej a sírovej. Potom prechádzajú do druhej fázy výroby - extrakcia extrakcia a separácia tantalu a nióbu. Posledná uvedená úloha je veľmi ťažká kvôli podobnosti chemických vlastností týchto kovov a takmer identickej veľkosti ich iónov. Donedávna sa kovy oddeľovali len metódou, ktorú navrhol už v roku 1866 švajčiarsky chemik Marignac, ktorý využil rozdielnu rozpustnosť fluorotantalátu draselného a fluoroniobátu draselného v zriedenej kyseline fluorovodíkovej. V modernom priemysle sa na separáciu tantalu a nióbu používa niekoľko metód: extrakcia organickými rozpúšťadlami, selektívna redukcia chloridu nióbového, frakčná kryštalizácia komplexných fluoridových solí, separácia pomocou iónomeničových živíc a rektifikácia chloridov. V súčasnosti je najpoužívanejším spôsobom separácie (je aj najdokonalejším) extrakcia z roztokov zlúčenín fluoridu tantalu a nióbu s obsahom kyseliny fluorovodíkovej a sírovej. Zároveň sa tantal a niób čistia aj od nečistôt iných prvkov: kremíka, titánu, železa, mangánu a iných príbuzných prvkov. Čo sa týka loparitových rúd, ich koncentráty sa spracovávajú chlórovou metódou, pričom vzniká kondenzát chloridov tantalu a nióbu, ktoré sa ďalej separujú rektifikačnou metódou. Separácia zmesi chloridov pozostáva z nasledujúcich etáp: predbežná rektifikácia (oddelenie chloridov tantalu a nióbu od sprievodných nečistôt), hlavná rektifikácia (na získanie čistého koncentrátu NbCl 5 a TaCl 5) a konečná rektifikácia tantalovej frakcie (získanie čistého TaCl). 5). Po oddelení príbuzných kovov sa tantalová fáza vyzráža a prečistí, aby sa získal vysoko čistý fluórtantalát draselný (s použitím KCl).

Kovový tantal sa získava redukciou jeho zlúčenín vysokej čistoty, na čo je možné použiť niekoľko metód. Ide buď o redukciu tantalu z pentoxidu sadzami pri teplote 1800 – 2000 °C (karbotermická metóda), alebo o redukciu fluorotantalátu draselného sodíkom pri zahrievaní (sodíková tepelná metóda), alebo o elektrochemickú redukciu z taveniny obsahujúcej fluorotantalát draselný. a oxid tantalu (elektrolytická metóda). Tak či onak sa kov získava v práškovej forme s čistotou 98-99%. Aby sa získal kov v ingotoch, speká sa vo forme polotovarov vopred stlačených z prášku. Spekanie prebieha prechodom prúdu pri teplote 2 500 – 2 700 °C alebo zahrievaním vo vákuu pri 2 200 – 2 500 °C. Potom sa čistota kovu výrazne zvýši a bude sa rovnať 99,9 - 99,95%.

Na ďalšiu rafináciu a získavanie tantalových ingotov sa používa elektrické vákuové tavenie v oblúkových peciach s tavnou elektródou a na hlbšie zušľachťovanie tavenie elektrónovým lúčom, ktoré výrazne znižuje obsah nečistôt v tantale, zvyšuje jeho plasticitu a znižuje prechodovú teplotu. do krehkého stavu. Tantal takejto čistoty si zachováva vysokú ťažnosť pri teplotách blízkych absolútnej nule! Povrch tantalového ingotu sa roztaví (na získanie požadovaných ukazovateľov na povrchu ingotu) alebo sa spracuje na sústruhu.

