Właściwości i zastosowanie tantalu

Tantal zajmuje szczególne miejsce w grupie znanych pierwiastków chemicznych. Metal ten nie jest metalem szlachetnym, ale jego działanie sprawia, że ​​jest popularny w różnych dziedzinach. Dotyczy to nie tylko branży budowlanej i produkcyjnej, ale także sztuki biżuterii. Do tej pory stosowanie samego tantalu jest bardzo ograniczone z powodu jego rzadkości. A jednak rynek oferuje szeroką gamę produktów z tego materiału.

Ogólne informacje o metalu

W naturze nie ma tantalu w jego czystej postaci. Zwykle jest wydobywany z innymi minerałami o podobnych właściwościach. Ta cecha elementu i spowodowała to dość późne odkrycie. Ale obecnie istnieją skuteczne sposoby izolowania tantalu, z których jednym jest metoda ekstrakcji. Elektrolizę stosuje się również specjalnie do produkcji materiału metalicznego. Za pomocą tygla grafitowego podstawa zawierająca element topi się, po czym proszek pozostaje na ściankach pojemnika. Dalsza technologia przetwarzania surowców zależy od zastosowania tantalu: można nadać mu wygląd wlewka, drutu, arkusza, części o określonym kształcie lub pozostawić w postaci mieszaniny do natryskiwania. Popularny i technologiczny do tworzenia stopów proszku tantalu. Połączenie z substancjami stopowymi pozwala wzmocnić indywidualne właściwości materiału.

Właściwości fizyczne

Metal ma wysoką temperaturę topnienia około 3017 ° C, co pozwala na stosowanie go w ekstremalnych warunkach termicznych w przemyśle. Jednocześnie ma rzadką kombinację plastyczności i twardości. Jeśli chodzi o pierwszy, jest tak miękki jak złoto. Twardość tantalu wynosi 16,65 g / cm3. Ta kombinacja cech fizycznych ułatwia przetwarzanie materiału, nadając mu różne kształty i rozmiary, a także wykorzystując go w odpowiedzialnych mechanizmach i strukturach. Małe elementy dobrze się przejawiają jako przekładnie i części elektryczne. Tantal jest odporny na zużycie i trwały, dlatego też zużywające się komponenty są z niego wykonane z oczekiwaniem długotrwałej pracy. Ponadto ten metal może działać jako skuteczny absorber gazu. W wysokich temperaturach części tantalu wykazują również wysokie właściwości przewodzące.

Właściwości chemiczne

W czystej postaci metalowa forma skutecznie przeciwdziała zasadom, organicznym i nieorganicznym substancjom kwaśnym, jak również wpływowi innych aktywnych mediów. Czy to w stopionych alkaliach ma zauważalny wpływ na tantal. Procesy utleniania zachodzą w temperaturze nie niższej niż 280 ° C, a przy składnikach halogenowych reaguje w temperaturze 250 ° C. Właściwości chemiczne tantalu w kontakcie z odczynnikami można porównać ze szkłem. Nie rozpuszcza się w środowisku kwaśnym, za wyjątkiem kwasu azotowego i fluorowodorowego. Odporny na ten materiał i na kwas siarkowy, niezależnie od jego stężenia. Jednak procesy działania w większości przypadków mają niewielki wpływ na strukturę metalu. Zmiany zwykle występują w postaci powłoki filmowej lub w postaci korozji.

Gdzie ma zastosowanie tantal?

Ten metal nie jest masywny, ale istnieje wiele obszarów jego użycia. Przede wszystkim jest to branża. Element ten jest wykorzystywany w metalurgii, w przemyśle spożywczym, w przemyśle wytwórczym, w inżynierii radiowej, inżynierii mechanicznej itp. W budownictwie metal ten nie jest tak popytowy ze względu na ograniczone wielkości produkcji, ale niektóre elementy konstrukcyjne są nadal wykonane z tego materiału - z reguły , sprzęt, przeznaczony do krytycznych zadań wzmacniania konstrukcji. Aby zrozumieć, gdzie jest stosowany tantal, należy zwrócić uwagę na jego właściwości użytkowe. Zauważono już, że może być dobrym dyrygentem. Dlatego jest on używany jako nadprzewodnik w elektrotechnice. Z drugiej strony odporność na ciepło otwiera możliwości jego zastosowania poddane obróbce cieplnej inne metale. Ze względu na zwiększoną gęstość, tantal stał się optymalnym rozwiązaniem w przemyśle obronnym. Z niego powstają muszle o dużej sile penetracji.

