Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Tantal(lat. Tantal), Ta, element chimic din grupa V a sistemului periodic al lui Mendeleev; numărul atomic 73, masa atomică 180,948; Metalul este de culoare gri cu o nuanță ușor plumb. În natură, se găsește sub formă de doi izotopi: stabil 181 Ta (99,99%) și radioactiv 180 Ta (0,012%; T ½ = 10 12 ani). Din radioactivul obținut artificial, 182 Ta (T ½ = 115,1 zile) este utilizat ca indicator radioactiv.

Elementul a fost descoperit în 1802 de chimistul suedez A. G. Eksberg; numit după eroul mitologiei grecești antice Tantalus (datorită dificultăților de obținere a Tantalului în forma sa pură). Tantalul din metal plastic a fost obținut pentru prima dată în 1903 de chimistul german W. Bolton.

Distribuția tantalului în natură

Conținutul mediu de tantal din scoarța terestră (clarke) este de 2,5·10 -4% în masă. Un element caracteristic al cochiliilor de granit și sedimentare (conținutul mediu ajunge la 3,5·10 -4%); în părțile adânci ale scoarței terestre și mai ales în vârf, în manta se află puțin tantal (în rocile ultrabazice 1,8·10 -6%). Tantalul este dispersat în majoritatea rocilor magmatice și în biosferă; conținutul său în hidrosferă și organisme nu a fost stabilit. Există 17 minerale de tantal cunoscute și mai mult de 60 de minerale care conțin tantal; toate s-au format în legătură cu activitatea magmatică (tantalit, columbit, loparit, piroclor și altele). În minerale, tantalul se găsește împreună cu niobiul datorită asemănării proprietăților lor fizice și chimice. Minereurile de tantal sunt cunoscute în pegmatitele de granit și roci alcaline, carbonatiți, în filoanele hidrotermale, precum și în placeri, care au cea mai mare importanță practică.

Proprietăți fizice Tantalus

Tantalul are o rețea cubică centrată pe corp (a = 3,296 Å); raza atomică 1,46 Å, raze ionice Ta 2+ 0,88 Å, Ta 5+ 0,66 Å; densitate 16,6 g/cm3 la 20°C; t pl 2996 °C; Temperatura Kip 5300 °C; capacitate termică specifică la 0-100°C 0,142 kJ/(kg K); conductivitate termică la 20-100 °C 54,47 W/(m K). Coeficient de temperatură de dilatare liniară 8,0·10 -6 (20-1500 °C); rezistivitate electrică specifică la 0 °C 13,2·10 -8 ohm·m, la 2000 °С 87·10 -8 ohm·m. La 4,38 K devine supraconductor. Tantalul este paramagnetic, susceptibilitate magnetică specifică 0,849·10 -6 (18 °C). Tantalul pur este un metal ductil care poate fi prelucrat prin presiune la rece fără o întărire semnificativă. Poate fi deformat cu o rată de reducere de 99% fără recoacere intermediară. Tranziția tantalului de la o stare ductilă la o stare fragilă la răcire la -196 °C nu a fost detectată. Modulul de elasticitate al tantalului este de 190 H/m2 (190·102 kgf/mm2) la 25 °C. Rezistența la tracțiune a tantalului recoapt de înaltă puritate este de 206 MN/m2 (20,6 kgf/mm2) la 27 °C și 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) la 490 °C; alungire relativă 36% (27 °C) și 20% (490 °C). Duritatea Brinell a tantalului pur recristalizat este de 500 Mn/m2 (50 kgf/mm2). Proprietățile tantalului depind în mare măsură de puritatea acestuia; impuritățile de hidrogen, azot, oxigen și carbon fac metalul fragil.

Proprietățile chimice ale tantalului

Configurația electronilor exteriori ai atomului Ta este 5d 3 6s 2. Cea mai caracteristică stare de oxidare a tantalului este +5; Sunt cunoscuți compuși cu o stare de oxidare mai scăzută (de exemplu, TaCl 4, TaCl 3, TaCl 2), dar formarea lor este mai puțin tipică pentru tantal decât pentru niobiu.

Din punct de vedere chimic, tantalul este slab activ în condiții normale (asemănător cu niobiul). Tantalul compact pur este stabil în aer; începe să se oxideze la 280 °C. Are un singur oxid stabil - (V) Ta 2 O 5, care există în două modificări: forma α alb sub 1320 °C și forma gri β peste 1320 °C; are un caracter acid. Cu hidrogen la o temperatură de aproximativ 250 °C, tantalul formează o soluție solidă care conține până la 20 at.% hidrogen la 20 °C; în același timp, tantalul devine fragil; la 800-1200 °C în vid înalt, hidrogenul este eliberat din metal și plasticitatea acestuia este restabilită. Cu azot la o temperatură de aproximativ 300 ° C formează o soluție solidă și nitrurează Ta 2 N și TaN; într-un vid profund peste 2200 °C, azotul absorbit este din nou eliberat din metal. În sistemul Ta - C la temperaturi de până la 2800 ° C s-a stabilit existența a trei faze: o soluție solidă de carbon în Tantal, carbură mai mică T 2 C și carbură TaC mai mare. Tantalul reacţionează cu halogenii la temperaturi peste 250 °C (cu fluor la temperatura camerei), formând predominant halogenuri de tip TaX 3 (unde X = F, Cl, Br, I). Când este încălzit, Ta interacționează cu C, B, Si, P, Se, Te, apă, CO, CO2, NO, HCI, H2S.

Tantalul pur este excepțional de rezistent la acțiunea multor metale lichide: Na, K și aliajele acestora, Li, Pb și altele, precum și aliajele U - Mg și Pu - Mg. Tantalul se caracterizează printr-o rezistență la coroziune extrem de ridicată la acțiunea majorității acizilor anorganici și organici: nitric, clorhidric, sulfuric, clor și alții, acva regia, precum și multe alte medii agresive. Fluorul, acidul fluorhidric, acidul fluorhidric și amestecul acestuia cu acid azotic, soluțiile și topiturile alcaline acționează asupra tantalului. Săruri cunoscute ale acizilor tantalici - tantalați formula generala xMe 2 O·yTa 2 O 5 · H 2 O: metatantalați MeTaO 3, ortotantalați Me 3 TaO 4, săruri ca Me 5 TaO 5, unde Me este un metal alcalin; în prezența peroxidului de hidrogen se formează și pertantalații. Cei mai importanți tantați de metale alcaline sunt KTaO3 și NaTaO3; Aceste săruri sunt feroelectrice.

