Коли потрібна висока стійкість до корозії, тантал має сенс. За хімічною стійкістю тантал схожий на благородні метали, хоча й не належить до них. Крім того, незважаючи на об’ємно-центровану кубічну кристалічну структуру, з танталом особливо легко працювати при температурах, значно нижчих за температуру навколишнього середовища. Через це це корисний метал для різних промислових цілей. Наш неймовірно пружний матеріал використовується для створення широкого спектру предметів, таких як напівфабрикати, імплантати медичних технологій, компоненти печі та деталі для іонної імплантації.
Факти про тантал
| Атомний номер | 73 |
| Номер CAS | 7440-25-7 |
| Атомна маса | 180,95 [г/моль] |
| Точка плавлення | 2996 градусів |
| Точка кипіння | 5458 градусів |
| Щільність при 20 градусах | 16,65 [г/см3] |
| Кристалічна структура | Об'ємноцентрований куб |
| Коефіцієнт лінійного теплового розширення при 20 градусах | 6.4 × 10-6[м/(мК)] |
| Теплопровідність при 20 градусах | 57,5 [Вт/(мК)] |
| Питома теплоємність при 20 град | 0.14 [Дж/(гК)] |
| Електропровідність при 20 градусах | 8.0 × 106 [S/m] |
| Питомий електричний опір при 20 градусах | 0.125 [(Ω мм2)/m] |
Які фізичні властивості танталу?
Тугоплавкі метали зазвичай характеризуються високою щільністю і низьким коефіцієнтом теплового розширення. Для танталу те саме. Однак тантал має нижчу теплопровідність, ніж молібден і вольфрам. Теплофізичні характеристики танталу змінюються залежно від температури. Криві для ключових змінних зображені на діаграмах нижче:
Які механічні властивості танталу?
Механічні характеристики танталу можуть бути змінені впливом елементів, включаючи вуглець, водень, азот і кисень, навіть у невеликих кількостях. На його механічні властивості також впливає тип застосованої термічної обробки, ступінь деформації та процес виробництва.
Кристалічна структура танталу є об’ємно-центрованою кубічною, так само як у вольфраму та молібдену. Температура переходу з крихкої в пластичну становить -200 градусів, що значно нижче температури навколишнього середовища. Отже, працювати з металом досить просто. Збільшене формування призводить до зменшення подовження матеріалу при розриві з одночасним збільшенням його міцності на розрив і твердості. Але речовина не руйнується легко.
Стійкість матеріалу при високих температурах порівнянна зі стабільністю чистого молібдену, але нижче, ніж у вольфраму. Ми додаємо тугоплавкі метали, такі як вольфрам, до нашого танталового сплаву, щоб покращити його стабільність за високих температур.
Тантал має модуль пружності, подібний до чистого заліза та нижчий, ніж у вольфраму та молібдену. Зі зменшенням модуля пружності температура зростає.
Тантал є хорошим матеріалом для методів безстружкового формування, таких як згинання, штампування, пресування та глибока витяжка, завдяки його високому ступеню пластичності. Тантал представляє значну проблему при використанні методів механічної обробки. Чіпси не розбиваються ідеально. З цієї причини ми рекомендуємо використовувати стружколоми. Тантал набагато легше зварюється, ніж молібден і вольфрам.
Чи є у вас запитання щодо механічної обробки тугоплавких металів? Ми будемо раді використати наші багаторічні знання, щоб допомогти вам.
Яка хімічна поведінка танталу?
Тантал часто порівнюють з благородними металами через його стійкість до всіх видів хімічних речовин. Тим не менш, тантал є основним металом з точки зору термодинаміки і може поєднуватися з широким спектром елементів для створення стабільних сполук. Тантал створює надзвичайно товстий шар оксиду (Ta2O5) у присутності повітря, захищаючи основний матеріал від хімічного пошкодження. Отже, тантал стійкий до корозії завдяки цьому шару оксиду.
Єдиними неорганічними речовинами, до яких тантал нестійкий при нормальній температурі, є плавикова кислота, фтористий водень, фтор і кислотні розчини, що містять іони фтору. Тантал також піддається впливу розплавленого гідроксиду натрію, гідроксиду калію та лужних розчинів. І навпаки, речовина проявляє стійкість до водних розчинів аміаку. Тантал стає крихким, коли водень проникає через його металеву решітку через хімічну агресивність. З підвищенням температури стійкість танталу до корозії поступово знижується.
