Характеристики тантала: Физические и химические свойства Тантала

alexxlab | 03.04.1989 | 0 | Разное

Содержание

Тантал. Свойства, применение, химический состав, марки

8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Тантал является одним из самых тугоплавких материалов, одновременно очень твердым и пластичным, что делает его применение незаменимым в областях, связанных с высокими температурами. На странице представлено описание данного металла: физические, химические свойства, области применения, марки, виды продукции.

Основные сведения

Тантал (Ta) – химический элемент V группы периодической системы, атомный номер 73, атомная масса 180,94. Блестящий серебристо-белый металл, относящийся к классу тугоплавких. Имеет плотность 16,65 г/см³, температуру плавления t_пл. = 3017 °С, температуру кипения t_кип. = 5458 °С. Обладает хорошей прочностью, твердостью и при этом достаточно пластичен.

Описываемый химический элемент относится к редким металлам. Его запасы в земной коре составляют примерно 0,0002%. В рудах всегда встречается вместе с ниобием. Основные минералы – колумбит-танталит, лопарит.

История открытия

Тантал был открыт шведским химиком А. Г. Экебергом в 1802 г. Но в результате этого открытия он не был выделен в чистом виде. До 1844 г. считалось, что Ta и Nb являются одним и тем же элементом. В 1903 г. пластичный металлический тантал впервые удалось получить немецкому ученому В.

Болтону, а первый промышленный штабик был произведен лишь в 1922 г. Активное промышленное производство Ta было налажено в конце Второй Мировой войны.

Свойства тантала

Физическиесвойства

Свойство	Значение
Атомный номер	73
Атомная масса, а.е.м	180,94
Радиус атома, пм	149
Плотность, г/см³	16,65
Молярная теплоемкость, Дж/(K·моль)	25,39
Теплопроводность, Вт/(м·K)	57,5
Температура плавления, °С	3017
Температура кипения, °С	5458
Теплота плавления, кДж/моль	24,7
Теплота испарения, кДж/моль	758
Молярный объем, см³/моль	10,9
Группа металлов	Тугоплавкий металл

Химические свойства

Свойство	Значение
Ковалентный радиус, пм	134
Радиус иона, пм	(+5e) 68
Электроотрицательность (по Полингу)	1,5
Электродный потенциал	0
Степени окисления	5

Марки тантала

В большинстве случаев материал распространяется в чистом виде, однако, встречаются и сплавы с другими металлами.

ТВЧ – тантал высокой чистоты, содержание Ta составляет 99,9%.
Т – чистый тантал с 99,37% Ta и 0,5% Nb.
ТВ – сплав Ta с W.

Достоинства / недостатки

Достоинства

обладает высокой температурой плавления;
имеет хорошие механические и технологические свойства – твердый, прочный и пластичный металл;
стоек к коррозии во многих химически агрессивных средах;
обладает способностью поглощать газы;
имеет хорошую совместимость с биологическими тканями.

Недостатки

низкий процент содержания в земной коре;
очень высокая стоимость.

Области применения тантала

Основные направления использования металла следующие:

электровакуумные приборы;
электроника;
медицина;

химическая и атомная промышленность;
металлургия.

Основными свойствами, которые используются для производства деталей электровакуумных приборов, являются высокая температура плавления и способность к поглощению газов. Среди конкретных компонентов, производимых из тантала, можно выделить пружины, сетки мощных генераторных ламп, катоды прямого и косвенного накала, аноды.

Способность Ta к образованию устойчивой оксидной пленки при электролитическом анодном окислении используется для создания электронных компонентов. Такое свойство тантала позволяет применять данный материал в электролитических конденсаторах.

Благодаря совместимости Ta с биологическими тканями рассматриваемый металл получил широкое распространение в медицине.

Коррозионная стойкость, прочность и тугоплавкость тантала определили его использование в химическом и ядерном машиностроении в качестве конструкционного материала.

Очень высокая твердость Ta позволяет применять данный металл для производства твердых сплавов. Так замена TiС на TaС существенно улучшает механические свойства твердого сплава.

Продукция из тантала

Промышленностью выпускается большое разнообразие заготовок из рассматриваемого тугоплавкого материала. Среди плоского проката наиболее распространены танталовая фольга и лента, листы и полосы; круглый прокат представлен танталовой трубой, проволокой и нитью, прутками и кругами. Также важной промышленной продукцией является порошок тантала.

Применение тантала и его виды

Металлы

Обновлено 10 октября 2020 г.

Стремительное развитие современных технологий сегодня непременно связанно с использованием эффективных материалов и веществ, которые имеют достаточно практичные и весьма полезные свойства и особенности.

В этом ракурсе стоит обратить внимание на такой уникальный химический элемент, как тантал. И это неудивительно, ведь благодаря своим прочностным характеристикам, сегодня применение тантала становится достаточно актуальным во многих сферах промышленности.

Чтобы расширить кругозор обывателя в этой теме, опишем подробно физико-химические особенности тантала и расскажем о том, где сегодня весьма успешно применяется этот металл.

Технические особенности тантала

Прежде всего, стоит понимать, что тантал – это металл серого цвета с блестящим оттенком, который легко поддается обработке механическим способом.

Среди особенностей металла стоит отметить ряд следующих немаловажных аспектов:

порядковый номер в таблице Менделеева – 73;
атомный вес – 180;
плотность вещества составляет 60 г/см³;
температура плавления – 3015 ⁰С;
температура кипения вещества составляет 5300 ⁰С.

Свойства металла

Благодаря указанным характеристикам тантал, несомненно, обладает следующими преимущественными свойствами:

Тантал является тугоплавким металлом, и, как следствие, элемент имеет следующие свойства:

небольшой показатель линейного расширения;
хороший уровень теплопроводности;
высокая механическая прочность и пластичность.

Имеет отличные антикоррозийные качества. Стоит отметить, что тантал при нормальных условиях практически инертен к морской воде, но если она насыщена кислородом, то металл в этом случае всего лишь тускнеет.

Тантал имеет хорошую устойчивость к следующим видам солей:

хлориды железа и меди;
нитраты;
сульфаты;
соли органических кислот, однако, при условии, когда в своем составе не имеют фтора или фторидов.