Fyzikálne vlastnosti

Až na začiatku 20. storočia sa vedcom dostal do rúk čistý kovový tantal a mohli podrobne študovať vlastnosti tohto svetlosivého kovu s jemne modrastým odtieňom olova. Aké sú vlastnosti tohto prvku? Tantal je určite ťažký kov: jeho hustota je 16,6 g / cm 3 pri 20 ° C (pre porovnanie železo má hustotu 7,87 g / cm 3, hustota olova je 11,34 g / cm 3) a na prepravu 1 kubický meter tento prvok by si vyžiadal šesť trojtonových kamiónov. Spája sa v ňom vysoká pevnosť a tvrdosť s vynikajúcimi plastickými vlastnosťami. Čistý tantal je vhodný na opracovanie, ľahko sa lisuje, spracováva na najtenšie plechy (hrubé asi 0,04 mm) a drôty (modul pružnosti tantalu je 190 Gn/m 2 alebo 190 10 2 kgf/mm 2 pri 25 °C). Za studena je možné kov spracovávať bez výrazného mechanického spevnenia, podlieha deformácii s kompresným pomerom 99% bez medzivýpalu. Prechod tantalu z plastického do krehkého stavu nie je pozorovaný ani pri ochladení na -196 °C. Pevnosť v ťahu vysoko čistého žíhaného tantalu je 206 MN/m2 (20,6 kgf/mm2) pri 27 °C a 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) pri 490 °C; predĺženie 36 % (pri 27 °C) a 20 % (pri 490 °C). Tantal má kubickú mriežku centrovanú na telo (a = 3,296 A); atómový polomer 1,46 A, iónové polomery Ta 2+ 0,88 A, Ta 5+ 0,66 A.

Ako už bolo spomenuté, tantal je veľmi tvrdý kov (Tvrdosť plechu tantalu podľa Brinella v žíhanom stave je 450-1250 MPa, v deformovanom stave 1250-3500 MPa). Okrem toho je možné zvýšiť tvrdosť kovu pridaním množstva nečistôt, ako je uhlík alebo dusík (Tvrdosť tantalového plechu podľa Brinella po absorpcii plynov pri zahrievaní vzrastie na 6000 MPa). Výsledkom je, že intersticiálne nečistoty prispievajú k zvýšeniu tvrdosti podľa Brinella, pevnosti v ťahu a medze klzu, ale znižujú charakteristiky ťažnosti a zvyšujú krehkosť za studena, inými slovami, spôsobujú, že kov je krehký. Ďalšími charakteristickými vlastnosťami sedemdesiateho tretieho prvku sú jeho vysoká tepelná vodivosť, pri 20-100 °C je táto hodnota 54,47 W / (m∙K) alebo 0,13 cal / (cm sec ° C) a žiaruvzdornosť (možno najdôležitejšia fyzikálna vlastnosť tantalu) - topí sa pri takmer 3 000 ° C (presnejšie pri 2 996 ° C), pričom vzniká iba volfrám a rénium. Mimoriadne vysoký je aj bod varu tantalu: 5 300 °C.

Čo sa týka ostatných fyzikálne vlastnosti tantal, potom jeho špecifické teplo pri teplotách od 0 do 100 °C je 0,142 kJ/(kg K) alebo 0,034 cal/(g °C); teplotný koeficient lineárnej rozťažnosti tantalu 8,0 10 -6 (pri teplotách 20-1500 °C). Špecifický elektrický odpor sedemdesiateho tretieho prvku pri 0 °C je 13,2 10 -8 ohm m, pri 2000 °C 87 10 -8 ohm m. Pri 4,38 K sa kov stáva supravodičom. Tantal je paramagnetický, špecifická magnetická susceptibilita je 0,849 10 -6 (pri 18 °C).

Tantal má teda jedinečný súbor fyzikálnych vlastností: vysoký koeficient prestupu tepla, vysokú schopnosť absorbovať plyny, tepelnú odolnosť, žiaruvzdornosť, tvrdosť, plasticitu. Okrem toho sa vyznačuje vysokou pevnosťou - dobre sa hodí na tlakové spracovanie všetkými existujúcimi metódami: kovanie, razenie, valcovanie, ťahanie, krútenie. Tantal sa vyznačuje dobrou zvárateľnosťou (zváranie a spájkovanie v argóne, héliu alebo vo vákuu). Okrem toho má tantal výnimočnú chemickú a koróznu odolnosť (s tvorbou anódového filmu), nízky tlak pár a nízku funkciu elektrónovej práce a navyše sa dobre znáša so živým tkanivom tela.