Тантал інертно реагує з різними рідинами. Навіть незважаючи на те, що тантал стійкий до кожного зі складових елементів при окремому поводженні, його здатність протистояти корозії може бути скомпрометована, якщо він піддається комбінованим розчинам. Чи є у вас запитання щодо складних тем, пов’язаних з корозією? Наша власна лабораторія корозії та багаторічний досвід будуть раді допомогти вам.
| СЕРЕДНІЙ | СТІЙКИЙ (+), НЕСТІЙКИЙ (-) | ПРИМІТКА |
| вода | ||
| Гаряча вода < 150 градусів | + | |
| Кислоти | ||
| Плавикова кислота, HF | - | |
| Соляна кислота, HCl | + | < 30%, < 190 °C |
| Фосфорна кислота, H3ПО4 | + | < 85%, < 150 °C |
| Сірчана кислота, H2ТАК4 | + | < 98%, < 190 °C |
| Азотна кислота, HNO3 | + | < 65%, < 190 °C |
| Органічні кислоти | + | |
| Луги | ||
| Розчин аміаку, NH4ой | + | < 17%, < 50 °C |
| Гідроксид калію, KOH | + | < 5%, < 100 °C |
| Карбонат натрію, Na₂CO3 | + | < 20%, < 100 °C |
| Гідроксид натрію, NaOH | + | < 5%, < 100 °C |
| Галогени | ||
| Фтор, Ф2 | - | |
| Хлор, Cl2 | + | < 150 °C |
| Бром, Br2 | + | < 150 °C |
| Йод, І2 | + | < 150 °C |
| Неметали | ||
| Борин, Б | + | < 1000 °C |
| Фосфорний, П | + | < 150 °C |
| Сірка, С | + | < 150 °C |
| Гази | ||
| Благородні гази не реагують з танталом. Тому благородні гази високої чистоти можна використовувати як захисні гази. З іншого боку, тантал дуже сильно взаємодіє з киснем або повітрям при вищих температурах і може поглинати значні кількості азоту та водню. В результаті матеріал стає крихким. Ці забруднення видаляються шляхом відпалу танталу під інтенсивним вакуумом. При 800 градусах зникає водень, а при 1700 градусів - азот. | ||
| аміак, NH3 | + | < 700 °C |
| Чадний газ, CO | + | < 1100 °C |
| Вуглекислий газ, CO2 | + | < 500 °C |
| вуглеводні | + | < 800 °C |
| Повітря і кисень, О2 | + | < 300 °C |
| Благородні гази (He, Ar, N2) | + | |
| Гідроген, Х2 | + | < 340 °C |
| Водяна пара | + | < 200 °C |
| Тане | ||
| Коли благородні матеріали, такі як платина, і основні матеріали, такі як тантал, вступають у контакт, хімічні реакції починаються дуже швидко. Через це вам слід уважно стежити за тим, як тантал поводиться під час контакту з іншими компонентами системи, особливо при високих робочих температурах. | ||
| Алюміній, Ал | - | |
| Берилій, Бе | - | |
| Свинець, Pb | + | < 1000 °C |
| Цезій, Cs | + | < 980 °C |
| Мідь, Cu | + | < 1300 °C |
| Галій, Ga | + | < 450 °C |
| Залізо, Fe | - | |
| Літій, Li | + | < 1000 °C |
| Магній, Mg | + | < 1150 °C |
| Меркурій, Hg | + | < 600 °C |
| Нікель, Ni | - | |
| Калій, К | + | < 1000 °C |
| Срібний, Ag | + | < 1200 °C |
| Натрій, Na | + | < 1000 °C |
| Жерсть, сн | + | < 260 °C |
| Цинк, Zn | + | < 500 °C |
| Конструкційні матеріали для печей | ||
| Тантал може реагувати з будівельними матеріалами, що складаються з графіту або тугоплавких оксидів у високотемпературних печах. Коли тантал вступає в контакт з особливо стабільними оксидами, такими як оксид алюмінію, магнію або цирконію, він може зменшити їх за дуже високих температур. Під час контакту з графітом може утворитися карбід танталу, який може спричинити крихкість танталу. Тантал може реагувати з гексагональним нітридом бору та нітридом кремнію, однак зазвичай його можна змішувати з іншими тугоплавкими металами, такими як молібден або вольфрам, без будь-яких проблем. У вакуумі застосовні наступні граничні температури. Ці температури приблизно на 100-200 градусів нижчі, коли використовується захисний газ. | ||
| Глинозем, Al2O3 | + | < 1900 °C |
| Оксид берилію, BeO | + | < 1600 °C |
| Hex. нітрид бору, BN | + | < 700 °C |
| Графіт, С | + | < 1000 °C |
| Оксид магнію, MgO | + | < 1800 °C |
| Молібден, Mo | + | |
| Нітрид кремнію, Si3N4 | + | < 700 °C |
| Оксид торію, ThO2 | + | < 1900 °C |
| Вольфрам, В | + | |
| Оксид цирконію, ZrO2 | + | < 1600 °C |
Корозійна поведінка танталу щодо вибраних речовин
Осипання водню
| Сірчана кислота 98% при 250 градусах | Атомарний водень > 25 градусів |
| Соляна кислота 30% при 190 град | Водень при 350 градусах |
| Плавикова кислота | Катодна поляризація з менш благородними, розчинні матеріали |
супутні товари в ehisen