Тантал начинает терять свои характеристики прочности, когда вступает в реакцию с фтором. Также стоит учесть тот факт, что тантал не вступает в химическую реакцию с бромом, йодом и жидким хлором, если не достигнута температура на уровне 150 ⁰С.
Тантал достаточно устойчив к воздействию металлов жидкой структуры, имеющих низкую температуру расплавления.
Тантал имеет прекрасные характеристики устойчивости на воздухе при температуре до 400 ⁰С, при этом появляется защитная пленка из окисла, возникающая в процессе хранения или обработки.
Тантал, выплавленный электроннолучевым способом, обладает увеличенным свойством пластичности, которое при деформации металла позволяет выполнять большую степень сжатий.
Хорошо преобразуется в листовой прокат, который хорошо поддается ковке.
Хорошо поддается обработке при холодной деформации. Однако нужно понимать, что этот металл не стоит деформировать в горячем состоянии, так как при нагреве тантал начинает поглощать азот, двуокись углерода, кислород, и, как следствие, материал стает достаточно хрупким.
Одной из основных операций по обработке тантала является резка материала на высокоскоростном оборудовании.

Что же касается соединения танталовых деталей, то оно может быть выполнено следующими способами:

сварка;
пайка;
соединение с помощью клепок.

Здесь стоит взять во внимание тот факт, что последние два способа применяются достаточно редко, так качество сварных соединений тантала всегда остается на высоком уровне.

Сферы применения тантала

Указанные свойства дают возможность весьма широко применять его в разных сферах промышленности. Отметим подробно основные направления использования такого уникального материала, как тантал.

Металлургическая промышленность

Металлургия является основным потребителем этого металла. На металлургическую отрасль приходится потребление 45% производимого тантала.

Основное применение тантала заключается в ряде следующих немаловажных аспектов:

металл является основным легирующим элементом при изготовлении жаропрочных и антикоррозийных марок стали;
карбид тантала является надежной защитой для стальных форм в литейном производстве.

Электротехническая промышленность

Прежде всего, стоит отметить тот факт, что четвертая часть производимого в мире тантала используется в электротехнической отрасли промышленности. И это неудивительно, ведь с применением этого металла производятся следующие виды электротехнической продукции:

танталовые конденсаторы электролитического вида характеризируются стабильностью своего функционирования;
широко применяется при изготовлении таких конструктивных элементов ламп, как аноды, катоды косвенного накала и сетки;
проволоку из тантала используют при производстве криотронных деталей, являющихся неотъемлемыми элементами вычислительной техники;
из этого металла весьма успешно изготавливают нагреватели для печей с высокотемпературным режимом работы.

Интересный факт! Танталовые конденсаторы имеют свойство самостоятельно ремонтироваться. Например, при резком возникновении высокого напряжения искра разрушила изоляционный слой. В этом случае на месте возникшего дефекта моментально образуется изолирующая оксидная пленка, при этом конденсатор будет дальше функционировать в нормальном рабочем режиме!

Химическая отрасль

Нужно, в первую очередь, отметить тот факт, что 20% используемого тантала уходит на потребности химической промышленности. В частности, этот металл применяется в следующих случаях:

производство следующих видов кислот:

азотная;
оляная;
серная;
фосфорная;
уксусная.

изготовление перекиси водорода, брома и хлора;
изготовление химоборудования следующих видов:

аэраторы;
дистилляционные установки;
змеевики разных видов;
мешалки;
клапана.

В медицинской отрасли используется не более 5% добываемого в мире тантала. В медицине этот металл весьма успешно применяется в пластической и костной хирургии, так из него изготавливают танталовые элементы для скрепления костей, наложение швов и прочее. Достигается это благодаря тому, что тантал не вредит жизнедеятельности организма, при этом не оказывает раздражения на живую ткань.

В военно-оборонном комплексе применяют при изготовлении боеприпасов в качестве металлической облицовки кумулятивных снарядов, что в значительной степени улучшает из бронестойкость.

В ювелирной отрасли металл в некоторых случаях может весьма успешно заменить платину. Из платины, как правило, изготовляются многие виды ювелирных украшений и корпуса для часов.

В приборостроении применяется при изготовлении точного контрольного оборудования, диафрагм различных типов и рентгеновского оборудования различных типов.

В ядерной энергетике тантал применяется при изготовлении теплообменников для ядерно-энергетических установок.

При изготовлении электровакуумных приборов также применяется благодаря свойству поглощать газы.

Таким образом, мы осветили все важные аспекты применения тантала в разных сферах промышленности.

Искренне надеемся, что изложенная информация, в значительной степени расширит ваш кругозор в вопросе применения тантала.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 – 0 голосов

Ещё статьи по теме:

Коррозия тантала – особенности, как защитить от коррозии

Одним из наиболее опасных процессов, которые могут происходить с металлом, является его постепенная коррозия. Она значительно уменьшает продолжительность использования различных вариантов продукции, а также вызывает необходимость в ее быстрой утилизации.

Тантал является одним из материалов, которые могут подвергаться коррозии. С учетом того, что материал может использоваться в агрессивных условиях, а также на ответственных участках, стоит хорошо понимать, что именно может потенциально приводить к такому разрушению.

В этом материале мы рассмотрим, что именно может привести к возникновению разрушению тантала, заметному уменьшению продолжительности его использования. При этом мы проанализируем среды, в которых есть вероятность быстрого возникновения коррозии и в которых изделие остается в полной безопасности.

Особенности материала

Тантал – это тот металл, который на данный момент отличается самым высоким уровнем стойкости к потенциальному коррозийному воздействию. При этом стоит понимать, что он не полностью защищен от такого варианта повреждения. Есть потенциально агрессивные среды, которые могут служить катализатором проявления подобной опасности.

Важная особенность тантала заключается в том, что на поверхности подобного материала создается специальная оксидная пленка. Она успешно ограждает материал от негативного воздействия, контакта с потенциальными катализаторами коррозии. При этом оксидные пленки могут потенциально повреждаться или стираться, что приводит к преждевременному износу и возникновению каких-либо рисков.

Плотность тантала составляет 16,654 г/см3.

Этот параметр стоит учитывать на фоне температуры плавления, которая в случае с танталом составляет 2996 ºС. Эту особенность и показатели стоит учитывать, когда планируется использование различные методов обработки, которые потенциально могли бы негативно воздействовать на технику.