Chemické vlastnosti

Jednou z najcennejších vlastností tantalu je rozhodne jeho výnimočná chemická odolnosť: v tomto ohľade je na druhom mieste za ušľachtilými kovmi, aj keď nie vždy. Je odolný voči kyselinám chlorovodíkovej, sírovej, dusičnej, fosforečnej a organických všetkých koncentrácií (do teploty 150 °C). Z hľadiska chemickej stability je tantal podobný sklu – je nerozpustný v kyselinách a ich zmesiach, nerozpustí ho ani aqua regia, proti ktorej je zlato a platina a rad ďalších cenných kovov bezmocné. Sedemdesiaty tretí prvok je rozpustný iba v zmesi kyseliny fluorovodíkovej a dusičnej. Navyše k reakcii s kyselinou fluorovodíkovou dochádza iba s kovovým prachom a je sprevádzaná výbuchom. Dokonca aj v horúcich kyselinách chlorovodíkovej a sírovej je tantal stabilnejší ako jeho dvojča niób. Tantal je však menej odolný voči zásadám – horúce roztoky žieravých zásad kov korodujú. Vyjadrujú sa soli kyseliny tantalovej (tantaláty). všeobecný vzorec: xMe 2 O yTa 2 O 5 H 2 O, patria sem metatantaláty MeTaO 3, ortotantaláty Me 3 TaO 4, soli typu Me 5 TaO 5, kde Me je alkalický kov; v prítomnosti peroxidu vodíka vznikajú aj pertantaláty. Najdôležitejšie sú tantaláty alkalických kovov - KTaO 3 a NaTaO 3; tieto soli sú feroelektriká.

O vysokej odolnosti tantalu proti korózii svedčí aj jeho interakcia so vzdušným kyslíkom, respektíve vysoká odolnosť voči tomuto účinku. Kov začína oxidovať až pri 280 °C, pričom je pokrytý ochranným filmom Ta 2 O 5 (oxid tantalu je jediný stabilný oxid kovu), ktorý chráni kov pred pôsobením chemických činidiel a zabraňuje toku elektrického prúdu z kovu na elektrolyt. Keď však teplota stúpne na 500 °C, oxidový film sa postupne stáva pórovitým, stratifikuje a oddeľuje sa od kovu, čím zbavuje povrch ochrannej vrstvy proti korózii. Preto je vhodné vykonávať tepelné spracovanie vo vákuu, pretože kov je na vzduchu oxidovaný do značnej hĺbky. Prítomnosť dusíka a kyslíka zvyšuje tvrdosť a pevnosť tantalu, súčasne znižuje jeho ťažnosť a robí kov krehkým, a ako už bolo spomenuté, tantal tvorí tuhý roztok a oxiduje Ta 2 O 5 s kyslíkom (so zvýšením O 2 obsahu v tantale dochádza k prudkému zvýšeniu pevnostných vlastností a silnému zníženiu ťažnosti a odolnosti proti korózii). Tantal reaguje s dusíkom za vzniku troch fáz - tuhého roztoku dusíka v tantale, nitridov tantalu: Ta 2 N a TaN - v teplotnom rozmedzí od 300 do 1100 °C. V podmienkach vysokého vákua (pri teplotách nad 2 000 °C) je možné tantal zbaviť dusíka a kyslíka.

Tantal slabo reaguje s vodíkom až do zahriatia na 350 °C, rýchlosť reakcie sa výrazne zvyšuje až od 450 °C (vzniká hydrid tantalu a tantal krehne). Rovnaký ohrev vo vákuu (nad 800 °C) pomáha zbaviť sa vodíka, pri ktorom sa obnovia mechanické vlastnosti tantalu a vodík sa úplne odstráni.

