Sidospecialiteter av tantal. Tantal. Beskrivning och egenskaper hos tantalmetall Sidospecialiteter av tantal

Upptäckten av tantal är nära besläktad med upptäckten av niob. I flera decennier ansåg kemister grundämnet columbium, som upptäcktes av den engelske kemisten Hatchett 1802, och tantal, som upptäcktes 1802 av svensken Ekeberg, som ett grundämne. Först 1844 bevisade den tyske kemisten Rose slutligen att dessa är två olika grundämnen, mycket lika i sina egenskaper. Och eftersom tantal var uppkallat efter hjälten i antika grekiska myter Tantalus, föreslog han att man skulle kalla "Columbium" niob efter Tantalus dotter Niobe. Tantal i sig fick sitt namn från uttrycket "tantals plåga", på grund av det meningslösa i Ekebergs försök att lösa upp oxiden av detta grundämne som han fick i syror.

Mottagande:

Tantal följer nästan alltid niob i tantaliter och niobiter. De huvudsakliga fyndigheterna av tantalit finns i Finland, Skandinavien och Nordamerika.
Nedbrytningen av tantalmalmer inom tekniken utförs genom att värma dem med kaliumvätesulfat i järnkärl, urlaka legeringen med varmt vatten och lösa den återstående pulverformiga tantalsyraresten med förorenad niobsyra. Sedan reduceras tantaloxid med kol vid 1000°C och den resulterande metallen separeras i form av ett svart pulver innehållande en liten mängd oxid. Metallpulver kan också erhållas genom att reducera TaCl 5 med väte eller magnesium, samt kaliumfluorotantalat med natrium: K 2 TaF 7 + 5Na = Ta + 2KF + 5NaF.
Metallpulver bearbetas till kompakt metall med pulvermetallurgiska metoder, pressning till "staplar", följt av plasma- eller elektrostrålesmältning.

Fysikaliska egenskaper:

Tantal är en tung, platina-grå glänsande metall med en blåaktig nyans, ganska hård, men extremt formbar och formbar; dess duktilitet ökar när den rengörs. Smält = 3027°C (näst efter volfram och rhenium). Tung, densitet 16,65 g/cm 3

Kemiska egenskaper:

Vid rumstemperatur har den exceptionell kemikalieresistens. Förutom fluorvätesyra påverkas inte tantal av några andra syror, inte ens regia. Det interagerar med en blandning av fluorvätesyra och salpetersyra, svavelsyraanhydrid, lösningar och smältor av alkalier, när den värms till 300-400°C med halogener, väte, syre, kväve, över 1000°C - med kol.
I föreningar uppvisar den ett oxidationstillstånd på +5. Men tantalföreningar med lägre oxidationstillstånd är också kända: TaCl 4, TaCl 3, TaCl 2.

De viktigaste anslutningarna:

Tantal(V)oxid Ta 2 O 5 i rent tillstånd erhålls lämpligast genom kalcinering av ren tantalmetall i en ström av syre eller genom sönderdelning av Ta (OH) 5-hydroxid. Tantal(V)oxid är ett vitt, olösligt i vatten och syror (förutom fluorvätesyra) pulver med en specifik vikt på 8,02. Det förändras inte när det bränns i luft, i en atmosfär av svavelväte eller i svavelånga. Men vid temperaturer över 1000°C reagerar oxiden med klor och väteklorid. Tantal(V)oxid är dimorf. Vid vanliga temperaturer är dess rombiska modifiering stabil.

Tantalater och tantalsyra. Genom att smälta tantal(V)oxid med alkalier eller alkalimetallkarbonater erhålls tantalater - salter av metatantalum HTaO 3 och ortotantalsyror H 3 TaO 4 . Det finns också salter med sammansättningen M5TaO5. Kristallina ämnen. används som ferroelektrik.
Tantalsyror är vita gelatinösa fällningar med varierande vattenhalt; även nyberedda löser sig inte i salt- och salpetersyra. De löser sig väl i HF- och alkalilösningar. Inom teknik erhålls tantalsyra vanligtvis genom att sönderdela dubbelfluorid av tantal och kalium (kaliumheptafluortantalat) med svavelsyra.
Tantal(V)klorid kristaller, hygroskopiska, hydrolyserade med vatten, lösliga i CS 2 och CCl 4. Det används i tantalproduktion och beläggning.
Tantalpentafluorid. Kan erhållas genom att reagera pentaklorid med flytande vätefluorid. Det bildar färglösa prismor och hydrolyseras av vatten. Smält=96,8°C, koka=229°C. Används för applicering av tantalbeläggningar.
Kaliumheptafluortantalat- K 2 TaF 7 är en komplex förening som kan erhållas genom att reagera tantalpentafluorid med kaliumfluorid. Vita kristaller, stabil i luft. Hydrolyserad med vatten: K 2 TaF 7 + H 2 O -> Ta 2 O 5 * nH 2 O + KF + HF