Obținerea tantalului

Minereurile care conțin tantal sunt rare, complexe și sărace în tantal; minereuri de prelucrare care conțin până la sutimi de procente (Ta, Nb) 2 O 5 și zguri provenite din topirea prin reducere a concentratelor de staniu. Principalele materii prime pentru producerea tantalului, aliajele și compușii acestuia sunt concentratele de tantalit și loparit, care conțin, respectiv, aproximativ 8% Ta 2 O 5 și 60% sau mai mult Nb 2 O 5. Concentratele sunt de obicei prelucrate în trei etape: 1) deschidere, 2) separarea Ta și Nb și obținerea compușilor lor puri, 3) recuperarea și rafinarea Ta. Concentratele de tantalit sunt descompuse cu acizi sau alcalii, în timp ce concentratele de loparit sunt clorurate. Ta și Nb se separă pentru a obține compuși puri prin extracție, de exemplu, cu tributil fosfat din soluții de acid fluorhidric sau prin rectificarea clorurilor.

Pentru a produce tantal metalic, se reduce din funingine Ta 2 O 5 în una sau două etape (cu prepararea preliminară a TaC dintr-un amestec de Ta 2 O 5 cu funingine într-o atmosferă de CO sau H 2 la 1800-2000 ° C ); reducerea electrochimică din topituri care conțin K 2 TaF 7 și Ta 2 O 5 și reducerea K 2 TaF 7 cu sodiu la încălzire. Sunt posibile și procese de disociere termică a clorurii sau de reducere a tantalului din aceasta cu hidrogen. Metalul compact este produs fie prin arc de vid, fascicul de electroni sau topirea cu plasmă, fie prin metode de metalurgie a pulberilor. Lingourile sau barele sinterizate din pulberi sunt prelucrate sub presiune; Monocristalele de tantal deosebit de pur sunt obținute prin topirea zonei cu fascicul de electroni fără creuzet.

Aplicații ale tantalului

Tantalul are un complex de proprietăți valoroase - ductilitate bună, rezistență, sudabilitate, rezistență la coroziune la temperaturi moderate, refractaritate, presiune scăzută a vaporilor, coeficient ridicat de transfer termic, putina munca randamentul de electroni, capacitatea de a forma un film anodic (Ta 2 O 5) cu caracteristici dielectrice speciale și de a se „înțelege” cu țesutul viu al corpului. Datorită acestor proprietăți, tantalul este utilizat în electronică, inginerie chimică, energie nucleară, în metalurgie (producția de aliaje termorezistente, oțeluri inoxidabile), în medicină; sub formă de TaC este utilizat la producerea aliajelor dure. Tantalul pur este folosit la fabricarea condensatoarelor electrice pentru dispozitive semiconductoare, piese pentru tuburi electronice, echipamente rezistente la coroziune pentru industria chimică, matrițe în producția de fibre artificiale, sticlă de laborator, creuzete pentru topirea metalelor (de exemplu, pământuri rare) și aliaje. , încălzitoare pentru cuptoare de înaltă temperatură; schimbătoare de căldură pentru sisteme de energie nucleară. În chirurgie, foile, foliile și sârma din Tantal sunt folosite pentru fixarea oaselor, nervilor, suturarea etc. Se folosesc aliaje și compuși de tantal.

Tantalul este un element chimic cu o sarcină nucleară de 73, în condiții normale este un metal gri.

Se găsește în natură sub formă de doi izotopi: stabil 181 Ta (99,9877%) și radioactiv cu un timp de înjumătățire de 10 12 ani 180 Ta (0,0123%).

Sunt cunoscute aproximativ 20 de minerale de tantal reale - seria columbite - tantalit, wodginit, loparit, manganotalit și altele. și mai mult de 60 de minerale care conțin tantal. Toate sunt asociate cu formarea de minerale endogene. În minerale, tantalul se găsește întotdeauna împreună cu niobiul datorită asemănării proprietăților lor fizice și chimice. Tantalul este un oligoelement tipic, deoarece este izomorf cu multe elemente chimice. Depozitele de tantal sunt limitate la pegmatite granitice, carbonatite și intruzii stratificate alcaline.

• în scoarța terestră 2,4 10 −4%
• în roci ultramafice 1·10−6%
• în roci de bază 4,8·10 −5%
• în roci acide 3,5 10 −4%
• în roci semi-acide 7·10 −4%

Proprietățile fizice ale tantalului

Are un punct de topire ridicat (3015°C), culoarea în forma sa pură este gri-oțel, densitate 16,6, în ciuda durității este ductilă, ca aurul.

La temperaturi obișnuite, tantalul este stabil în aer. Debutul oxidării se observă când este încălzit la 200 - 300°C. Peste 500°, are loc oxidarea rapidă cu formarea oxidului de Ta 2 O 5.

Tantalul are o rețea cubică centrată pe corp (a = 3,296 Å); raza atomică 1,46 Å, raze ionice Ta 2+ 0,88 Å, Ta 5+ 0,66 Å; densitate 16,6 g/cm3 la 20°C; t pl 2996 °C; Temperatura Kip 5300 °C; capacitate termică specifică la 0-100°C 0,142 kJ/(kg K); conductivitate termică la 20-100 °C 54,47 W/(m K). Coeficient de temperatură de dilatare liniară 8,0·10 -6 (20-1500 °C); rezistivitate electrică specifică la 0 °C 13,2·10 -8 ohm·m, la 2000 °С 87·10 -8 ohm·m. La 4,38 K devine supraconductor. Tantalul este paramagnetic, susceptibilitate magnetică specifică 0,849·10 -6 (18 °C). Tantalul pur este un metal ductil care poate fi prelucrat prin presiune la rece fără o întărire semnificativă. Poate fi deformat cu o rată de reducere de 99% fără recoacere intermediară. Tranziția tantalului de la o stare ductilă la o stare fragilă la răcire la -196 °C nu a fost detectată. Modulul de elasticitate al tantalului este de 190 H/m2 (190·102 kgf/mm2) la 25 °C. Rezistența la tracțiune a tantalului recoapt de înaltă puritate este de 206 MN/m2 (20,6 kgf/mm2) la 27 °C și 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) la 490 °C; alungire relativă 36% (27 °C) și 20% (490 °C). Duritatea Brinell a tantalului pur recristalizat este de 500 Mn/m2 (50 kgf/mm2). Proprietățile tantalului depind în mare măsură de puritatea acestuia; impuritățile de hidrogen, azot, oxigen și carbon fac metalul fragil.