Далее мы рассмотрим особенности постепенного развития коррозии, которая потенциально могла бы привести к тому, что материал окажется полностью разрушен, потеряет свою прочность. Понимание особенностей коррозии помогает исключить большинство часто встречающихся рисков.

Особенности протекания коррозии тантала

Такой материал как тантал отличается одним из наиболее высоких уровней стойкости к появлению коррозии. При этом не стоит думать о том, что рисков нет совсем.

Если вы используете тантал на открытом воздухе, температура его окисления находится в диапазоне от 280 до 300 °C. Это говорит о том, что изделия можно применять на открытом воздухе. При этом опасность возникновения коррозии появляется только в том случае, если по каким-то причинам начинает значительно увеличиваться температура.

Даже когда начинается окислительный процесс, это только дополнительно увеличивает степень защиты от потенциального негативного воздействия агрессивных сред и факторов, которые могли бы стимулировать разрушение материала.

Основа для такой защитной пленки – это высший оксид Ta2O5.

Стоит также обратить внимание на особенности поведения материала в том случае, если он контактирует не с атмосферой, а со значительно более агрессивными и опасными газовыми средами. К ним относятся такие, как:

Газообразный фтор. Представляет большую опасность для материала в том случае, если формируется высокий уровень коррозийной угрозы.
Йод. Если по каким-то причинам тантал оказывается в сильно прогретой до 1000 °C йодистой среде, формируется повышенная опасность развития коррозии. Оксидная пленка при этом становится значительно менее плотной, может растворяться как локально, так и по всей площади поверхности.
Бром. Когда тантал контактирует с бромом, достаточно нагреть среду до 300 °C чтобы материал начал активно корродировать.
Водород. Водородная атмосфера также становится значительной угрозой для коррозийной стойкости такого материала. На фоне нагрева, начинается сильное поглощение водорода с выработкой большого объема гидридов. При этом есть риск того, что материал не только начнет ржаветь, но и станет значительно более хрупким, разрушится даже при незначительном давлении.

Нагрев становится особенно опасным вариантом воздействия на материал. Именно такой фактор чаще всего приводит к тому, что развивается коррозия, материал постепенно разрушается и теряет многие свои центральные характеристики.

Особенно часто встречаются проблемы при нагревании и взаимодействии с такими элементами, как фосфор, селен, азот, сероводород, кремний и многие другие. Если среда сильного прогрета, стоит избегать использования изделий из тантала при контакте с теллуром, углекислым или угарным газом, сероводородом и многими другими факторами.

Отдельно стоит рассмотреть особенности развития коррозии тантала в таких средах, как кислоты и щелочи. Причина в том, что потенциально именно эти факторы могут негативно отражаться на состоянии материала, а также потенциальной продолжительности использования конкретного варианта применения.

Особенности развития коррозии тантала в кислотах

Контакт с кислотами приносит для многих типов металла риск быстрого появления и стремительного раствора. И здесь тантал особенно хорошо показывает свою высокую степень защищенности от агрессивных сред.

Тантал отличается наиболее высокой коррозийной стойкостью при контакте как с органическими, так и с неорганическими кислотами.

Когда материал оказывается помещен в соляную кислоту вне зависимости от концентрации, стойкость к повреждению оказывается особенно высокой. При этом такая защищенность находится на высоком уровне при условии того, что температура не увеличивается. Если же наблюдается рост температуры, есть реальная опасность того, что и коррозия станет значительно более интенсивной и выраженной. И здесь стоит избегать распространенной ошибки – представлении о материала как полностью защищенном от кислотного разрушения. Как и в случае со многими другими стойкими вариантами материала, здесь сохраняется повышенная степень устойчивости к негативным внешним факторам.

Когда материал оказывается помещен внутрь среды или переживает кратковременный контакт с такими соединениями, как h4PO4, вероятность коррозионного повышения становится значительно выше. Как и в других случаях, большую роль в процессе играет концентрация такого раствора и его температура. В том случае, если сконцентрированность оказывается выше 35%, процесс протекает значительно быстрее. Критические температуры, которые сильно увеличивают уязвимость, находятся на уровне 145 °C.

Среди рисков также можно отметить контакт с плавиковой кислотой. Лучше не допускать подобного контакта, потому что это может стимулировать образование TaF5. Это вещество может распадаться при контакте с такими соединениями, как щелочи в разной концентрации, а также фтороводород.

Критический уровень опасности для тантала формируется в том случае, если происходит соединение двух кислот – азотной и плавиковой. Велик риск того, что начнется постепенное растворение материала.

Если говорить о конкретных особенностях коррозийных свойств тантала, то как это ни удивительно, по подобным характеристикам он оказывается ближе всего именно к стеклу. На практике мы можем видеть, насколько разрушительным для стекла оказывается контакт с плавиковой кислотой, как оно разрушается, когда оказывается в горячих щелочах.

Особенности поведения тантала в щелочных средах

Еще один фактор, который стоит принимать во внимание если вы планируете использование тантала – его вступление в реакцию со щелочами. Для материала этот контакт может оказаться разрушительным.

Если щелочи находятся при комнатной температуре, они вызывают стремительное коррозионное разрушение. Такой процесс сопровождается появлением танталатов. Это растворимые соединения, которые также стоит принимать во внимание, когда планируется работа с материалом.

Как защитить тантал от коррозии

Вопрос правильной защиты тантала от коррозии стоит очень остро несмотря на то, что многими такой материал признается одним из наиболее защищенных от корродирования в агрессивных средах.

Есть сразу несколько факторов, на которые стоит обратить внимание, чтобы не столкнуться с подобными проблемами:

Всегда оценивайте состав и чистоту материала. Так как наиболее чистые сплавы сегодня на рынке стоят дороже всего, нужно учитывать, какие примеси оказались в их составе во время использования. Именно наличие примесей, которые более склонны к коррозии, может стимулировать появление подобного разрушения. Нужно контролировать то, с каким металлом вы работаете.
Учитывайте особенности среды. Как мы уже отмечали, многие производители, которые используют тантал, ошибочно слишком сильно полагаются на его естественные защитные свойства. При этом стоит учитывать большое количество особенностей среды – от типа кислоты или щелочи, до уровня концентрации, температуры, давления и других показателей.
Исключайте механическое воздействие. Важно, чтобы тантал, как и другие металлы, значительно меньше подвергался самым разным вариантам внешнего механического давления. В таком случае можно будет эффективно устранить вероятность того, что он станет менее надежным в различных формируемых условиях.
Используйте дополнительные средства защиты. Они выбираются в зависимости от конкретной среды, в которой планируется использование. Так на поверхности материала может сформироваться эффективная защитная пленка, которая будет успешно отталкивать все потенциальные варианты внешнего негативного воздействия, а также катализаторы коррозии. Но нужно создать все условия, чтобы такая пленка не оказалась стерта во время использования.