Fluór pôsobí na tantal už pri izbovej teplote, s kovom reaguje aj fluorovodík. Suchý chlór, bróm a jód majú chemický účinok na tantal pri teplote 150 °C a vyššej. Chlór začína aktívne interagovať s kovom pri teplote 250 °C, bróm a jód pri teplote 300 °C. Tantal začína interagovať s uhlíkom pri veľmi vysokých teplotách: 1 200 – 1 400 °C, v tomto prípade vznikajú žiaruvzdorné karbidy tantalu, ktoré sú veľmi odolné voči kyselinám. S bórom sa tantal spája za vzniku boridov - pevných žiaruvzdorných zlúčenín odolných voči Aqua regia. S mnohými kovmi tvorí tantal súvislé tuhé roztoky (molybdén, niób, titán, volfrám, vanád a iné). So zlatom, hliníkom, niklom, berýliom a kremíkom tvorí tantal obmedzené tuhé roztoky. Netvorí žiadne zlúčeniny tantalu s horčíkom, lítiom, draslíkom, sodíkom a niektorými ďalšími prvkami. Čistý tantal je odolný voči mnohým tekutým kovom (zliatiny Na, K, Li, Pb, U-Mg a Pu-Mg).

Tantal je inteligentnou voľbou pre všetky aplikácie, kde sa vyžaduje vysoká odolnosť proti korózii. Tantal síce nie je ušľachtilý kov, no svojou chemickou stabilitou je s nimi porovnateľný. Okrem toho sa tantal ľahko formuje aj pri teplotách pod izbovou teplotou vďaka svojej kubickej kryštálovej štruktúre sústredenej na telo. Vysoká odolnosť tantalu voči korózii z neho robí cenný materiál na použitie v širokej škále chemických prostredí. Náš „tvrdý“ materiál používame napríklad na výmenníky tepla pre prístrojový sektor, podávacie zásobníky na stavbu pecí, implantáty pre medicínsku techniku ​​a kondenzátorové komponenty pre elektronický priemysel.

Zaručená čistota

Môžete si byť istí kvalitou našich produktov. Naše tantalové produkty vyrábame sami - od kovového prášku až po hotový výrobok. Ako surovinu používame len ten najčistejší tantalový prášok. Týmto spôsobom Vám garantujeme mimoriadne vysokú čistotu materiálu.

Garantujeme kvalitu čistota spekaného tantalu - 99,95 % (čistota kovu bez nióbu). Podľa chemických analýz sa zvyškový obsah skladá z nasledujúcich prvkov:

Garantujeme kvalita čistoty tantalu získané tavením - 99,95 % (čistota kovu bez nióbu) Podľa chemickej analýzy zvyškový obsah pozostáva z nasledujúcich prvkov:

Prítomnosť Cr(VI) a organických nečistôt je vylúčená výrobným procesom (viacnásobné tepelné spracovanie pri teplotách nad 1000 °C v atmosfére vysokého vákua). * Pôvodná hodnota.

materiál so zvláštnym talentom

Rovnako jedinečné, ako sú vlastnosti nášho tantalu, sú jedinečné aj jeho priemyselné aplikácie. Dve z nich si stručne predstavíme nižšie:

Individuálne vybrané chemické a elektrické vlastnosti.

Vďaka svojej extrémne jemnej mikroštruktúre je tantal ideálnym materiálom na výrobu ultrajemných drôtov s bezchybným, výnimočne čistým povrchom na použitie v tantalových kondenzátoroch. Chemické, elektrické a mechanické vlastnosti takéhoto drôtu vieme určiť s vysokou presnosťou. Našim zákazníkom tak poskytujeme individuálne vybrané a stabilné vlastnosti komponentov, ktoré neustále vyvíjame a zdokonaľujeme.