Drut tantalowy

Metal walcowany jest ogólnie najobszerniejszą formą prezentacji tego materiału na rynku. Znaczącą niszą w segmencie jest drut. Jest to niezwykłe, ponieważ ze względu na swój niewielki rozmiar może być używane jako nici. Tłumaczy to wartość tantalu dla dziedziny medycyny - produkty tego rodzaju są używane do szycia i opatrunków. Jest to jednak tylko przykład, demonstrujący jedną z wyróżniających cech takiego drutu. Większe formaty są stosowane w maszynach, powietrzu, obrabiarce i budowie kapitału. Ponadto, w zależności od przeznaczenia, można stosować miękki i twardy metal. Tantal, ze względu na zgodność z punktu widzenia przetwarzania, pozwala na wyprodukowanie długiego drutu o długości 1500 cm i grubości 0,15 mm lub więcej. Jako użytkownicy końcowi, jak zauważają użytkownicy, rzadko zdarzają się zadziory, pęknięcia i inne defekty. Jednak drobna struktura wciąż narzuca wymagania dotyczące warunków przechowywania i transportu - w szczególności nie zaleca się narażania drutu na kontakt z wilgocią i agresywnymi mediami.

Tantalowa wstążka

Ten format uwalniania walcowania metali ma również szeroki obieg. Taśmy są używane w tym samym leku, w przemyśle naftowym, w inżynierii mechanicznej, a nawet w przemyśle energetycznym. Konsumenci cenią ten produkt za jego biokompatybilność, wysoką wytrzymałość z drobną strukturą, dobrą przetwarzalność i odporność na korozję. Jeśli porównamy te produkty z tantalu z analogami ze stali lub aluminium, na pierwszy plan wysuną się odporność na zużycie i trwałość. Taśma jest w stanie wytrzymać duże obciążenia przy zerwaniu i ataku chemicznym. Z drugiej strony, wysoka plastyczność nie pozwala, aby takie produkty stabilnie utrzymywały określony kształt. Nawet niewielkie ciśnienie prowadzi do deformacji.

Stopy na bazie tantalu

Zmodyfikowane przez składniki stopowe, stopy zyskują głównie wyższe właściwości wytrzymałości fizycznej i odporności na ciepło. Wystarczy powiedzieć, że produkt o średniej charakterystyce będzie w stanie wytrzymać wpływ temperatury w trybie 1650 ° С, bez utraty jego właściwości operacyjnych. W rzeczywistości pozwala to na stosowanie stopów tantalu w przemyśle chemicznym, energetyce, metalurgii i inżynierii przyrządów. Co więcej, niektóre przedsiębiorstwa wykorzystują ten materiał do produkcji elementów dla rakiety i sfery kosmicznej. W zależności od kierunku użytkowania technolodzy opracowują różne kompozycje do dopingu tantalu. W niektórych przypadkach modyfikacja pozwala osiągnąć wyższą plastyczność, aw innych, na przykład, aby materiał był odpowiedni do spawania metodą wiązki elektronów. Sam tantal może również działać jako składnik stopowy. Zwykle ten sposób polepszania właściwości użytkowych jest stosowany do nadawania odporności na korozję i odporność na ciepło metali nieszlachetnych.

Tantal w inżynierii radiowej

W obszarach produkcji urządzeń elektrycznych i części na pierwszy plan można utrzymać optymalną przewodność i utrzymać sygnały częstotliwości przy jednoczesnym zmniejszeniu wielkości podstawy elementu. Z tego powodu tantal jest często stosowany w produkcji kondensatorów, tyrystorów, tranzystorów i semistrów. Dawniej do tego samego kondensatora używano rolek z blachy aluminiowej. To rozwiązanie sugerowało możliwość zwiększenia parametrów pracy tylko w przypadku zwiększenia rozmiaru samej części. A to nie wspominając o wstecznym spadku innych cech związanych z zwiększaniem objętości kondensatora. Zwiększenie objętości elektrycznej przy zachowaniu wymiarów części pozwoliło na użycie tantalu, który również różni się odpornością na negatywne procesy, w które wchodzą elementy radioelektroniczne. Inną rzeczą jest to, że aluminium nie zawodzi w tej dziedzinie, ponieważ jest bardziej przystępne.

Wniosek

Ten metal nie ma żadnych unikalnych lub niestandardowych właściwości. Ma wiele atrakcyjnych właściwości, między innymi taką samą antykorozyjność, twardość lub odporność na ciepło. Ale te cechy występują osobno w innych metalach. A w niektórych są znacznie bardziej wyraźne. Jednak połączenie, na pierwszy rzut oka, przeciwnych właściwości w jednym elemencie jest naprawdę wyjątkowe. Technolodzy dążą do uzyskania specjalnych kombinacji właściwości roboczych materiałów metodami sztucznymi, w tym przypadku są one zdeterminowane naturą ich pochodzenia. Na przykład stosowanie tantalu w medycynie i w hutnictwie ma na celu zupełnie inne zadania. W jednym przypadku docenia się wysoką trwałość przy małych rozmiarach produktu, a w drugiej elastyczność obróbki. Ale istnieje również negatywna właściwość tantalu, który obejmuje wszystkie obszary jego użytkowania - jest to wysoki koszt, aw niektórych przypadkach fizyczna niedostępność.