Закажите качественное цинкование

Наша компания проводит успешное цинкование с минимальными затратами времени. Формируем на поверхности металла слой, который не допускает его контакта с агрессивными средами. Мы работаем с разными категориями клиентов.

Среди причин обратиться к нам:

Большие производственные мощности. Мы успешно работаем с разными категориями заказчиков. На предприятии оборудовано три цеха для горячего цинкования, а производственная мощность составляет до 120 тысяч тонн в год. Это позволяет нам работать даже с самыми крупными и сложными заказами.
Качество. На предприятии используется передовое оборудование немецко-австрийской фирмы KVK KOERNER и чешской фирмы EKOMOR. Вся продукция полностью соответствует требованиям ГОСТ 9.307-89.
Опыт. Мы работаем с клиентами с 2007 года. За это время был накоплен внушительный опыт решения различных производственных задач.

Чтобы узнать обо всех особенностях работы с нами, получить дополнительную консультацию, просто оставьте заявку на сайте или звоните по указанным телефонам.

Вернуться к статьям

Поделиться статьей

Tantalum (TA) – Химические свойства, эффекты здоровья и окружающей среды

Home
Периодическая таблица
Элементы
Tantalum

Химические свойства Tantalum – эффекты здоровья Fo Tantalum – Environmetal.

90 Температура кипения 10018

Атомный номер	73
Атомная масса	180.95 g.mol ^-1
Electronegativity according to Pauling	1.5
Density	16.69 g.cm ^-3 при 20°C
Температура плавления	2850 °C
4	6000 °C
Vanderwaals radius	0. 1425 nm
Ionic radius	0.070 nm (+5)
Изотопы	4
Электронная оболочка	[ Xe 0 ] 43f 190 43f 14 5d ³ 6s ²
Energy of first ionisation	674.2 kJ.mol ^-1
Discovered by	Anders Ekeberg in 1802

Тантал — блестящий серебристый металл, мягкий в чистом виде. Он почти невосприимчив к химическому воздействию при температурах ниже 150 С. Тантал практически не подвержен коррозии благодаря оксидной пленке на его поверхности.

Области применения

Тантал находит применение в четырех областях: высокотемпературные применения, такие как авиационные двигатели; электрические устройства, такие как конденсаторы; хирургические имплантаты и обращение с коррозионно-активными химическими веществами. Он редко используется в качестве легирующего агента, потому что он делает металлы хрупкими. Тантал устойчив к коррозии и почти невосприимчив к химическому воздействию, по этой причине он используется в химической промышленности, например. для теплообменника в котлах, где испаряются сильные кислоты.

Тантал в окружающей среде

Поскольку оксид тантала очень нерастворим, тантал почти не встречается в природных водах. Было предпринято несколько попыток измерить его уровень в почвах, показывая диапазон от 0,1 до 3 частей на миллион. Растения поглощают лишь небольшое количество тантала: количество в растительности редко превышает 5 частей на миллиард.

Основными танталовыми рудами являются танталит, содержащий также железо, марганец и ниобий, и самарскит, содержащий семь металлов. Другой рудой, содержащей тантал и ниобий, является пирохлор. Основными районами добычи являются Таиланд, Австралия, Конго, Бразилия, Портигал и Канада. Потребность в тантале составляет около 2300 тонн в год. Оценки общих запасов извлекаемого металла достоверно не подсчитаны.

Может причинить вред при вдыхании, проглатывании или попадании на кожу. Вызывает раздражение глаз и кожи. Материал раздражает слизистые оболочки и верхние дыхательные пути.

Сообщений о неблагоприятном воздействии на здоровье работников, подвергшихся промышленному воздействию, не поступало. Массивные дозы тантала, вводимые крысам внутритрахеально, вызывали поражения дыхательных путей. При контакте с тканью металлический тантал инертен.

Не допускать попадания материала в окружающую среду без надлежащего разрешения правительства.

Изолировать сток оксида тантала для предотвращения загрязнения окружающей среды.

Источники периодической таблицы.