Vynikajúca životnosť nástroja a vysoká ťažnosť za studena

Vynikajúca odolnosť v kombinácii s vynikajúcou tvarovateľnosťou a zvárateľnosťou robí z tantalu ideálny materiál pre výmenníky tepla. Naše tantalové výmenníky tepla sú výnimočne stabilné a odolné voči širokej škále drsných prostredí. Vďaka dlhoročným skúsenostiam so spracovaním tantalu sme schopní vyrobiť aj zložité geometrie presne podľa vašich požiadaviek.

Čistý tantal alebo je to zliatina?

Náš tantal pripravujeme optimálnym spôsobom pre akúkoľvek aplikáciu. Pomocou rôznych legujúcich prvkov môžeme zmeniť nasledujúce vlastnosti volfrámu:

• fyzikálne vlastnosti(napr. bod topenia, tlak pár, hustota, elektrická vodivosť, tepelná vodivosť, tepelná rozťažnosť, tepelná kapacita)
• mechanické vlastnosti(napr. pevnosť, mechanizmus lomu, ťažnosť)
• Chemické vlastnosti(napr. odolnosť proti korózii, leptateľnosť)
• opracovateľnosť(napr. opracovanie, tvárnosť, zvárateľnosť)
• štruktúra a charakteristiky rekryštalizácie(napr. teplota rekryštalizácie, sklon ku krehnutiu, efekt starnutia, veľkosť zrna)

A to nie je všetko: pomocou našich špeciálnych výrobných techník môžeme meniť rôzne iné vlastnosti tantalu v širokom rozsahu. Výsledok: dve rôzne technológie výroby tantalu a zliatiny s rôznymi vlastnosťami, presne prispôsobené požiadavkám konkrétnej aplikácie.

Spekaný tantal (TaS).

Čistý spekaný tantal a čistý tavený tantal majú tieto spoločné vlastnosti:

• vysoká teplota topenia 2996 °C
• vynikajúca ťažnosť za studena
• rekryštalizácia pri teplotách od 900 do 1450 °C (v závislosti od stupňa deformácie a čistoty)
• vynikajúca odolnosť vo vodných roztokoch a taveninách kovov
• supravodivosť
• vysoká úroveň biokompatibility

Keď nás čaká mimoriadne tvrdá práca, náš spekaný tantal prichádza na pomoc: vďaka našej metóde práškovej metalurgie spekaný tantal, (TaS) má mimoriadne jemnú štruktúru zŕn a vysokú čistotu. V dôsledku toho je materiál iný. najvyššia kvalita povrchu a dobré mechanické vlastnosti.

Pre použitie v kondenzátoroch odporúčame jednu z našich odrôd tantalu s extrémne vysoká kvalita povrchy ( TaK). Takýto tantal sa používa vo forme drôtu v tantalových kondenzátoroch. Vysoká kapacita, nízky zvodový prúd a nízky odpor môžu byť zaručené len vtedy, keď sa použije drôt bez chýb a nečistôt.

Tavený tantal (TaM)

Nie vždy sa vyžaduje najlepší z najlepších. Tantal získaný tavením, (TaM), spravidla ekonomickejšie vo výrobe ako spekaný tantal a jeho kvalita je dostatočná pre mnohé aplikácie. Tento materiál však nie je taký jemnozrnný a jednotný ako spekaný tantal. Stačí nás kontaktovať. Radi Vám poradíme.

Stabilizovaný tantal (TaKS)

my dopovanie nášho spekaného stabilizovaného tantalu kremíkom ktorý zabraňuje rastu zrna aj pri vysokých teplotách. Vďaka tomu je náš tantal použiteľný aj pri extrémne vysokých teplotách. Jemnozrnná mikroštruktúra zostáva stabilná aj po žíhaní pri teplotách do 2000 °C. Tento proces zachováva vynikajúce mechanické vlastnosti materiálu, ako je jeho ťažnosť a pevnosť. Stabilizovaný tantal vo forme drôtu alebo plechu je ideálny na výrobu tantalových anód spekaním alebo na použitie v sektore výroby pecí.