La conditii normale tantalul este slab activ în aer se oxidează numai la temperaturi peste 280 °C, devenind acoperit cu o peliculă protectoare de Ta 2 O 5; Reacționează cu halogenii la temperaturi peste 250 °C. Când este încălzit, reacţionează cu C, B, Si, P, Se, Te, H2O, CO, CO2, NO, HCI, H2S.

Tantalul pur din punct de vedere chimic este excepțional de rezistent la metalele alcaline lichide, la majoritatea acizilor anorganici și organici, precum și la multe alte medii agresive (cu excepția alcalinelor topite).

În ceea ce privește rezistența chimică la reactivi, tantalul este similar cu sticla. Tantalul este insolubil în acizi și amestecurile lor nu îl dizolvă; Solubil numai într-un amestec de acizi fluorhidric și acizi azotic. Reacția cu acidul fluorhidric are loc numai cu praful metalic și este însoțită de o explozie. Este foarte rezistent la efectele acidului sulfuric de orice concentrație și temperatură, stabil în metalele alcaline topite dezoxigenate și vaporii lor supraîncălziți - (litiu, sodiu, potasiu, rubidiu, cesiu-133).

O proprietate caracteristică a tantalului este capacitatea sa de a absorbi gaze: hidrogen, azot și oxigen. Micile impurități ale acestor elemente afectează foarte mult proprietățile mecanice și electrice ale metalului. La temperaturi scăzute, hidrogenul este absorbit lent la o temperatură de aproximativ 500°C, hidrogenul este absorbit cu viteza maxima, și nu are loc doar adsorbția, ci se formează și compuși chimici - hidruri (TaH). Hidrogenul absorbit face ca metalul să fie fragil, dar când este încălzit în vid peste 600°C, aproape tot hidrogenul este eliberat și proprietățile mecanice anterioare sunt restaurate.

Tantalul absoarbe azotul deja la 600°C la o temperatură mai mare, se formează nitrură TaN, care se topește la 3087°C;

Carbonul și gazele care conțin carbon (CH 4, CO) la temperaturi ridicate de 1200 - 1400 ° C interacționează cu metalul pentru a forma carbură solidă și refractară TaC (se topește la 3880 ° C).

Cu bor și siliciu, tantalul formează o borură și siliciu refractar și solid: TaB 2 (se topește la 3000°C) și NaSi 2 (se topește la 3500°C).

Tantalul este rezistent la actiunea acizilor clorhidric, sulfuric, azotic, fosforic si organic de orice concentratie la rece si la 100 - 150°C. Tantalul este superior niobiului prin rezistența la acizii clorhidric și sulfuric fierbinți. Tantalul se dizolvă în acid fluorhidric și este deosebit de intens într-un amestec de acizi fluorhidric și acizi azotic.

Tantalul este mai puțin stabil în alcalii. Soluțiile fierbinți de alcalii caustici corodează vizibil metalul în alcalii topiți și se oxidează rapid pentru a forma sarea de sodiu a acidului tantalic.

Principalele materii prime pentru producerea tantalului și a aliajelor acestuia sunt concentratele de tantalit și loparit care conțin aproximativ 8% Ta 2 O 5, 60% sau mai mult Nb 2 O 5. Concentratele sunt descompuse de acizi sau alcalii, în timp ce concentratele de loparit sunt clorurate. Separarea Ta și Nb se realizează prin extracție. Tantalul metalic este obținut de obicei prin reducerea Ta 2 O 5 cu carbon sau electrochimic din topituri. Metalul compact este produs prin arc de vid, topirea cu plasmă sau metalurgia pulberilor.

Cel mai mare depozit mondial Minereul de tantal Greenbushes este situat în Australia, în statul Australia de Vest, la 250 km sud de Perth.

Aplicații ale tantalului

Folosit inițial pentru a face sârmă pentru lămpi cu incandescență.

Tantalul a fost folosit pentru prima dată în 1900 - 1903. pentru fabricarea filamentelor incandescente în lămpi electrice, dar mai târziu, în 1909 - 1910, a fost înlocuită cu wolfram.

Utilizarea pe scară largă a tantalului a fost asociată cu dezvoltarea tehnologiei electrovacuum, care a inclus producția de inginerie radio, radar și echipamente cu raze X.

Tantalul are o combinație de proprietăți valoroase (punct de topire ridicat, emisivitate ridicată și capacitatea de a absorbi gazele) care fac posibilă utilizarea lui pentru fabricarea de piese pentru echipamentele electrice de vid. Capacitatea de a absorbi gaze este folosită pentru a menține un vid profund în tuburile radio și alte dispozitive electrice de vid.

Foile și barele de tantal sunt folosite pentru a face „fitting-uri fierbinți” (părți încălzite) - anozi, grile, catozi încălziți indirect și alte părți ale lămpilor electronice, în special lămpile generatoare puternice.

Pe lângă metalele pure, aliajele tantaloniu-biu sunt folosite în aceleași scopuri.

La sfârșitul anilor 50 și începutul anilor 60, utilizarea tantalului pentru fabricarea condensatoarelor electrolitice și a redresoarelor de curent a devenit importantă. Aici, se folosește capacitatea tantalului de a forma o peliculă stabilă de oxid în timpul oxidării anodice. Filmul de oxid este stabil în electroliții acizi și trece curentul numai în direcția de la electrolit la metal. Rezistivitatea electrică a peliculei de Ta 2 O 5 în direcția care nu conduce curentul este foarte mare (7,5 - 10 12 ohm. cm), constanta dielectrică a peliculei este de 11,6.