Назад к периодической таблице элементов.
More from ‘Elements’
Actinium
Silver
Aluminum
Americium
Argon
Arsenic
Astatine
Gold
Boron
Barium
Beryllium
Bohrium
Bismuth
Berkelium
Bromine
Carbon
Calcium
Cadmium
Cerium
Californium
Chlorine
Curium
Cobalt
Chromium
Cesium
Copper
Дубний
Дармштадтий
Диспрозий
Эрбий
Эйнштейний
Европий
Фтор
Iron
Fermium
Francium
Gallium
Gadolinium
Germanium
Hydrogen
Helium
Hafnium
Mercury
Holmium
Hassium
Iodine
Indium
Iridium
Potassium
Криптон
Лантан
Литий
Лоренсий
Лютеций
Менделевий
Магний
Manganese
Molybdenum
Meitnerium
Nitrogen
Sodium
Niobium
Neodymium
Neon
Nickel
Nobelium
Neptunium
Oxygen
Osmium
Phosphorus
Protactinium
Lead
Палладий
Прометий
Полоний
Празеодим
Платина
Плутоний
Radium
Rubidium
Rhenium
Rutherfordium
Roentgenium
Rhodium
Radon
Ruthenium
Sulfur
Antimony
Scandium
Selenium
Seaborgium
Silicon
Samarium
Tin
Стронций
Тербий
Технеций
Теллур
Торий
Тантал | Свойства и применение
Description
Select CategoryAlloysCeramicsCompositesCompoundsGlassGreenMetalsNanoPolymersSemi-MetalsTop Materials
Select Tag0. 2% Proof stengthAbrasion ResistantAcousticActuatorsAerospaceAestheticAge hardenableAircraft bulkheadsAircraft componentsalloyed with platinum and iridiumAluminumAmmunitionAmorphousand lustrousand Magnesiumand Magnesium.Anti-corrosion Chrome-plating; изготовление нержавеющей стали; TanningAnti-inflammatoryAntimicrobialAttacked by oxygen and by water vapour at elevatedAutomotive/tubular grids in battery industryBacteriostaticBiocompatibleBiodegradableBoltsBreaker switch/fuseBrittleBulletproofBurns easilyburns easily when ignited.Castablecatalystcatalytic converters designed to clean vehicle emissionsCathode ray tubesCenterless ground rodsChemical ResistanceChemical resistantChemical StabilityChemically StableCircuit breaker terminalsCircuit breakersClampscoating optic fibersCombustion cansCommutator barsCompositesComputersConcentrated solar powerConductiveContactsControl resistorsCorrosion сопротивлениеКоррозионностойкийСтойкий к коррозииЭкономичныйСопротивление ползучестиОпасно для здоровья человекаДеоксидантыДекоративныеПлотныеДетекторыДиафрагмыСтабильность размеровДискиРастворяется как в разбавленных, так и в концентрированных кислотахМедленно растворяется в разбавленных минеральных кислотахНе легко реагирует на кислородПластичныйпластичныйНизкая температура плавленияДолговечныйДинамическийЛегко поддается обработкеЛегко формоватьЛегко к fabricateEasy to join and installEasy to machineElasticElastic solidElectric motors in cordless toolsElectrical ConductiveElectrical conductivityElectrical connectorselectrical contact materialElectrical elements in both industrial and domestic applicationsElectrical insulationElectrical InsulatorElectrical resistanceElectrical resistantElectrical switchesElectrical transformersElectrically conductiveElectrically resistantElectricity resistantElectro and Thermal ConductiveElectroconductiveElectronic and optical propertiesElectronic tubes (powerElectroresistantElectrosinsulatingEnergy harvestersEnhances high-temperature oxidation resistanceEnvironmental resistanceExcellent machinabilityExpansion управлениеСопротивление усталостиПредставленныйФерромагнитныйФильтрацияМелкозернистая структураОгнезамедлительОгнеупорныйОгнестойкийНегорючийОгнезащитный Поглотитель с низким содержанием влагиогнеопасныйFlatwireГибкостьГибкийПоковкиСтабильность формыФормуемыйПлавкийГаллий легко связывается с большинством металловГазовая турбина ponentsХорошая коррозионная стойкостьХорошая стойкость к кислородуХорошая конструкционная прочностьХорошая износостойкостьЗначительно улучшенная физическаяЗеленый материалЖесткие дискиЖесткие дискиТвердый термопластТвердостьТермостойкостьЖаростойкийТеплопередачаТеплообработкаОборудование для термообработкиНагревательные элементыНагревательные элементы как в бытовых, так и в промышленных приборахСверхмощные печи для термообработкиВысокотемпературные характеристикиГерметическое уплотнениеТрубы HHS®Высокая температура кипенияВысокая химическая реактивностьВысокая коррозионная стойкостьВысокая коррозионная стойкостьВысокая плотностьВысокая плотность пластичностьВысокая электрическаяВысокая электрическая и теплопроводностьВысокое удельное электрическое сопротивлениеВысокое поглощение энергииВысокая усталостная прочностьВысокая текучестьВысокая ударная вязкостьВысокие магнитные свойстваВысокая температура плавленияВысокая передача влагиВысокая производительностьВысокая пористостьПроволока высокой чистотыВысокое преломлениеВысокая прочностьВысокая прочность на разрывВысокая термостойкостьВысокая температурная стабильностьВысокая термостойкостьВысокая прочность на растяжениеВысокая теплопроводностьВысокая h поглощение тепловых нейтроновВысоковольтные линии электропередач и автоматические выключателиОчень красочные и разнообразные степени окисленияЛегковоспламеняющиесяСильно изолирующиеИнструменты для горячей обработкиГибридные кожухи цепейГидрофильныеГидрофобныеГипераллергенныеУдаропрочныеНепроницаемыеУлучшенные тепловые характеристикиПри контакте с водойИнертныеНедорогиеГорючиеНерастворимыеИзоляторРаздражающиеПовышает прочность полезных для здоровья сплавов металлов, таких как хром, вступает в реакцию с образованием гидроксида печиЛазерные соплаЛазерыСвинцовые рамыБез свинцаЛегкийЛегкийЛегкийОблицовка резервуаров. Жидкость при комнатной температуре или близкой к нейНагрузочный подшипникДолгий срок службыДолгий срок службы при высоких температурахНизкая стоимостьНизкая плотностьНизкая электропроводностьНизкое трениеНизкая термостойкостьНизкое техническое обслуживаниеНизкая температура плавленияНизкая проводимость металлаНизкое влагопоглощениеНизкая пористостьНизкая пористостьНизкая реактивность и низкая токсичностьНизкая относительная летучесть при большом объемеНизкая температураНизкая термостойкостьНизкая ermal resistanceLow ToxicityLow Water AbsorbingLustrousMachinableMagneticMagnetic fastenersMagnetic permabilityMagnetic SheildingMagnetron bodies and coolersMaintenance FreeMaleableMalleableMan madeMeasuring and positioning devicesmechanical and electrical propertiesMechanical assemblyMicrofluidic devicesMicroscale electromagnetsMicroscale electronicsMicrowave componentsMIG/MAG welding contact tipsMinimises wasteMinimum distortionMoldableMotorsMould and lay up tools for compositesMould resistantNatural resistance to corrosionnegligible porosityNon ReactiveNon toxicNon-ConductiveNon-FlammableNon-magneticNon -смачиваниеБез запахаOLEDOНепрозрачныйОптическая прозрачностьОптическое волокноКорпуса осцилляторовСтойкий к окислениюПроницаемый пигменты и красители; Блестящие поверхностные покрытияВыводыТрубы и оболочки силовых кабелейЭлектроды и сопла для плазменной резкиГибкиеПММАТочныеТочное и равномерное тепловое расширениеТочностьТочные лопатки конденсаторовПроизводство бумажной массыПроизводство транзисторов и диодов в электронной промышленностиЗащитныеПрототипыРадиальные стержни для роторов генераторовРадиальные стержни для роторов генераторов. с водой и воздухомРеагирует на сильные кислотыРеагирует с водой и воздухомлегко окисляетсяПерерабатываемыйПригодный для повторного использованияОтражающийОгнеупорныйАрмирующийОтносительно стабильный на воздухеОтносительно стабильный на воздухе и очень нестабильный при разделенииДетали релеУпругийСтойкий к высокотемпературной коррозииСтойкий к окислениюПриводит к меньшему количеству отходов при использованииСохраняет механические свойства до 950 FСтопорные кольцаРетросветоотражающиеУкрашения с родиевым покрытием.