Tantalový volfrám (TaW) má dobré mechanické vlastnosti a vynikajúcu odolnosť proti korózii. Do čistého tantalu pridávame 2,5 až 10 hmotnostných percent volfrámu. Hoci výsledná zliatina 1,4 krát silnejšíčistý tantal, ľahko sa s ním pracuje pri teplotách do 1600 °C. Preto je naša zliatina TaW obzvlášť vhodná pre výmenníky tepla a vykurovacie telesá používané v chemickom priemysle.

Dobré v každom smere. Vlastnosti tantalu.

Tantal patrí do skupiny žiaruvzdorné kovy. Žiaruvzdorné kovy majú teplotu topenia vyššiu ako platina (1772 °C). Energia, ktorá viaže jednotlivé atómy, je extrémne vysoká. Vysoká teplota topenia žiaruvzdorných kovov je kombinovaná s nízkym tlakom pár. Žiaruvzdorné kovy sa vyznačujú aj vysokou hustotou a nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti.

V periodickej tabuľke je tantal v rovnakom období ako volfrám. Rovnako ako volfrám, tantal má veľmi vysokú hustotu - 16,6 g / cm3. Na rozdiel od volfrámu sa však tantal stáva krehkým počas výrobných operácií zahŕňajúcich vodíkovú atmosféru. Preto sa materiál vyrába vo vysokom vákuu.

Tantal určite áno najstabilnejší zo žiaruvzdorných kovov. Je stabilný vo všetkých kyselinách a zásadách a má veľmi špecifické vlastnosti:

Termofyzikálne vlastnosti

Žiaruvzdorné kovy zvyčajne majú nízky koeficient tepelnej rozťažnosti a relatívne vysoká hustota. To platí aj pre tantal. Hoci je tepelná vodivosť tantalu nižšia ako u volfrámu a molybdénu, materiál má vyšší koeficient tepelnej rozťažnosti ako mnohé iné kovy.

Termofyzikálne vlastnosti tantalu sa menia s teplotou. Nižšie uvedené grafy zobrazujú krivky najdôležitejších premenných:

Mechanické vlastnosti

Dokonca aj malé množstvá intersticiálnych prvkov tuhého roztoku, ako je kyslík, dusík, vodík a uhlík, môžu zmeniť mechanické vlastnosti tantalu. Okrem toho sa na zmenu jeho mechanických vlastností používajú faktory ako čistota kovového prášku, technológia výroby (spekanie alebo tavenie), stupeň spracovania za studena a typ tepelného spracovania.

Rovnako ako volfrám a molybdén má aj tantal kubický centrovaný na telo kryštálová mriežka. Teplota krehkého a tvárneho prechodu tantalu je -200 °C, čo je výrazne pod izbovou teplotou. Z tohto dôvodu kov veľmi ľahko formovateľné. V procese spracovania za studena sa zvyšuje pevnosť v ťahu a tvrdosť kovu, ale súčasne sa znižuje predĺženie pri pretrhnutí. Materiál síce stráca svoju ťažnosť, ale nekrehne.

Tepelná odolnosť materiál je nižší ako materiál volfrámu, ale porovnateľné s tepelnou odolnosťoučistý molybdén. Na zvýšenie tepelnej odolnosti pridávame do tantalu žiaruvzdorné kovy, ako je volfrám.

Modul pružnosti tantalu je nižší ako modul volfrámu a molybdénu a je porovnateľný s modulom čistého železa. Modul pružnosti klesá so zvyšujúcou sa teplotou.

Mechanické vlastnosti

Vďaka svojej vysokej ťažnosti je tantal ideálny pre formovacie procesy ako je ohýbanie, dierovanie, lisovanie alebo hlboké ťahanie. Tantal je ťažko dostupný strojové spracovanie. Čip sa zle oddeľuje. Z tohto dôvodu odporúčame použiť kroky na odstránenie triesok. Tantal je iný výborná zvárateľnosť v porovnaní s volfrámom a molybdénom.