Ansökan:

Eftersom tantal kombinerar utmärkta metalliska egenskaper med exceptionell kemisk beständighet, har det visat sig vara mycket lämpligt för tillverkning av kirurgiska och dentala instrument som pincettspetsar, injektionsnålar, nålar, etc. I vissa fall kan den ersätta platina.
De används också för tillverkning av kondensatorer, katoder av elektronrör, utrustning inom den kemiska industrin och kärnenergi, och formar för produktion av konstgjorda fibrer. Karbid, silicid, tantalnitrid - värmebeständiga material, komponenter av hårda och värmebeständiga legeringar.
Värmebeständiga legeringar av tantal med niob och volfram används i raket- och rymdteknik.

E. Rosenberg.

Källor: Tantal // Populärt bibliotek av kemiska grundämnen Förlaget "Science", 1977.
Tantal // Wikipedia. Uppdateringsdatum: 2017-12-12. (tillträdesdatum: 2018-05-20).
// S. I. Levchenkov. En kort beskrivning av kemins/SFU:s historia.

Metall Tantalöppnade ganska nyligen, nämligen 1802. Den svenska kemisten A.G. hade turen att upptäcka denna metall. Ekeberg. När man studerade två nya mineral som hittades i de skandinaviska länderna visade det sig att de förutom de kända grundämnena även innehöll tidigare ostuderade. Forskaren lyckades aldrig isolera metallen från mineralet i dess rena form, eftersom stora svårigheter uppstod med detta.

I detta avseende namngavs den outforskade metallen efter en hjälte från mytologin i antikens Grekland, och efter vilken den skrevs myten om Tantalus. Efter detta, i mer än 40 år, trodde man att tantal och niob- dessa är samma metall. Men en tysk kemist bevisade skillnaden mellan metallerna, och efter det isolerade en annan tysk tantal i sin rena form, och detta hände först 1903.

Serietillverkning av valsade produkter och tantalprodukter började först under andra världskriget. Idag får detta element namnet "smart metall", eftersom snabbt utvecklande elektronik inte kan klara sig utan det.

Beskrivning och egenskaper hos tantal

Tantalär en metall med hög hårdhet och atomdensitet. I de periodiska kemiska grundämnena finns tantal i position 73. I världspraxis är det vanligt att beteckna denna metall med en kombination av två bokstäver, nämligen Ta. Vid atmosfärstryck och rumstemperatur har tantal en karakteristisk silverfärgad metallisk färg. Oxidfilmen som bildas på ytan av metallen kommer att ge den en blyaktig nyans.

Tantal element inaktiv vid rumstemperatur. Oxidation av ytan på denna metall med luft är endast möjlig vid temperaturer över 280 grader. Tantal reagerar med halogener vid en temperatur som är 30 grader lägre än med luft. I detta fall bildas en skyddande film på ytan, vilket förhindrar ytterligare penetrering av oxiderande element i hela metallens djup.

Tantal kemiskt element med en ganska hög smältpunkt. Så det är 3290 K, och kokpunkten når 5731 K. Trots den höga densiteten (16,7 g/cm3) och hårdheten är den ganska plastig. När det gäller duktilitet kan tantal jämföras med. Ren metall är väldigt lätt och bekväm att arbeta med.

Den är lätt att bearbeta, till exempel kan den rullas ut till en tjocklek av 1-10 mikron. Det bör också noteras att tantal är paramagnetiskt. En intressant egenskap hos denna metall börjar dyka upp vid en temperatur på 800 grader: tantal absorberar 740 av sina gasvolymer.

Det finns redan ett antal fakta i världspraxis som indikerar den utmärkta hållbarheten hos denna metall i mycket aggressiva miljöer. Till exempel är det känt att tantal inte skadas ens av 70% salpetersyra. Svavelsyra upp till 150 grader leder inte heller till korrosiv förstörelse, men redan vid 200 grader kommer metallen att börja lösas upp med en hastighet av 0,006 mm/år.

Vissa produktionsfakta indikerar också att tantal är mycket mer resistent än austenitiska rostfria stål. Därför finns det ett känt fall där tantal delar höll 20 år längre än delar av rostfritt stål.

Ett annat intressant faktum är att tantal används för katalytisk separation av guld. Katoder är gjorda av det, på vilka ädelmetallen i sin tur avsätts och tvättas sedan av med aqua regia. I detta fall förblir katoden och tantal, på grund av dess utmärkta motstånd mot syror, intakta.