Кольцевая секцияНаучные приборыПолупроводниковые базыПолупроводникиДатчикиПамять формыФасонная проволокаОболочка электронагревательных элементовУдаропрочностьУдаропрочнаяСущественно повышает стойкость к высокотемпературному окислениюсеребристо-металлическийсеребристо-белый металлПроволока SLT®Мелкая бытовая техникаГладкаяРазъемные разъемыМягкая, достаточно мягкая, чтобы ее можно было разрезать ножомМягкая серебристая и плотнаяСолнечные элементыПайка и сварка tipsSound absorbingSphericalSpot welding electrodesSpring contactsSpringsStabilityStability against alkalis acids and salt waterStableSteam-generator tubingSterileStickyStrand and cablesStrengthStress resistantStribgStringStrongStructuralStructurally stableStub bases for power transmissionStudsSuited for high stresses in applicationsSuperconductiveSwitch blade jawsSwitch gear partsTarget foils for nuclear physicsTarnishes in air and reacts with waterTarnishes in moist airTechnicalTemperature ResistantTemperature sens itiveTemperature StabilityTensile StrengthThermal conductiveThermal conductivityThermal InsulatorThermal resistantThermal Shock ResistanceThermal shock resistantThermal stabilityThermally stableThermoconductivethermocouple elements and headlight reflectors. Thermocouple sheathsThermostatsToughToxicTransistor basesTransition ductsTranslucentTransparentTurbine bladesUsed for coatings on other metalsUV ResistantUV StabilityVacuum systems in chemistry and scientific researchVersatileVery DenseVery high melting pointVibration dampersWaste reductionWater insoluableWater resistantWaterproofWear ResistanceWear resistantWeather ResistanceWeather resistantWelded and brazed сотовые панелиРаботоспособныйX-Ray)
Иди домой
Что такое тантал?
Твердый серо-голубой блестящий металл. Сырой тантал редко встречается в природе. Вместо этого он обычно встречается в руде колумбит-танталита (обычно называемой колтаном). Этот материал часто производится вместе с материалом ниобий, который имеет аналогичные химические свойства и, как правило, встречается в тех же региональных месторождениях полезных ископаемых, что и тантал. Вначале, когда эти два металла были обнаружены, их считали одним и тем же элементом из-за их схожих химических и физических характеристик.
Считается относительно редким элементом. Поскольку его мало и он обладает желаемыми химическими свойствами, его часто используют в форматах, которые экономят материал при максимальном воздействии, таких как покрытия, проволоки, порошки и т. д.
Свойства тантала
его более широкое и эффективное использование в 21 веке. Обладает высокой коррозионной стойкостью на воздухе и влаге, благодаря наличию на его поверхности оксидной пленки. Кроме того, это очень стабильный металл, практически невосприимчивый к воздействию кислот и других химических веществ при температурах ниже 302 °F (159 °C).°С).
Как и многие металлы, он образует тонкий, но плотный защитный оксидный слой при воздействии атмосферы. Этот слой прилипает к поверхности металла, действуя как упругий барьер, защищающий нижележащий металл от дальнейшей коррозии. Тантал является хорошим проводником тепла и электричества и входит в группу металлов, известных как «тугоплавкие металлы», которые отличаются высокой устойчивостью к нагреву и износу. Он имеет очень высокую температуру плавления, примерно 3017 ° C, что делает его металлом с одной из самых высоких температур плавления.
Тантал легко воспламеняется?
Тантал, будучи массивным металлом, негорюч. Однако в виде порошка с ним необходимо обращаться осторожно, хранить и транспортировать в герметичных контейнерах. Это связано с тем, что сухой порошок тантала или очень маленькие гранулы могут самовозгораться при контакте с воздухом, поэтому их нельзя размещать вблизи открытого огня, искр или дыма. В этом формате материал считается легковоспламеняющимся, особенно при воздействии вблизи источника воспламенения.
Применение тантала
Благодаря своим свойствам тантал играет жизненно важную роль в нескольких отраслях, таких как современная электроника, биомедицина, сплавы и аэрокосмическая промышленность.
В настоящее время считается технологически важным элементом. Это связано с тем, что в 21 веке он стал важнейшим материалом для электронной промышленности: более 75% электроники и компонентов, таких как мобильные телефоны, компьютеры, DVD-плееры и системы видеоигр, содержат тантал в том или ином формате. Фактически, примерно половина тантала, производимого во всем мире, в настоящее время используется в электронных устройствах, особенно в электролитических конденсаторах.
Обладая чрезвычайно высокой температурой плавления, он является ценным компонентом суперсплавов. Это высокоэффективные смеси металлов, разработанные для того, чтобы выдерживать экстремальные температуры внутри реактивных двигателей. Эти суперсплавы имеют решающее значение для современных авиационных двигателей, и благодаря их использованию двигатели могут работать при более высоких температурах с улучшенной топливной экономичностью. Тантал также используется в сплавах и карбидах для космических аппаратов и сверхзвуковых самолетов, особенно в таких деталях, как лопатки турбин, сопла ракет и носовые крышки, которые должны сохранять свою структурную прочность при высоких температурах.
Тантал в искусстве и дизайне
Одним из наиболее декоративных применений тантала являются украшения и роскошные часы.
Поскольку металл прочный, красивый, биосовместимый и гипоаллергенный, дизайнеры и бренды используют тантал для создания современных металлических обручальных колец. Благодаря насыщенному, но естественному серо-голубому цвету кольца из тантала способны конкурировать с золотыми и платиновыми аналогами. Этот материал также широко применяется в роскошных часах и часах для дайвинга, где он используется в тандеме с другими высококачественными металлами, такими как золото и титан, не только для создания уникальной смешанной эстетики, но и для обеспечения прочности и коррозионной стойкости. Тантал предлагает здесь уникальную темно-синюю или графитовую эстетику карандаша.
В других сферах тантал способен увеличивать прозрачность и коэффициент преломления стекла. Это может быть полезно для дизайнеров освещения, художников и архитекторов. Эти функции и возможности, которые придаются стеклу, также переносятся на объективы фотоаппаратов, и поэтому объективы, изготовленные с использованием стекла, содержащего оксид тантала, пользуются спросом у фотографов.
Свойства
Маркировка продукта
Химическая стойкость
Маркировка продукта
Устойчивость к коррозии
Product Tag
Electrosinsulating
Product Tag
Flame Retardant
Available Forms
Available Forms: 1different forms available
Applications
Medicine
Aerospace
Superalloys
Modern Electronics
Biomedical Field
Купить в каталоге
Goodfellow
Посмотреть в каталоге
Доступно в 1 других формах:
Хотите попасть в число этих замечательных дизайнеров в программе Designer Spotlight?
Пожалуйста, оставьте это поле пустым. Я даю согласие на то, чтобы Materials Hub использовал мои данные в маркетинговых целях. *
Использование, свойства и интересные факты
Что такое тантал?
«Tantalum» Юрия не подвергался изменениям и находится под лицензией CC Attribution 3.0 Unported.
При комнатной температуре и давлении тантал представляет собой блестящий серебристый металл. Это переходный металл, поэтому он вместе с другими переходными металлами находится в середине периодической таблицы (d-блок). Тантал используется в электронике, хирургических имплантатах и приложениях, требующих устойчивости к коррозии.
Место тантала в Периодической таблице
5 Тантал — фигура в греческой мифологии, названная в честь царя Тантала.
Тантал — третий элемент 5-й группы периодической таблицы. Элементы группы 5 являются частью более крупной группы переходных металлов. Первые три элемента 5-й группы (ванадий, ниобий и тантал) встречаются в природе, а дубний — нет (он был только синтезирован в лаборатории). Все первые три элемента очень реакционноспособны (но имеют тенденцию быстро образовывать слои окисления, препятствующие дальнейшей реакции), имеют высокие температуры плавления и образуют различные неорганические соединения.