Condensatoarele de tantal cu electrolit solid se caracterizează prin capacitate mare cu dimensiuni reduse, rezistență ridicată de izolație (de 2 - 3 ori mai mare decât condensatoarele din aluminiu) și rezistență a filmului. Placa pozitivă a acestor condensatoare este realizată sub formă de tabletă, presată din pulbere de tantal și sinterizată într-un mediu neutru la temperatură ridicată. Suprafața efectivă a unei astfel de tablete poroase este de 50 - 100 de ori mai mare decât cea geometrică, ceea ce face posibilă obținerea unor dimensiuni de gabarit foarte mici ale condensatorului cu o capacitate relativ mare. Placa pozitivă este plasată într-o carcasă umplută cu electrolit, care servește ca o placă negativă conectată la carcasă. Condensatoarele de tip ETO au fost produse în patru tipuri: ETO-1 (ETO-S), ETO-2, ETO-3, ETO-4. Condensatorii de tip ETO-1, destinati utilizării în echipamente în scopuri deosebit de critice, sunt desemnați ETO-S. Există și condensatoare de tip ET și ETN: tantal electrolitic și tantal electrolitic nepolar. Condensatorii pot fi utilizați într-o gamă largă de temperaturi de la -80 la +200°C. Condensatoarele de tantal sunt utilizate pe scară largă în stațiile de radio, diferite echipamente militare și alte dispozitive.

Rezistența la coroziune a tantalului în acizi și alte medii, combinată cu conductivitate termică și ductilitate ridicată, îl face un material structural valoros pentru echipamentele din industriile chimice și metalurgice. Tantalul servește ca material de filare (în loc de platină) pentru formarea fibrelor în producția de raion.

Tantalul este inclus în diferite aliaje rezistente la căldură pt turbine cu gaz motoare cu reacție. Aliarea molibdenului, titanului, zirconiului, aluminiului și cuprului cu tantal îmbunătățește dramatic proprietățile acestor metale, precum și aliajele lor.

Carburele de tantal sunt incluse în unele mărci de metal-ceramice aliaje dure pe bază de carbură de tungsten, folosită pentru tăierea oțelurilor. Tantalul este utilizat ca aditiv de aliere în oțeluri. Tantalul este inclus și în diverse oțeluri rezistente la căldură (de exemplu, pentru turbinele cu gaz), precum și în oțelurile pentru scule și magnetice.

Tantalul sub formă de sârmă și foi este folosit în medicină - în chirurgia osoasă și plastică (legarea oaselor, „plastice” pentru deteriorarea craniului, sutură etc.). Metalul nu irită deloc țesutul viu și nu dăunează funcțiilor vitale ale organismului.

În sinteza organică, unii compuși de tantal (săruri complexe de fluorură, oxizi) sunt utilizați ca catalizatori.

Astăzi, tantalul și aliajele sale sunt folosite pentru a produce:

• aliaje rezistente la căldură și coroziune;
• echipamente rezistente la coroziune pt industria chimică, matrițe, sticlă de laborator și creuzete pentru obținerea, topirea și turnarea elementelor din pământuri rare, precum și ytriu și scandiu;
• schimbătoare de căldură pentru sisteme de energie nucleară (tantalul este cel mai stabil dintre toate metalele din topituri supraîncălzite și vapori de cesiu-133);
• în chirurgie se folosesc foi, folie și sârmă din tantal pentru fixarea țesuturilor, nervilor, suturarea, realizarea de proteze care înlocuiesc părțile deteriorate ale oaselor (datorită compatibilității biologice);
• carbura de tantal (punct de topire 3880 °C) este utilizată în producția de aliaje dure (amestecuri de carburi de wolfram și tantal - calități cu indice TT, pentru cele mai dificile condiții de prelucrare a metalelor și găurire cu percuție rotativă a celor mai rezistente materiale (piatră, compozite). );
• în producția de muniție, tantalul este utilizat pentru fabricarea căptușelii metalice cu încărcături promițătoare, care îmbunătățesc penetrarea armurii;
• tantalul si niobiul sunt folosite pentru a produce condensatoare electrolitice cu capacitate specifica mare (dar tantalul permite producerea de condensatoare de calitate superioara);
• tantalul este folosit în ultimii ani ca bijuterii metalice, datorită capacității sale de a forma pelicule durabile de oxid de orice culoare la suprafață;
• tantalul-182 este utilizat în laboratoarele de fizică nucleară ale Ministerului Afacerilor Interne.
• Izomerul nuclear tantal-180m2, care se acumulează în materialele structurale ale reactoarelor nucleare, poate servi, împreună cu hafniul-178m2, ca sursă de raze gamma și energie în dezvoltarea armelor și vehiculelor speciale.

Berilida de tantal este extrem de dura și rezistentă la oxidarea în aer până la 1650 °C și este utilizată în inginerie aerospațială.

Pentoxidul de tantal este utilizat în tehnologie nucleară pentru topirea sticlei care absoarbe radiațiile gamma. Una dintre cele mai utilizate compoziții ale unei astfel de sticlă este: dioxid de siliciu - 2%, monoxid de plumb (ușoară) - 82%, oxid de bor - 14%, pentoxid de tantal - 2%.

Tantalul este alegerea inteligentă pentru toate aplicațiile în care este necesară rezistență ridicată la coroziune. Deși tantalul nu este un metal nobil, este comparabil în ceea ce privește stabilitatea sa chimică. În plus, tantalul se formează ușor chiar și la temperaturi sub temperatura camerei datorită structurii sale cristaline cubice centrate pe corp. Rezistența ridicată la coroziune a tantalului îl face un material valoros pentru utilizare într-o mare varietate de medii chimice. Folosim materialul nostru „necedabil”, de exemplu, pentru schimbătoare de căldură pentru sectorul instrumentației, tăvi de încărcare pentru construcția cuptorului, implanturi pentru echipament medicalși componente de condensator pentru industria electronică.

Puritate garantată

Puteți avea încredere în calitatea produselor noastre. Produsele noastre de tantal le facem noi înșine - de la pulbere metalică până la produsul finit. Folosim doar cea mai pură pudră de tantal ca materie primă. Astfel, vă garantăm o puritate extrem de ridicată a materialului.