Tillämpningar av tantal

För länge sedan användes denna metall för att tillverka glödtrådar i glödlampor. Idag tantal och tantallegeringar används i följande industrier och produkter:

— Vid smältning av värmebeständiga och korrosionsbeständiga legeringar (till exempel delar av flygplansmotorer).

— Inom den kemiska industrin att skapa korrosionsbeständig utrustning.

— inom metallurgisk produktion för framställning av sällsynta jordartsmetaller.

— under konstruktionen av kärnreaktorer (tantal är den metall som är mest motståndskraftig mot cesiumånga).

— På grund av sin höga biokompatibilitet används tantal för tillverkning av medicinska implantat och proteser.

- för produktion av supraledare - kryotroner (dessa är delar av datorteknik);

- används inom den militära industrin för tillverkning av snäckor. Användningen av denna metall ökar ammunitionens penetrerande kraft;

- effektivare lågspänningskondensatorer är gjorda av tantal;

– På senare tid har tantal blivit fast etablerat i näringslivet. Detta beror på metallens förmåga att bilda starka oxidfilmer på ytan, som kan ha olika färger och nyanser;

- Ett stort antal modifieringar av tantal ackumuleras i kärnreaktorer. För laboratorie- eller militära ändamål kan denna modifiering av metallen användas som en källa för gammastrålning;

— denna metall används som huvudmetall (efter platina) för tillverkning av massstandarder, som har ökad noggrannhet;

- Något intermetalliskt tantalföreningar har mycket hög hårdhet och styrka, samt ökat motståndskraft mot oxidation. Dessa föreningar används inom flyg- och rymdindustrin;

— Tantalkarbider används för tillverkning av skärverktyg med ökat rött motstånd. Verktyget erhålls genom att sintra en blandning av karbidpulver. Dessa verktyg används under mycket svåra förhållanden, till exempel vid slagborrning;

- femvärt tantaloxid nödvändig för att svetsa glas inom kärnteknik.

Tantalfyndigheter och gruvdrift

Tantal är en sällsynt metall. Dess mängd i jordskorpan är bara 0,0002 %. Denna mängd inkluderar två modifieringar av metallen: stabil och radioaktiv. Denna sällsynta metall förekommer i form av sina egna föreningar och är en del av många mineraler. Om tantal ingår i ett mineral kommer det alltid att vara tillsammans med niob.

Avlagringar av tantalföreningar och mineraler finns i många länder. Den största fyndigheten av detta element i Europa ligger i Frankrike. På den afrikanska kontinenten har Egypten mest tantal. Kina och Thailand har också höga reserver av denna metall. Mindre fyndigheter finns i OSS, Nigeria, Kanada, Australien och andra länder. De största fyndigheterna som hittills upptäckts finns dock i Australien.

Cirka 420 ton tantal bryts årligen i världen. De huvudsakliga bearbetningsanläggningarna för denna metall finns i USA och Tyskland. Det är värt att notera att det internationella samfundet deklarerar behovet av att öka produktionen av denna sällsynta metall. Sådana uttalanden är främst relaterade till ökningen av produktionen av elektronik, där detta element används intensivt.

Således ökar antalet utvecklade fält varje år. Till de viktigaste utvecklingsområdena i världen lades till exempel fler platser till i Brasilien, USA och Sydafrika. Det är dock värt att notera att det under de senaste 10 åren har skett en intensiv minskad tantalproduktion. Den lägsta produktionssiffran under 2000-talet inträffade 2010.

Tantal pris

Kostnaden för tantal har fluktuerat kraftigt under de senaste 15 åren. Så, 2002-2003 köpa tantal det var möjligt till lägsta pris. Det här året tantal pris varierade från 340 till 375 dollar per kilogram. I Ryssland idag kan du köpa tantal, pris vilket är 2950 rubel per kilogram.

Popular Chemical Elements Library innehåller information om alla grundämnen som är kända för mänskligheten. Idag finns det 107 av dem, några av dem erhållna på konstgjord väg.

Precis som egenskaperna hos var och en av "universums tegelstenar" är olika, är deras historia och öden också olika. Vissa grundämnen, såsom koppar, järn, svavel, kol, har varit kända sedan förhistorisk tid. Andras ålder mäts endast i århundraden, trots att de, ännu inte upptäckta, användes av mänskligheten i urminnes tider. Det räcker för att återkalla syre, som upptäcktes först på 1700-talet. Ytterligare andra upptäcktes för 100 - 200 år sedan, men fick först i vår tid största betydelse. Dessa är uran, aluminium, bor, litium beryllium. För andra, som europium och scandium, har deras arbetshistoria bara börjat. De femte erhölls på konstgjord väg genom metoder för kärnfysikalisk syntes: teknetium, plutonium, mendelevium, kurchatovium... Med ett ord, så många grundämnen, så många individer, så många historier, så många unika kombinationer av egenskaper.