Атомный номер: 73
Обозначение: Та
Группа: 5
Период: 6
Количество протонов: 73
Количество электронов: 73
Количество нейтронов [в наиболее распространенном или встречающемся в природе изотопе]: 108
Атомный радиус: 146 пм
Атомная масса: 180,948
Количество изотопов: 2

Свойства тантала
Тантал — блестящий, плотный, пластичный металл. В природе его очень редко можно встретить в одиночку. Чаще всего встречается в составе минералов горных пород. Одна из причин, по которой тантал очень полезен, заключается в его устойчивости к коррозии. Считается нетоксичным.
Тантал является очень реакционноспособным металлом, но, как и другие металлы группы 5 и многие другие металлы, он быстро реагирует с воздухом или кислородом, образуя стабильный оксидный слой, который предотвращает его дальнейшее взаимодействие. Тантал относится к переходным металлам. Все переходные металлы проводят тепло и электричество, а тантал — отличный проводник.
Физические свойства
При комнатной температуре и давлении тантал представляет собой плотный серебристый металл. Он очень пластичен и может быть вытянут в тонкую проволоку. Тантал является одним из пяти «тугоплавких металлов», группы металлов, названных в честь их высокой термостойкости и износостойкости. (Остальными являются вольфрам, молибден, рений и ниобий.) Соответственно, тантал имеет чрезвычайно высокую температуру плавления, уступающую только вольфраму, рению, осмию и углероду.
Температура плавления: 3017 °C = 5463 °F = 3290 K
Температура кипения: 5455 °C = 9851 °F = 5728 K
Плотность: 16,4 г см ^-3
Фаза при комнатной температуре: твердая
Химические свойства
Как уже упоминалось, тантал относится к классу металлов, которые очень реакционноспособны. Однако эта реакционная способность часто остается незамеченной, и она более известна своей устойчивостью к коррозии. Это связано с тем, что при воздействии воздуха или кислорода самый внешний слой металлического тантала немедленно реагирует с кислородом с образованием тонкого слоя оксида тантала. Этот оксидный слой очень стабилен и неактивен, пассивируя металл от дальнейших реакций. Он особенно известен своей устойчивостью к коррозии под действием кислот, в том числе чрезвычайно сильной кислотной царской водки. Как и у всех переходных металлов, его внешняя электронная оболочка начинает заполняться электронами до того, как полностью заполнится внутренняя оболочка, что позволяет ему образовывать связи, используя электроны из более чем одной из его электронных оболочек. Таким образом, тантал имеет три электрона на электронной оболочке пятого уровня и два электрона на электронной оболочке шестого уровня, хотя пятой оболочке все еще нужно еще три электрона, прежде чем она будет заполнена. В целом тантал имеет очень похожие химические свойства на ниобий.
Степени окисления: 5
Удельная теплоемкость: 140 Дж/кг*К
Электроотрицательность: 1,5 (по шкале Полинга)
Теплота плавления: 36 кДж/моль
Теплота испарения: 736 кДж/моль
Электронная конфигурация: [Xe] 6s ² 4f ¹⁴ 5d ³

Изотопы
Природный тантал состоит из двух стабильных изотопов: ¹⁸⁰ Ta и ¹⁸¹ Ta. ¹⁸⁰ Ta имеет естественное содержание 0,012%, а ¹⁸¹ Ta имеет гораздо более высокое содержание 99,988%. Существует около 30 других синтетических изотопов тантала. Три из них имеют периоды полураспада в часах, а ¹⁸² Ta и ¹⁸³ Ta имеют периоды полураспада 114,4 дня и 5,1 дня соответственно. ¹⁸¹ Ta и ¹⁸² Ta гипотетически рассматриваются на предмет их способности усиливать ущерб от ядерного оружия за счет продления радиоактивности ядерного взрыва.