Garantam calitate puritatea tantalului sinterizat - 99,95 % (puritatea metalului fără niobiu). Conform analize chimice, conținutul rezidual este format din următoarele elemente:

Vă garantăm calitatea purității tantalului obtinut prin topire - 99,95 % (puritatea metalului fără niobiu) Conform analizei chimice, conținutul rezidual este format din următoarele elemente:

Prezența Cr(VI) și a impurităților organice este exclusă procesul de productie(tratament termic repetat la temperaturi peste 1000 °C într-o atmosferă de vid înalt). * Valoarea inițială.

Material cu talente deosebite

Așa cum proprietățile tantalului nostru sunt unice, la fel sunt și domeniile de aplicare a acestuia în industrie. Mai jos vom prezenta pe scurt două dintre ele:

Proprietăți chimice și electrice selectate individual.

Datorită microstructurii sale extrem de fine, tantalul este un material ideal pentru producerea de fire ultra-subțiri cu o suprafață impecabilă, excepțional de curată, pentru utilizarea în condensatoare de tantal. Putem determina proprietățile chimice, electrice și mecanice ale unui astfel de fir cu un grad ridicat de precizie. Astfel, oferim clienților noștri proprietăți ale componentelor selectate individual și stabile, pe care le dezvoltăm și le îmbunătățim constant.

Durabilitate excelentă și ductilitate ridicată la rece

Durabilitatea excelentă, combinată cu formabilitatea și sudarea excelente, fac din tantul un material ideal pentru schimbătoarele de căldură. Schimbătoarele noastre de căldură cu tantal sunt excepțional de stabile și rezistente la o gamă largă de medii agresive. Cu mulți ani de experiență în prelucrarea tantalului, putem produce, de asemenea, geometrii complexe care să corespundă cerințelor dumneavoastră exacte.

Tantal pur sau un aliaj?

Ne pregătim optim tantalul pentru orice aplicație. Folosind diferite elemente de aliere putem modifica următoarele proprietăți ale wolframului:

• proprietăți fizice(de exemplu, punct de topire, presiune de vapori, densitate, conductivitate electrică, conductivitate termică, dilatare termică, capacitate termică)
• proprietăți mecanice(de exemplu, rezistență, mecanism de defecțiune, ductilitate)
• proprietăți chimice(de exemplu, rezistență la coroziune, gravitate)
• prelucrabilitate(de exemplu, prelucrabilitate, formabilitate, sudabilitate)
• structura si caracteristicile de recristalizare(de exemplu, temperatura de recristalizare, fragilitate, efect de îmbătrânire, dimensiunea granulelor)

Și asta nu este tot: folosind tehnologiile noastre speciale de producție, putem schimba diverse alte proprietăți ale tantalului într-o gamă largă. Rezultat: doi diverse tehnologii producția de tantal și aliaje cu proprietăți diferite pentru a îndeplini cu precizie cerințele unei anumite aplicații.

Tantal produs prin sinterizare (TaS).

Tantalul sinterizat pur și tantalul pur de topire au următoarele caracteristici generale:

• punct de topire ridicat de 2996 °C
• ductilitate excelentă la rece
• recristalizare la temperaturi de la 900 la 1450 °C (în funcție de gradul de deformare și puritate)
• durabilitate excelentă în solutii apoase iar metalul se topește
• supraconductivitate
• nivel ridicat de compatibilitate biologică

Atunci când munca este extrem de grea, tantalul nostru sinterizat va ajuta: datorită procesului nostru de metalurgie a pulberilor tantal sinterizat, (TaS) are o structură de granulație extrem de fină și puritate ridicată. În acest sens, materialul este diferit cea mai înaltă calitate a suprafețeiși proprietăți mecanice bune.

Pentru utilizare în condensatoare vă recomandăm unul dintre soiurile noastre de tantal cu extrem calitate superioară suprafete ( TaK). Acest tantal este folosit sub formă de sârmă în condensatoarele de tantal. Capacitate mare, curent de scurgere scăzut și rezistență scăzută poate fi garantat numai atunci când se utilizează sârmă fără defecte și impurități.

Tantal topit (TaM)

Nu ai întotdeauna nevoie de tot ce este mai bun din ce este mai bun. Tantalul obținut prin topire, (TaM), de regulă, mai economicîn producție decât tantalul sinterizat, iar calitatea acestuia este suficientă pentru multe aplicații. Cu toate acestea, acest material nu este la fel de fin și uniform ca tantalul sinterizat. Doar contactați-ne. Vom fi bucuroși să vă sfătuim.

Tantal stabilizat (TaKS)

Noi aliăm tantalul stabilizat sinterizat cu siliciu, care previne creșterea cerealelor chiar și la temperaturi ridicate. Acest lucru face ca tantalul nostru să fie potrivit pentru utilizare chiar și la temperaturi extrem de ridicate. Microstructura cu granulație fină rămâne stabilă chiar și după recoacere la temperaturi de până la 2000 °C. Acest proces permite materialului să-și păstreze proprietățile mecanice excelente, cum ar fi ductilitatea și rezistența. Tantalul stabilizat sub formă de sârmă sau foi este ideal pentru producerea de anozi de tantal prin sinterizare sau pentru utilizarea în sectorul construcțiilor de cuptoare.

Tantal-tungsten (TaW) are proprietăți mecanice bune și rezistență excelentă la coroziune. Adăugăm 2,5 până la 10 la sută din greutate tungsten la tantal pur. Deși aliajul rezultat de 1,4 ori mai puternic tantal pur, este ușor de prelucrat la temperaturi de până la 1600 °C. Prin urmare, aliajul nostru TaW este potrivit în special pentru schimbătoarele de căldură și elementele de încălzire utilizate în industria chimică.

Bun din toate punctele de vedere. Caracteristicile tantalului.

Tantalul aparține grupului metale refractare. Metalele refractare au un punct de topire mai mare decât punctul de topire al platinei (1772 °C). Energia care leagă atomii individuali împreună este extrem de mare. Punctul de topire ridicat al metalelor refractare este combinat cu presiunea scăzută a vaporilor. Metalele refractare se caracterizează și prin densitate mare și coeficient scăzut de dilatare termică.

În tabelul periodic, tantalul este în aceeași perioadă cu wolfram. La fel ca tungstenul, tantalul are o densitate foarte mare - 16,6 g/cm 3 . Cu toate acestea, spre deosebire de wolfram, tantalul devine casant în timpul operațiunilor de fabricație care implică o atmosferă de hidrogen. Prin urmare, materialul este produs în vid înalt.