Den första boken innehöll material om de första 46 grundämnena, i ordning efter atomnummer, den andra om alla de andra

Bok:

Sidospecialiteter av tantal

Tantal är en ganska frekvent gäst i juvelerarverkstäder, i många fall används det för att ersätta platina. Tantal används för att göra klockfodral, armband och andra smycken. Och på ytterligare ett område konkurrerar element nr 73 med platina: standardanalytiska vågar gjorda av denna metall är inte sämre i kvalitet än platina. Vid tillverkning av spetsar för automatiska pennor ersätts tantal med det dyrare iridiumet. Men tantals meritlista slutar inte där. Experter inom militär teknik anser att det är tillrådligt att göra vissa delar av styrda projektiler och jetmotorer av tantal.

Tantalföreningar används också i stor utsträckning. Sålunda används kaliumfluortantalat som en katalysator vid framställning av syntetiskt gummi. Tantalpentoxid spelar också samma roll när man framställer butadien från etylalkohol.

Tantaloxid används ibland vid glastillverkning - för tillverkning av glas med högt brytningsindex. En blandning av tantalpentoxid Ta 2 O 5 med en liten mängd järntrioxid har föreslagits att användas för att påskynda blodkoagulering. Tantalhydrider används framgångsrikt för lödning av kontakter på kiselhalvledare.

Efterfrågan på tantal växer ständigt, och därför råder det ingen tvekan om att under de kommande åren kommer produktionen av denna underbara metall att öka snabbare än nu.

TANTAL ÄR HÅRDARE... TANTAL. Tantalbeläggningar är inte mindre attraktiva än till exempel nickel och krom. Attraktiv inte bara till utseendet. Metoder har utvecklats som gör det möjligt att belägga stora produkter (deglar, rör, plåt, raketmunstycken) med ett tantalskikt av varierande tjocklek, och beläggningen kan appliceras på en mängd olika material - stål, järn, koppar , nickel, molybden, aluminiumoxid, grafit, kvarts, glas, porslin och andra. Det är karakteristiskt att hårdheten för tantalbeläggning, enligt Brinell, är 180–200 kg/mm2, medan hårdheten för teknisk tantal i form av glödgade stavar eller ark varierar från 50–80 kg/mm2. .

BILLIGARE ÄN PLATINUM, DYRARE ÄN SILVER. Att ersätta platina med tantal är som regel mycket lönsamt - det är flera gånger billigare. Ändå kan tantal inte kallas billigt. Den relativa höga kostnaden för tantal förklaras av det höga priset på de material som används i dess produktion och komplexiteten hos tekniken för att erhålla element nr 73: för att få ett ton tantalkoncentrat är det nödvändigt att bearbeta upp till 3 tusen ton av malm.

GRANIT METALL. Jakten på tantalråvaror fortsätter idag. Värdefulla grundämnen, inklusive tantal, finns i vanliga graniter. I Brasilien har man redan försökt utvinna tantal ur graniter. Det är sant att denna process för att få tantal och andra element ännu inte har industriell betydelse - det är mycket komplicerat och dyrt, men de lyckades få tantal från sådana ovanliga råvaror.

ENDAST ETT OXIDAT. Man trodde tidigare att, liksom många andra övergångsmetaller, kan tantal, när det interagerar med syre, bilda flera oxider av olika sammansättning. Senare studier visade dock att syre alltid oxiderar tantal till Ta 2 O 5 pentoxid. Den befintliga förvirringen förklaras av bildandet av fasta lösningar av syre i tantal. Löst syre avlägsnas genom upphettning över 2200°C i vakuum. Bildandet av fasta lösningar av syre påverkar i hög grad de fysikaliska egenskaperna hos tantal. Dess styrka, hårdhet och elektriska motstånd ökar, men dess magnetiska känslighet och korrosionsbeständighet minskar.

TANTALBELAGNING. Beklädnad (denna term är av franskt ursprung) är applicering av tunna lager av en annan metall på metallprodukter med termomekaniska metoder. Läsaren vet redan om tantals enastående kemiska resistens. Det faktum att denna metall är dyr och inte särskilt tillgänglig är också sant. Naturligtvis skulle tantalplätering av mindre resistenta metallytor vara mycket fördelaktigt, men att applicera dessa beläggningar med elektrolytiska metoder är svårt av många skäl. Det är därför de tar till beklädnad. Man tror att stål klätt med tantal genom explosion så småningom kommer att bli viktigare för den kemiska industrin än stål klätt med glas, även om priserna på glas och tantal förstås är ojämförliga. Sådant stål används redan vid tillverkning av kärnreaktorer.