Сплавы и аллотропы
Высокая температура плавления тантала, устойчивость к коррозии и пластичность делают его идеальным для использования в сплавах. Фактически, он сочетается с другими металлами для изготовления суперсплавов для реактивных двигателей, оборудования для химического производства, ядерных реакторов, баков, лопаток турбин, сопел ракет и носовых крышек для сверхзвуковых самолетов и ракет. Суперсплавы — это сплавы, которые обладают превосходными качествами, такими как чрезвычайно высокая механическая прочность, устойчивость к коррозии и термическая стабильность. Поскольку тантал устойчив к коррозии в большинстве кислот, его сплавы используются в сосудах для химических реакций и трубах для агрессивных жидкостей в промышленном химическом производстве.
Аллотропов тантала не существует.

Соединения тантала
Наиболее известным соединением тантала, которое следует учитывать, является пятиокись тантала (Ta ₂ O ₅), основной оксид тантала. Раньше из него делали специальное стекло с высоким показателем преломления, используемое в объективах фотоаппаратов. Нитрид тантала (TaN) и карбид тантала (TaC) известны своей твердостью. Карбид тантала представляет собой твердый керамический материал, который используется в режущих инструментах. Нитрид тантала используется в качестве тонкопленочного изолятора для изготовления микроэлектроники (маленькой электроники).

Интересные факты о тантале
Тантал использовался для изготовления нитей накала ламп, пока его не заменили вольфрамом.
Андерс Экеберг назвал тантал в честь Тантала, отца Ниобы в греческой мифологии. (Вы можете видеть, откуда ниобий получил свое название, что очень подходит, потому что тантал и ниобий имеют очень похожие свойства, можно сказать, отец и дочь!) В мифе Тантал приговорен после смерти стоять по колено в воде с фруктами. растет над головой. Однако, когда он тянется либо к воде, либо к фруктам, они оба уходят из его досягаемости, оставляя его в состоянии 9.0617 tantalized Экеберг написал о своем решении назвать его так: «Этот металл я называю танталом… отчасти из-за его неспособности при погружении в кислоту поглощать что-либо и насыщаться».
Колтан, промышленное название минерала, из которого добывают тантал и ниобий, считается конфликтным ресурсом, который способствовал разжиганию войны в Конго. Демократическая Республика Конго не производит большую часть тантала в мире, но из-за его добычи в Центральной Африке предпринимаются усилия по получению бесконфликтного источника тантала.

Наличие и распространенность тантала
Тантал не играет известной биологической роли и, следовательно, не обнаруживается в организме человека (конечно, за исключением содержащих тантал хирургических имплантатов, которые используются, поскольку тантал является биологически активным , а не ) . На Земле тантал редко встречается сам по себе, чаще встречается в составе минерала. Обычно он встречается в составе минерала колумбита-танталита. Как относительно редкого элемента, его содержание составляет всего 0,00017 % в земной коре и 8×10 ^-9 % во вселенной в целом.
Крупнейшими производителями тантала являются Бразилия, Руанда и Китай, хотя его также добывают в Австралии, Канаде и Бразилии. Тантал обычно приходится отделять от ниобия, что представляет собой сложный процесс (вы узнаете немного больше о сродстве тантала и ниобия друг к другу и о том, как их разделение может быть затруднено, в разделе об открытии тантала). В промышленных масштабах тантал обычно производится как побочный продукт извлечения олова. Ежегодно производится 70 000 метрических тонн танталовой руды.

Использование тантала
Наиболее известные области применения
В основном тантал используется для производства электронных компонентов. Из-за оксидного слоя, образующегося на его поверхности, который является изолирующим, тантал работает как очень хороший конденсатор. Чтобы использовать эту характеристику, тантал используется для покрытия других металлов, так что высокая емкость (может быть накоплен большой заряд) может быть достигнута на небольшой площади или объеме. Как вы можете себе представить, это очень полезно для компактных устройств, таких как сотовые телефоны, ноутбуки, электронные компоненты в автомобилях и камеры.
Наиболее известные применения в науке
Помимо использования сплавов тантала в авиастроении и химическом производстве, тантал также применяется в хирургии. Поскольку тела человека (и других млекопитающих) не имеют иммунной реакции на тантал, а тантал не реагирует с биологическими жидкостями, он очень широко используется в хирургических имплантатах. Более крупные куски металла можно использовать для замены кости, фольги и проволоки (спасибо пластичности!), сделанной из тантала, которая может соединять разорванные нервы, а тканая марля может связывать мышцы живота вместе. Он также используется в зубных имплантатах.

Открытие тантала
Андерсу Густаву Экебергу из Швеции приписывают открытие тантала в 1802 году. Он обнаружил его в образцах минералов, найденных в Швеции и Финляндии. Однако английский химик Уильям Хайд Волластон сравнил оксид ниобия (тогда он назывался колумбием) с оксидом тантала и счел их одним и тем же элементом, хотя он знал, что плотность этих двух оксидов сильно различается. (Похоже, кому-то нужно было вернуться и повторить химию на втором курсе, верно?) Фридрих Вёлер подтвердил результаты Волластона, поэтому они были приняты до 1846 года, пока немецкий химик Генрих Роуз не оспорил их. Он думал, что оксид тантала содержит два других элемента, и ему было почти правильно. Исследуемые оксиды содержали смесь тантала и ниобия. Роуз определил третий предполагаемый элемент, который он назвал пелопием, но на самом деле это была просто смесь тантала и ниобия. Именно тогда химики поняли, что ниобий был идентифицирован еще в 1801 году и назывался колумбием.
В 1864 году Кристиан Вильгельм Бломстранд, Анри Этьен Сент-Клер Девиль и Луи Дж. Трост провели несколько фундаментальных исследований, чтобы без сомнения доказать, что тантал и ниобий различны. В 1866 году швейцарский химик Жан Шарль Галиссар де Мариньяк также работал, чтобы показать, что в этом испытании существуют только два элемента. Несмотря на все эти доказательства того, что существуют только два элемента, другие ученые продолжали публиковать информацию о так называемом элементе под названием «ильмений» до 1871 года. Де Мариньяк впервые получил металлическую форму тантала (в отличие от нечистого тантала). 1864.

Тантал в будущем
По состоянию на 2018 год тантал рассматривается и накапливается для использования в конденсаторах в более массовых приложениях, поскольку существует крайняя нехватка обычно используемых конденсаторов (MLCC – конденсаторы с многослойными керамическими чипами).