Tantalul este, fără îndoială cel mai stabil dintre metalele refractare. Este stabil în toți acizii și bazele și are proprietăți extrem de specifice:

Proprietăți termofizice

Metalele refractare au de obicei coeficient scăzut de dilatare termicăŞi densitate relativ mare. Acest lucru este valabil și pentru tantal. Deși conductivitatea termică a tantalului este mai mică decât cea a wolframului și a molibdenului, materialul are un coeficient de dilatare termică mai mare decât multe alte metale.

Proprietățile termofizice ale tantalului se modifică odată cu schimbările de temperatură. Graficele de mai jos arată curbele de schimbare ale celor mai importante variabile:

Proprietăți mecanice

Chiar și cantități mici de elemente interstițiale, cum ar fi oxigenul, azotul, hidrogenul și carbonul pot modifica proprietățile mecanice ale tantalului. De asemenea, să-l schimbe proprietăți mecanice Factorii utilizați includ puritatea pulberii metalice, tehnica de fabricație (sinterizare sau topire), gradul de prelucrare la rece și tipul de tratament termic.

La fel ca tungstenul și molibdenul, tantalul are cubic centrat pe corp rețea cristalină. Temperatura de tranziție fragilă-ductilă a tantalului este de -200 °C, care este semnificativ mai mică decât temperatura camerei. Datorită acestui metal extrem de usor de modelat. În timpul lucrului la rece, rezistența la tracțiune și duritatea metalului crește, dar în același timp scade alungirea la rupere. Deși materialul își pierde ductilitatea, nu devine fragil.

Rezistenta la caldura materialul este mai mic decât cel al wolframului, dar comparabil cu rezistența la căldură molibden pur. Pentru a crește rezistența la căldură, adăugăm în tantalul nostru metale refractare, cum ar fi wolfram.

Modulul de elasticitate al tantalului este mai mic decât cel al wolframului și al molibdenului și este comparabil cu cel al fierului pur. Modulul elastic scade odata cu cresterea temperaturii.

Proprietăți mecanice

Datorită ductilității sale ridicate, tantalul este potrivit optim pentru procesele de turnare cum ar fi îndoirea, ștanțarea, presarea sau ambutisarea adâncă. Tantalul este greu de obținut prelucrare. Chipsurile sunt greu de separat. Din acest motiv, recomandăm folosirea pașilor de evacuare a așchiilor. Tantalul este diferit sudabilitate excelenta comparativ cu wolfram și molibden.

Aveți întrebări despre prelucrarea metalelor refractare? Vom fi bucuroși să vă ajutăm folosind experiența noastră de mulți ani.

Proprietăți chimice

Deoarece tantalul este rezistent la orice tip chimicale, acest material este adesea comparat cu metale pretioase. Cu toate acestea, din punct de vedere termodinamic, tantalul este un metal de bază care poate forma totuși compuși stabili cu o gamă largă de elemente. Când este expus la aer, tantalul se formează foarte mult strat dens de oxid(Ta 2 O 5), care protejează materialul de bază de influențele agresive. Acest strat de oxid produce tantal rezistent la coroziune.

La temperatura camerei, tantalul nu este stabil doar în următoarele substanțe anorganice: acid sulfuric concentrat, fluor, acid fluorhidric, acid fluorhidric și soluții acide care conțin ioni de fluor. Soluțiile alcaline, hidroxidul de sodiu topit și hidroxidul de potasiu au, de asemenea, un efect chimic asupra tantalului. În același timp, materialul este stabil într-o soluție apoasă de amoniac. Dacă tantalul este atacat chimic, hidrogenul intră în rețeaua sa cristalină și materialul devine casant. Rezistența la coroziune a tantalului scade treptat odată cu creșterea temperaturii.

Tantalul este inert față de multe soluții. Cu toate acestea, dacă tantalul este expus la o soluție mixtă, rezistența sa la coroziune poate fi redusă, chiar dacă este stabil în componentele individuale ale acelei soluții. Aveți întrebări complexe despre coroziune? Vom fi bucuroși să vă ajutăm folosind experiența noastră și laboratorul nostru intern de coroziune.

Tantalul este stabil în unele topituri de metal, cum ar fi Ag, Bi, Cd, Cs, Cu, Ga, Hg, °K, Li, Mg, Na și Pb, cu condiția ca aceste topituri să conțină o cantitate mică de oxigen. Cu toate acestea, acest material este susceptibil la Al, Fe, Be, Ni și Co.

Când un metal de bază, cum ar fi tantalul, intră în contact cu metale nobile, cum ar fi platina, are loc o reacție chimică foarte rapidă. În acest sens, este necesar să se țină cont de reacția tantalului cu alte materiale prezente în sistem, în special la temperaturi ridicate.

Tantalul nu reacționează cu gazele inerte. Din acest motiv, gazele inerte de înaltă puritate pot fi folosite ca gaze de protecție. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura crește, tantalul reacționează activ cu oxigenul sau aerul și poate absorbi cantități mari de hidrogen și azot. Acest lucru face ca materialul să fie fragil. Aceste impurități pot fi eliminate prin recoacere a tantalului în vid înalt. Hidrogenul dispare la o temperatură de 800 °C, iar azotul la 1700 °C.

În cuptoarele cu temperatură înaltă, tantalul poate reacționa cu părțile structurale din oxizi refractari sau grafit. Chiar și oxizii foarte stabili, cum ar fi oxidul de aluminiu, magneziu sau zirconiu, pot suferi o reducere a temperaturii ridicate dacă intră în contact cu tantalul. La contactul cu grafitul, se poate forma carbură de tantal, ceea ce duce la o fragilitate crescută a tantalului. Deși tantalul poate fi combinat în general cu ușurință cu alte metale refractare, cum ar fi molibdenul sau wolfram, el poate reacționa cu nitrura de bor hexagonală și nitrura de siliciu.

Tabelul de mai jos prezintă rezistența la coroziune a materialului în raport cu materialele rezistente la căldură utilizate în construcția cuptoarelor industriale. Limitele de temperatură specificate sunt valabile pentru vid. Când se utilizează gaz de protecție, aceste temperaturi sunt cu aproximativ 100–200 °C mai scăzute.