Tantal är det smarta valet för alla applikationer där hög korrosionsbeständighet krävs. Även om tantal inte är en ädelmetall, är den jämförbar i sin kemiska stabilitet. Dessutom kan tantal enkelt bildas även vid temperaturer under rumstemperatur på grund av dess kroppscentrerade kubiska kristallstruktur. Tantals höga korrosionsbeständighet gör det till ett värdefullt material för användning i en mängd olika kemiska miljöer. Vi använder vårt ”oeftergivliga” material till exempelvis värmeväxlare för instrumenteringssektorn, laddningsbrickor för ugnskonstruktion, implantat för medicinteknik och kondensatorkomponenter för elektronikindustrin.

Garanterad renhet

Du kan vara säker på kvaliteten på våra produkter. Vi tillverkar våra tantalprodukter själva – från metallpulver till färdig produkt. Vi använder endast det renaste tantalpulvret som utgångsmaterial. På så sätt garanterar vi dig extremt hög renhet av materialet.

Vi garanterar kvalitet renheten hos sintrad tantal - 99,95 % (metallrenhet utan niob). Enligt kemiska analyser består resthalten av följande element:

Vi garanterar tantal renhet kvalitet erhållen genom smältning - 99,95 % (metallrenhet utan niob) Enligt kemisk analys består resthalten av följande grundämnen:

Närvaron av Cr(VI) och organiska föroreningar elimineras av produktionsprocessen (multipel värmebehandling vid temperaturer över 1000 °C i högvakuumatmosfär). * Ursprungligt värde.

Material med speciella talanger

Lika unika som egenskaperna hos vår tantal är, är dess tillämpningsområde i industrin lika specifik. Nedan presenterar vi kort två av dem:

Individuellt utvalda kemiska och elektriska egenskaper.

På grund av sin extremt fina mikrostruktur är tantal ett idealiskt material för att producera ultratunna trådar med en felfri, exceptionellt ren yta för användning i tantalkondensatorer. Vi kan bestämma de kemiska, elektriska och mekaniska egenskaperna hos en sådan tråd med en hög grad av noggrannhet. Därmed förser vi våra kunder med individuellt utvalda och stabila egenskaper hos komponenter, som vi ständigt utvecklar och förbättrar.

Utmärkt hållbarhet och hög köldduktilitet

Utmärkt hållbarhet i kombination med utmärkt formbarhet och svetsbarhet gör tantal till ett idealiskt material för värmeväxlare. Våra tantalvärmeväxlare är exceptionellt stabila och motståndskraftiga mot en lång rad aggressiva miljöer. Med många års erfarenhet av tantalbearbetning kan vi även producera komplexa geometrier för att passa just dina krav.

Ren tantal eller en legering?

Vi förbereder vår tantal optimalt för alla applikationer. Med hjälp av olika legeringselement kan vi ändra följande egenskaper hos volfram:

• fysikaliska egenskaper(t.ex. smältpunkt, ångtryck, densitet, elektrisk ledningsförmåga, värmeledningsförmåga, termisk expansion, värmekapacitet)
• mekaniska egenskaper(t.ex. styrka, brottmekanism, duktilitet)
• Kemiska egenskaper(t.ex. korrosionsbeständighet, etsbarhet)
• bearbetbarhet(t.ex. bearbetbarhet, formbarhet, svetsbarhet)
• struktur och omkristallisationsegenskaper(t.ex. omkristallisationstemperatur, sprödhet, åldringseffekt, kornstorlek)

Och det är inte allt: med hjälp av vår speciella produktionsteknik kan vi förändra olika andra egenskaper hos tantal över ett brett spektrum. Resultatet: två olika tantalproduktionsteknologier och legeringar med olika egenskaper för att exakt uppfylla kraven för en viss applikation.

Tantal framställt genom sintring (TaS).

Ren sintrad tantal och ren smälttantal har följande allmänna egenskaper:

• hög smältpunkt på 2996 °C
• utmärkt kall duktilitet
• omkristallisation vid temperaturer från 900 till 1450 °C (beroende på graden av deformation och renhet)
• utmärkt beständighet i vattenlösningar och smälta metaller
• supraledning
• hög grad av biologisk kompatibilitet

När jobbet är extremt tufft hjälper vår sintrade tantal till: tack vare vår pulvermetallurgiprocess sintrad tantal, (TaS) har en extremt fin kornstruktur och hög renhet. I detta avseende är materialet annorlunda högsta ytkvalitet och goda mekaniska egenskaper.

För användning i kondensatorer Vi rekommenderar en av våra tantalsorter med extremt hög ytkvalitet ( TaK). Denna tantal används i form av tråd i tantalkondensatorer. Hög kapacitans, låg läckström och låg resistans kan endast garanteras när tråd som är fri från defekter och föroreningar används.