Máte otázky týkajúce sa obrábania žiaruvzdorných kovov? Radi Vám pomôžeme našimi dlhoročnými skúsenosťami.

Chemické vlastnosti

Keďže tantal je odolný voči všetkým druhom chemikálií, často sa porovnáva s drahými kovmi. Termodynamicky je však tantal základným kovom, ktorý napriek tomu dokáže vytvárať stabilné zlúčeniny so širokým spektrom prvkov. Pri vystavení vzduchu tvorí tantal veľmi hustá vrstva oxidu(Ta 2 O 5), ktorý chráni základný materiál pred agresívnym napadnutím. Táto vrstva oxidu vytvára tantal odolný proti korózii.

Pri izbovej teplote nie je tantal stabilný iba v nasledujúcich anorganických látkach: koncentrovaná kyselina sírová, fluór, fluorovodík, kyselina fluorovodíková a roztoky kyselín obsahujúce ióny fluóru. Alkalické roztoky, roztavený hydroxid sodný a hydroxid draselný tiež chemicky napádajú tantal. Zároveň je materiál stabilný vo vodnom roztoku amoniaku. Ak je tantal vystavený chemickému napadnutiu, vodík vstupuje do jeho kryštálovej mriežky a materiál sa stáva krehkým. Odolnosť tantalu proti korózii postupne klesá so zvyšujúcou sa teplotou.

Tantal je inertný voči mnohým riešeniam. Ak je však tantal vystavený zmiešanému roztoku, jeho odolnosť proti korózii sa môže znížiť, aj keď je stabilný v jednotlivých zložkách takéhoto roztoku. Máte ťažké otázky týkajúce sa korózie? Radi vám pomôžeme našimi skúsenosťami a vlastným koróznym laboratóriom.

Tantal je stabilný v niektorých taveninách kovov, ako sú Ag, Bi, Cd, Cs, Cu, Ga, Hg, °K, Li, Mg, Na a Pb za predpokladu, že tieto taveniny obsahujú malé množstvo kyslíka. Tento materiál je však napadnutý Al, Fe, Be, Ni a Co.

Keď sa základný kov, ako je tantal, dostane do kontaktu s ušľachtilými kovmi, ako je platina, chemická reakcia. V tejto súvislosti je potrebné vziať do úvahy reakciu tantalu s inými materiálmi prítomnými v systéme, najmä pri vysokej teplote.

Tantal nereaguje s inertnými plynmi. Z tohto dôvodu môžu byť ako ochranné plyny použité vysoko čisté inertné plyny. Keď však teplota stúpa, tantal aktívne reaguje s kyslíkom alebo vzduchom a môže absorbovať veľké množstvo vodíka a dusíka. To robí materiál krehkým. Tieto nečistoty je možné odstrániť žíhaním tantalu vo vysokom vákuu. Vodík zmizne pri 800 °C a dusík zmizne pri 1700 °C.

Vo vysokoteplotných peciach môže tantal reagovať s konštrukčnými komponentmi vyrobenými zo žiaruvzdorných oxidov alebo grafitu. Dokonca aj veľmi stabilné oxidy, ako je oxid hlinitý, oxid horečnatý alebo oxid zirkoničitý, môžu byť redukované pri vysokej teplote, ak sa dostanú do kontaktu s tantalom. Pri kontakte s grafitom môže vzniknúť karbid tantalu, čo vedie k zvýšeniu krehkosti tantalu. Hoci tantal možno zvyčajne ľahko kombinovať s inými žiaruvzdornými kovmi, ako je molybdén alebo volfrám, môže reagovať s hexagonálnym nitridom bóru a nitridom kremíka.

Nižšie uvedená tabuľka ukazuje koróznu odolnosť materiálu vo vzťahu k tepelne odolným materiálom používaným pri konštrukcii priemyselných pecí. Uvedené limitné teploty platia pre vákuum. Pri použití ochranného plynu sú tieto teploty o cca 100–200 °C nižšie.