Tantal. Element chimic, simbol Ta (tantal latin, tantal englez, tantal francez, tantal german). Are un număr de serie 73, greutate atomică 180,948, densitate 16,60 g/cm 3, punct de topire 3015° C, punctul de fierbere 5300°C.

Tantalul este un metal gri-oțel cu o nuanță ușor albăstruie. La temperaturi obișnuite, tantalul este stabil în aer. Debutul oxidării se observă atunci când este încălzit la 200-300°C Peste 500° are loc oxidarea rapidă pentru a forma oxid Ta 2 O 5 .

O proprietate caracteristică a tantalului este capacitatea sa de a absorbi gaze: hidrogen, azot și oxigen. Micile impurități ale acestor elemente afectează foarte mult proprietățile mecanice și electrice ale metalului. La temperaturi scăzute, hidrogenul este absorbit lent, la o temperatură de aproximativ 500° Hidrogenul este absorbit cu viteza maximă și nu are loc doar adsorbția, ci se formează și compuși chimici - hidruri (TaH). Hidrogenul absorbit face ca metalul să fie fragil, dar atunci când este încălzit în vid este mai mare 600° Aproape tot hidrogenul este eliberat și la felproprietăți mecanice sunt în curs de restaurare.

Tantalul absoarbe azotul deja la 600° C, la temperaturi mai ridicate se formează nitrură TaN , care se topește la 3087° N.

Carbon și gaze care conțin carbon (CH 4 , CO) la temperaturi ridicate în 1200-1400° C interacționează cu metalul pentru a forma carbură tare și refractară TaC (se topește la 3880°C).

Cu bor și siliciu, tantalul formează o borură și siliciu refractar și solid: TaB 2 (se topește la 3000 °C) și NaSi2 (se topește la 3500 °C).

Tantalul este rezistent la acțiune clorhidric, sulfuric, azot , acizi fosforici și organici de orice concentrație la rece și la 100-150° C. După durabilitate la cald sare si sulf tantalul este superior acizilor niobiu . Tantalul se dizolvă în acid fluorhidric și este deosebit de intens într-un amestec de fluorhidric și acizi azotici.

Tantalul este mai puțin stabil în alcalii. Soluțiile fierbinți de alcalii caustici corodează vizibil metalul în alcalii topiți și sifon se oxidează rapid pentru a forma sarea de sodiu a acidului tantalic.

Tantalul a fost folosit pentru prima dată în 1900-1903 gg. pentru fabricarea filamentelor incandescente în lămpi electrice, dar mai târziu, în 1909-1910 gg., a fost înlocuit tungsten

Utilizarea pe scară largă a tantalului a fost asociată cu dezvoltarea tehnologiei electrovacuum, care a inclus producția de inginerie radio, radar și echipamente cu raze X.

Tantalul are o combinație de proprietăți valoroase (punct de topire ridicat, emisivitate ridicată și capacitatea de a absorbi gazele) care fac posibilă utilizarea lui pentru fabricarea de piese pentru echipamentele electrice de vid. Capacitatea de a absorbi gaze este folosită pentru a menține un vid profund în tuburile radio și alte dispozitive electrice de vid.

Sunt fabricate din foi și bare de tantal« fitinguri calde» (părți încălzite) - anozi, grile, catozi încălziți indirect și alte părți ale tuburilor electronice, în special tuburi generatoare puternice.

Pe lângă metalele pure, aliajele tantaloniu-biu sunt folosite în aceleași scopuri.

Sfârșitul anilor 50 - începutul anilor 60 În anii 1980, utilizarea tantalului pentru fabricarea condensatoarelor electrolitice și a redresoarelor de curent a devenit importantă. Aici, se folosește capacitatea tantalului de a forma o peliculă stabilă de oxid în timpul oxidării anodice. Filmul de oxid este stabil în electroliții acizi și trece curentul numai în direcția de la electrolit la metal. Rezistivitatea electrică specifică a filmului Ta 2 O 5 într-o direcție care nu conduce curentul, foarte mare ( 7, 5. 10 12 ohmi. 11, 6.

cm), constanta dielectrică a peliculei Condensatoarele de tantal cu electrolit solid se caracterizează prin capacitate mare cu dimensiuni reduse, rezistență mare de izolație (în de 2-3 ori mai mare decât ), durabilitatea filmului. Placa pozitivă a acestor condensatoare este realizată sub formă de tabletă, presată din pulbere de tantal și sinterizată într-un mediu neutru la temperatură ridicată. Suprafața eficientă a unei astfel de tablete poroase este 50-100 ori mai mare decât cea geometrică, ceea ce face posibilă obținerea unor dimensiuni de gabarit foarte mici ale condensatorului cu o capacitate relativ mare. Placa pozitivă este plasată într-o carcasă umplută cu electrolit, care servește ca o placă negativă conectată la carcasă. Condensatoarele de tip ETO au fost produse în patru tipuri: ETO- 1 (ACESTA-C), ACESTA- 2, ACESTA- 3, ACESTA- 4. Condensatoare de tip ETO- 1, destinate utilizării în echipamente deosebit de critice sunt desemnate ETO-S. Există și condensatoare de tip ET și ETN: tantal electrolitic și tantal electrolitic nepolar. Condensatorii pot fi utilizați într-o gamă largă de temperaturi de la - 80 până la +200° C. Condensatoarele de tantal sunt utilizate pe scară largă în stațiile de radio, diferite echipamente militare și alte dispozitive.

Rezistența la coroziune a tantalului în acizi și alte medii, combinată cu conductivitate termică și ductilitate ridicată, îl face un material structural valoros pentru echipamentele din industriile chimice și metalurgice. Tantalul servește ca material pentru matrițe (în loc de platină ) pentru formarea fibrelor în producția de raion.

Tantalul este o componentă a diferitelor aliaje rezistente la căldură pentru turbinele cu gaz pentru motoare cu reacție. Aliaj de tantal molibden, titan,

Tantalul sub formă de sârmă și foi este folosit în medicină - în chirurgia osoasă și plastică (legare,"petice" în caz de afectare a craniului, sutură etc.). Metalul nu irită deloc țesutul viu și nu dăunează funcțiilor vitale ale organismului.

În sinteza organică, unii compuși de tantal (săruri complexe de fluorură, oxizi) sunt utilizați ca catalizatori.