Smält tantal (TaM)

Man behöver inte alltid det bästa av det bästa. Tantal erhållen genom smältning, (TaM), som regel, mer ekonomiskt i produktion än sintrad tantal, och dess kvalitet är tillräcklig för många tillämpningar. Detta material är dock inte lika finkornigt och enhetligt som sintrad tantal. Kontakta oss bara. Vi ger dig gärna råd.

Stabiliserat tantal (TAKS)

Vi vi legerar vår sintrade stabiliserade tantal med kisel, vilket förhindrar spannmålstillväxt även vid höga temperaturer. Detta gör vår tantal lämplig för användning även vid extremt höga temperaturer. Den finkorniga mikrostrukturen förblir stabil även efter glödgning vid temperaturer upp till 2000 °C. Denna process gör att materialet behåller sina utmärkta mekaniska egenskaper, såsom dess duktilitet och styrka. Stabiliserad tantal i form av tråd eller ark är idealisk för produktion av tantalanoder genom sintring eller för användning i ugnskonstruktionssektorn.

Tantal-volfram (TaW) har goda mekaniska egenskaper och utmärkt korrosionsbeständighet. Vi tillsätter 2,5 till 10 viktprocent volfram till ren tantal. Även om den resulterande legeringen 1,4 gånger starkare ren tantal, den är lätt att bearbeta vid temperaturer upp till 1600 °C. Vår TaW-legering är därför särskilt lämplig för värmeväxlare och värmeelement som används inom den kemiska industrin.

Bra på alla sätt. Karakteristika för tantal.

Tantal tillhör gruppen eldfasta metaller. Eldfasta metaller har en smältpunkt som är högre än smältpunkten för platina (1772 °C). Energin som binder samman enskilda atomer är extremt hög. Den höga smältpunkten för eldfasta metaller kombineras med lågt ångtryck. Eldfasta metaller kännetecknas också av hög densitet och låg värmeutvidgningskoefficient.

I det periodiska systemet är tantal i samma period som volfram. Liksom volfram har tantal en mycket hög densitet - 16,6 g/cm 3 . Men till skillnad från volfram blir tantal skört under tillverkningsoperationer som involverar en väteatmosfär. Därför produceras materialet i högvakuum.

Tantal är utan tvekan den mest stabila av de eldfasta metallerna. Det är stabilt i alla syror och baser och har extremt specifika egenskaper:

Termofysiska egenskaper

Eldfasta metaller har vanligtvis låg värmeutvidgningskoefficient Och relativt hög densitet. Detta gäller även tantal. Även om tantals värmeledningsförmåga är lägre än för volfram och molybden, har materialet en högre värmeutvidgningskoefficient än många andra metaller.

De termofysiska egenskaperna hos tantal förändras med temperaturförändringar. Graferna nedan visar förändringskurvorna för de viktigaste variablerna:

Mekaniska egenskaper

Även små mängder av mellanliggande element som syre, kväve, väte och kol kan förändra de mekaniska egenskaperna hos tantal. Dessutom används faktorer som metallpulvrets renhet, produktionsteknik (sintring eller smältning), kallbearbetningsgrad och typ av värmebehandling för att ändra dess mekaniska egenskaper.

Liksom volfram och molybden har tantal kroppscentrerad kubik kristallgitter. Den spröd-duktila övergångstemperaturen för tantal är -200 °C, vilket är betydligt lägre än rumstemperaturen. Tack vare denna metall extremt lätt att forma. Vid kallbearbetning ökar metallens draghållfasthet och hårdhet, men samtidigt minskar brottöjningen. Även om materialet förlorar sin formbarhet blir det inte sprött.

Värmebeständighet material är lägre än volfram, men jämförbar med värmebeständighet ren molybden. För att öka värmebeständigheten lägger vi till eldfasta metaller till vår tantal, såsom volfram.

Elasticitetsmodulen för tantal är lägre än den för volfram och molybden och är jämförbar med den för rent järn. Elasticitetsmodulen minskar med stigande temperatur.

Mekaniska egenskaper

På grund av sin höga formbarhet är tantal optimalt lämpad för formningsprocesser såsom bockning, stämpling, pressning eller djupteckning. Tantal är svårt att ge bearbetning. Chipsen är svåra att separera. Av denna anledning rekommenderar vi användningen av spån evakueringssteg. Tantal är annorlunda utmärkt svetsbarhet jämfört med volfram och molybden.

Har du frågor om bearbetning av eldfasta metaller? Vi hjälper dig gärna med vår mångåriga erfarenhet.