Descoperirea tantalului este strâns legată de descoperirea niobiului. Timp de câteva decenii, chimiștii au considerat elementul columbium, descoperit de chimistul englez Hatchett în 1802, și tantalul, descoperit în 1802 de suedezul Ekeberg, ca un element. Abia în 1844 chimistul german Rose a demonstrat în sfârșit că acestea sunt două elemente diferite, foarte asemănătoare în proprietățile lor. Și din moment ce tantalul a fost numit după eroul miturilor antice grecești Tantalus, el a propus să numească niobiul „Columbium” după fiica lui Tantalus Niobe. Tantalul însuși și-a primit numele de la expresia „chinul tantalului”, datorită inutilității încercărilor lui Ekeberg de a dizolva oxidul acestui element pe care l-a obținut în acizi.

Chitanță:

Tantalul însoțește aproape întotdeauna niobiul în tantaliți și niobiți. Principalele zăcăminte de tantalit sunt situate în Finlanda, Scandinavia și America de Nord.
Descompunerea minereurilor de tantal în tehnologie se realizează prin încălzirea lor cu hidrogen sulfat de potasiu în vase de fier, levigarea aliajului cu apă fierbinte și dizolvarea reziduului de acid tantalic sub formă de pulbere cu acid niobic contaminat. Apoi oxidul de tantal este redus cu cărbune la 1000°C și metalul rezultat este separat sub formă de pulbere neagră care conține o cantitate mică de oxid. De asemenea, pulberea metalică poate fi obținută prin reducerea TaCl 5 cu hidrogen sau magneziu, precum și fluorotantalat de potasiu cu sodiu: K 2 TaF 7 + 5Na = Ta + 2KF + 5NaF.
Pulberea metalică este procesată în metal compact folosind metode de metalurgie a pulberilor, presare în „stive”, urmată de topirea cu plasmă sau cu fascicul electric.

Proprietăți fizice:

Tantalul este un metal strălucitor, de culoare gri platină, cu o tentă albăstruie, destul de dur, dar extrem de maleabil și ductil; ductilitatea acestuia crește pe măsură ce este curățată. Topitură = 3027°C (a doua numai după wolfram și reniu). Greu, densitate 16,65 g/cm 3

Proprietăți chimice:

La temperatura camerei are o rezistență chimică excepțională. În afară de acidul fluorhidric, tantalul nu este afectat de alți acizi, nici măcar de acva regia. Interacționează cu un amestec de acizi fluorhidric și azotic, anhidridă sulfuric, soluții și topituri de alcali, când este încălzit la 300-400°C cu halogeni, hidrogen, oxigen, azot, peste 1000°C - cu carbon.
În compuși prezintă o stare de oxidare de +5. Cu toate acestea, sunt cunoscuți și compuși de tantal cu stări de oxidare inferioare: TaCl 4, TaCl 3, TaCl 2.

Cele mai importante conexiuni:

Oxid de tantal(V). Ta 2 O 5 în stare pură este cel mai convenabil obținut prin calcinarea tantalului metalului pur într-un curent de oxigen sau prin descompunerea hidroxidului de Ta (OH) 5. Oxidul de tantal (V) este o pulbere albă, insolubilă în apă și acizi (cu excepția acidului fluorhidric), cu o greutate specifică de 8,02. Nu se modifică atunci când este calcinat în aer, într-o atmosferă de hidrogen sulfurat sau în vapori de sulf. Cu toate acestea, la temperaturi peste 1000°C, oxidul reacţionează cu clorul şi clorura de hidrogen. Oxidul de tantal(V) este dimorf. La temperaturi obișnuite, modificarea sa rombică este stabilă.

Tantalați și acid tantalic. Prin fuzionarea oxidului de tantal(V) cu alcalii sau carbonați de metale alcaline se obțin tantalați - săruri ale metatantalului HTaO 3 și acizii ortotantalici H 3 TaO 4 . Există şi săruri cu compoziţia M 5 TaO 5 . Substante cristaline. folosite ca feroelectrice.
Acizii tantalici sunt precipitate gelatinoase albe cu continut variabil de apa chiar si cele proaspat preparate nu se dizolva in acizi clorhidric si azotic. Se dizolvă bine în soluții de HF și alcaline. În tehnologie, acidul tantlic se obține de obicei prin descompunerea tantalului și a fluorurii duble de potasiu (heptafluorotantalat de potasiu) cu acid sulfuric.
Clorura de tantal(V)., cristale, higroscopice, hidrolizate cu apă, solubile în CS 2 și CCl 4. Este folosit în producția și acoperirea tantalului.
Pentafluorura de tantal. Poate fi obținut prin reacția pentaclorurii cu acid fluorhidric lichid. Formează prisme incolore și este hidrolizată de apă. Topire=96,8°С, fierbere=229°С. Folosit pentru aplicarea acoperirilor cu tantal.
heptafluorotantalat de potasiu- K 2 TaF 7 - compus complex, Poate fi preparat prin reacția pentafluorurii de tantal cu fluorură de potasiu. Cristale albe, stabile în aer. Hidrolizat cu apă: K 2 TaF 7 + H 2 O -> Ta 2 O 5 *nH 2 O + KF + HF

Aplicație:

Deoarece tantalul combină proprietăți metalice excelente cu o rezistență chimică excepțională, s-a dovedit foarte potrivit pentru fabricarea instrumentelor chirurgicale și dentare, cum ar fi vârfuri de pensete, ace de injectare, ace etc. În unele cazuri, poate înlocui platina.
Ele sunt, de asemenea, utilizate pentru fabricarea de condensatoare, catozi de tuburi electronice, echipamente în industria chimică și energie nucleară și matrițe pentru producția de fibre artificiale. Carbură, siliciură, nitrură de tantal - materiale rezistente la căldură, componente din aliaje dure și rezistente la căldură.
Aliajele rezistente la căldură de tantal cu niobiu și wolfram sunt utilizate în tehnologia rachetelor și spațiale.

E. Rosenberg.

Surse: Tantalus //Biblioteca Populară elemente chimice Editura „Știință”, 1977.
Tantal // Wikipedia. Data actualizării: 12.12.2017. (data acces: 20.05.2018).
// S. I. Levcenkov. O scurtă prezentare a istoriei chimiei/SFU.