Kemiska egenskaper

Eftersom tantal är resistent mot alla typer av kemikalier jämförs materialet ofta med ädelmetaller. Men termodynamiskt är tantal en basmetall som trots allt kan bilda stabila föreningar med ett brett spektrum av grundämnen. När den utsätts för luft bildas tantal mycket tätt oxidskikt(Ta 2 O 5), som skyddar basmaterialet från aggressiva influenser. Detta oxidskikt gör tantal korrosionsbeständig.

Vid rumstemperatur är tantal inte stabilt endast i följande oorganiska ämnen: koncentrerad svavelsyra, fluor, vätefluorid, fluorvätesyra och syralösningar som innehåller fluorjoner. Alkaliska lösningar, smält natriumhydroxid och kaliumhydroxid har också en kemisk effekt på tantal. Samtidigt är materialet stabilt i en vattenhaltig ammoniaklösning. Om tantal angrips kemiskt kommer väte in i dess kristallgitter och materialet blir skört. Korrosionsbeständigheten hos tantal minskar gradvis med ökande temperatur.

Tantal är inert mot många lösningar. Men om tantal utsätts för en blandad lösning kan dess korrosionsbeständighet minska, även om den är stabil i lösningens individuella komponenter. Har du komplexa frågor om korrosion? Vi hjälper dig gärna med vår erfarenhet och vårt interna korrosionslaboratorium.

Tantal är stabil i vissa metallsmältor som Ag, Bi, Cd, Cs, Cu, Ga, Hg, °K, Li, Mg, Na och Pb, förutsatt att dessa smältor innehåller en liten mängd syre. Emellertid är detta material mottagligt för Al, Fe, Be, Ni och Co.

När en basmetall som tantal kommer i kontakt med ädelmetaller som platina sker en kemisk reaktion mycket snabbt. I detta avseende är det nödvändigt att ta hänsyn till reaktionen av tantal med andra material som finns i systemet, särskilt vid höga temperaturer.

Tantal reagerar inte med inerta gaser. Av denna anledning kan inerta gaser med hög renhet användas som skyddsgaser. Men när temperaturen stiger reagerar tantal aktivt med syre eller luft och kan absorbera stora mängder väte och kväve. Detta gör materialet sprött. Dessa föroreningar kan elimineras genom att glödga tantal i ett högt vakuum. Väte försvinner vid en temperatur på 800 °C och kväve vid 1700 °C.

I högtemperaturugnar kan tantal reagera med konstruktionsdelar gjorda av eldfasta oxider eller grafit. Även mycket stabila oxider som aluminium, magnesium eller zirkoniumoxid kan genomgå hög temperatursänkning om de kommer i kontakt med tantal. Vid kontakt med grafit kan tantalkarbid bildas, vilket leder till ökad sprödhet hos tantal. Även om tantal i allmänhet lätt kan kombineras med andra eldfasta metaller som molybden eller volfram, kan det reagera med hexagonal bornitrid och kiselnitrid.

Tabellen nedan visar materialets korrosionsbeständighet i förhållande till värmebeständiga material som används vid konstruktion av industriugnar. De angivna temperaturgränserna gäller för vakuum. Vid användning av skyddsgas är dessa temperaturer cirka 100–200 °C lägre.

Svaveldioxid kan tillföra syre och förvandlas till svaveltrioxid (trioxid). Under normala förhållanden fortskrider denna reaktion extremt långsamt. Det sker mycket snabbare och lättare vid förhöjda temperaturer i närvaro av katalysatorer.

Svaveltrioxid är en färglös, mycket rörlig vätska med en densitet som kokar vid och kristalliserar vid. När det lagras, särskilt i närvaro av spår av fukt, förändras detta ämne och förvandlas till långa, silkeslena kristaller.

Fria molekyler (i gasform) är byggda i form av en regelbunden triangel, med en svavelatom i mitten och syreatomer i hörnen. Liksom i molekylen är svavelatomen här i ett tillstånd av -hybridisering; i enlighet med detta är kärnorna för alla fyra atomerna som utgör molekylen i samma plan, och bindningsvinklarna är lika:

Svavelatomen i molekylen är förbunden med syreatomerna med tre tvåcenter o-bindningar och en fyrcentrum - bindning (jfr molekylens struktur 129 §). Dessutom, på grund av de ensamma -elektronparen av syreatomer och fria -orbitaler av svavelatomen, är bildningen av ytterligare kovalenta bindningar möjlig här, precis som det sker i en molekyl (s. 341).

Svaveltrioxid - svavelsyraanhydrid; den senare bildas vid interaktion med vatten:

Strukturen av svavelsyramolekyler motsvarar formeln:

Vattenfri, färglös oljig vätska som kristalliseras vid .

Vid upphettning spjälkas vattenfri svavelsyra (det så kallade "monohydratet"), som förflyktigas. Elimineringen fortsätter tills en azeotrop lösning erhålls. Den innehåller (vikt) och (vikt) vatten. Denna lösning kokar och destillerar utan att dess sammansättning ändras vid . En azeotrop lösning erhålls slutligen genom destillering av utspädd svavelsyra. I detta fall destilleras huvudsakligen vatten av tills syrakoncentrationen når .

När svavelsyra löses i vatten bildas hydrater och en mycket stor mängd värme frigörs. Att blanda koncentrerad svavelsyra med vatten bör därför göras med försiktighet. För att undvika stänk av det uppvärmda ytskiktet av lösningen är det nödvändigt att hälla svavelsyra (eftersom det är tyngre) i vattnet i små portioner eller i en tunn ström; Under inga omständigheter bör du hälla vatten i syra.

Svavelsyra absorberar girigt vattenånga och används därför ofta för att torka gaser. Förmågan att absorbera vatten förklarar också förkolningen av många organiska ämnen, särskilt de som tillhör klassen kolhydrater (fibrer, socker, etc.), när de utsätts för koncentrerad svavelsyra. Väte och syre finns i kolhydrater i samma förhållande som i vatten. Svavelsyra tar bort väte och syre från kolhydrater som bildar vatten och kol frigörs i form av kol.

Koncentrerad svavelsyra, särskilt varm, är ett kraftigt oxidationsmedel. Det oxiderar HI och (men inte) till fria halogener, kol till , och svavel till . Dessa reaktioner uttrycks med ekvationerna:

Interaktionen mellan svavelsyra och metaller varierar beroende på dess koncentration. Utspädd svavelsyra oxiderar med sin vätejon. Därför interagerar den endast med de metaller som finns i spänningsserien före väte, till exempel:

Bly löser sig dock inte i utspädd syra eftersom det resulterande saltet är olösligt.

Koncentrerad svavelsyra är ett oxidationsmedel pga. Det oxiderar metaller i spänningsområdet upp till och med silver. Produkterna av dess reduktion kan variera beroende på metallens aktivitet och förhållandena (syrakoncentration, temperatur). När den interagerar med lågaktiva metaller, såsom koppar, reduceras syran till:

Vid interaktion med mer aktiva metaller kan reduktionsprodukterna vara både fritt svavel och vätesulfid. Till exempel, vid interaktion med zink kan följande reaktioner inträffa:

För svavelsyras inverkan på järn, se 242 §.

Svavelsyra är en stark tvåbasisk syra. I det första steget, i lösningar med låga koncentrationer, dissocierar det nästan helt:

Dissociation i andra steget

förekommer i mindre utsträckning. Dissociationskonstanten för svavelsyra i det andra steget, uttryckt i termer av jonaktivitet, .

Som en tvåbasisk syra bildar svavelsyra två serier av salter: medium och sura. Genomsnittliga salter av svavelsyra kallas sulfater och sura salter kallas hydrosulfater.

De flesta svavelsyrasalter är ganska lösliga i vatten. De praktiskt taget olösliga sulfaterna inkluderar barium-, strontium- och blysulfater. Lite lösligt kalciumsulfat. Löslighetsprodukten är .

Bariumsulfat är olösligt inte bara i vatten utan också i utspädda syror. Därför fungerar bildandet av en vit, syraolöslig fällning när ett bariumsalt appliceras på någon lösning som en indikation på närvaron av joner i denna lösning:

Sålunda tjänar lösliga bariumsalter som ett reagens för sulfatering.

De viktigaste salterna av svavelsyra inkluderar följande.

Natriumsulfat. Det kristalliseras från vattenlösningar med tio vattenmolekyler och i denna form kallas det för Glaubers salt uppkallat efter den tyske läkaren och kemisten I.R. Glauber, som var den första som fick det genom inverkan av natriumsvavelklorid. Vattenfritt salt används vid glastillverkning.

Kaliumsulfat. Färglösa kristaller, mycket lösliga i vatten. Bildar ett antal dubbelsalter, särskilt alun (se nedan).

Magnesiumsulfat . Innehålls i havsvatten. Från lösningar kristalliseras det som ett hydrat.

Kalciumsulfat. Förekommer naturligt i stora mängder som mineralgips. När den värms upp till gips förlorar den kristallvattnet den innehåller och förvandlas till den så kallade brända gipsen, eller alabaster. När det blandas med vatten till en smet, stelnar bränt gips ganska snabbt och blir tillbaka till . Tack vare denna egenskap används gips för tillverkning av gjutformar och avtryck av olika föremål, samt som bindematerial för putsning av väggar och tak. Vid operation för frakturer används gips.