Тантал, неговите свойства и сплави. Физични свойства Къде се намира танталът?

Танталът е химичен елемент с ядрен заряд 73, при нормални условия е сив метал.

Поява на тантал в природата

В природата се среща под формата на два изотопа: стабилен 181 Ta (99,9877%) и радиоактивен с период на полуразпад 10 12 години 180 Ta (0,0123%).

Известни са около 20 действителни танталови минерала - колумбитовата серия - танталит, водгинит, лопарит, манганотанталит и др. и повече от 60 минерала, съдържащи тантал. Всички те са свързани с ендогенно образуване на минерали. В минералите танталът винаги се среща заедно с ниобия поради сходството на техните физични и химични свойства. Танталът е типичен микроелемент, тъй като е изоморфен с много химични елементи. Отлаганията на тантал са ограничени до гранитни пегматити, карбонатити и алкални слоести интрузии.

• в земната кора 2,4 10 −4%
• в ултраосновни скали 1·10−6%
• в основни скали 4,8·10 −5%
• в кисели скали 3,5·10−4%
• в полукиселинни скали 7·10 −4%

Физични свойства на тантала

Има висока точка на топене (3015°C), цветът в чист вид е сиво-стоманен, плътност 16,6, въпреки твърдостта си е пластичен, като злато.

При обикновени температури танталът е стабилен на въздух. Началото на окисление се наблюдава при нагряване до 200 - 300°C. Над 500° настъпва бързо окисление с образуването на Ta 2 O 5 оксид.

Танталът има обемно-центрирана кубична решетка (a = 3,296 Å); атомен радиус 1.46 Å, йонни радиуси Ta 2+ 0.88 Å, Ta 5+ 0.66 Å; плътност 16,6 g/cm 3 при 20 °C; t pl 2996 °C; Kip температура 5300 °C; специфичен топлинен капацитет при 0-100°C 0,142 kJ/(kg K); топлопроводимост при 20-100 °C 54,47 W/(m K). Температурен коефициент на линейно разширение 8.0·10 -6 (20-1500 °C); специфично електросъпротивление при 0 °C 13,2·10 -8 ohm·m, при 2000 °С 87·10 -8 ohm·m. При 4,38 К става свръхпроводник. Танталът е парамагнитен, специфична магнитна чувствителност 0,849·10 -6 (18 °C). Чистият тантал е пластичен метал, който може да се обработва чрез налягане на студено без значително втвърдяване. Може да се деформира със степен на редукция от 99% без междинно отгряване. Преходът на тантал от пластично към крехко състояние при охлаждане до -196 °C не е открит. Модулът на еластичност на тантала е 190 H/m 2 (190·10 2 kgf/mm 2) при 25 °C. Якостта на опън на загрятия тантал с висока чистота е 206 MN/m2 (20,6 kgf/mm2) при 27 °C и 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) при 490 °C; относително удължение 36% (27 °C) и 20% (490 °C). Твърдостта по Бринел на чист прекристализиран тантал е 500 Mn/m2 (50 kgf/mm2). Свойствата на тантала зависят до голяма степен от неговата чистота; примесите на водород, азот, кислород и въглерод правят метала крехък.

Химични свойства на тантала

При нормални условия танталът е неактивен във въздуха, той се окислява само при температури над 280 °C, покривайки се със защитен филм от Ta 2 O 5; Реагира с халогени при температури над 250 °C. При нагряване той реагира с C, B, Si, P, Se, Te, H 2 O, CO, CO 2, NO, HCl, H 2 S.

Химически чистият тантал е изключително устойчив на течни алкални метали, повечето неорганични и органични киселини, както и много други агресивни среди (с изключение на разтопени основи).

По отношение на химическа устойчивост на реагенти танталът е подобен на стъклото. Танталът е неразтворим в киселини и техните смеси; дори царската вода не го разтваря. Разтворим само в смес от флуороводородна и азотна киселини. Реакцията с флуороводородна киселина протича само с метален прах и е придружена от експлозия. Той е много устойчив на въздействието на сярна киселина с всякаква концентрация и температура, стабилен в деоксигенирани разтопени алкални метали и техните прегряти пари - (литий, натрий, калий, рубидий, цезий-133).

Характерно свойство на тантала е способността му да абсорбира газове: водород, азот и кислород. Малките примеси на тези елементи значително влияят на механичните и електрическите свойства на метала. При ниски температури водородът се абсорбира бавно; при температура от около 500°C, водородът се абсорбира с максимална скорост и не само се получава адсорбция, но и се образуват химически съединения - хидриди (TaH). Абсорбираният водород прави метала крехък, но при нагряване във вакуум над 600°C почти целият водород се освобождава и предишните механични свойства се възстановяват.

Танталът абсорбира азот още при 600°C; при по-висока температура се образува нитрид TaN, който се топи при 3087°C.

Въглеродът и съдържащите въглерод газове (CH 4, CO) при високи температури от 1200 - 1400 ° C взаимодействат с метала, за да образуват твърд и огнеупорен карбид TaC (топи се при 3880 ° C).

С бор и силиций танталът образува огнеупорен и твърд борид и силицид: TaB 2 (топи се при 3000°C) и NaSi 2 (топи се при 3500°C).

Танталът е устойчив на действието на солна, сярна, азотна, фосфорна и органични киселини с всякаква концентрация на студено и при 100 - 150°C. Танталът превъзхожда ниобия по своята устойчивост на гореща солна и сярна киселина. Танталът се разтваря във флуороводородна киселина и особено интензивно в смес от флуороводородна и азотна киселини.

Танталът е по-малко стабилен в основи. Горещи разтвори на каустични алкали значително корозират метала; в разтопени алкали и сода той бързо се окислява, за да образува натриева сол на танталова киселина.

Получаване на тантал

Основните суровини за производството на тантал и неговите сплави са танталитни и лопаритни концентрати, съдържащи около 8% Ta 2 O 5, 60% или повече Nb 2 O 5. Концентратите се разлагат с киселини или основи, докато лопаритните концентрати се хлорират. Разделянето на Ta и Nb се извършва чрез екстракция. Металният тантал обикновено се получава чрез редукция на Ta 2 O 5 с въглерод или електрохимично от стопилка. Компактен метал се произвежда чрез вакуумна дъга, плазмено топене или прахова металургия.

Най-голямото находище на танталова руда в света Greenbushes се намира в Австралия в щата Западна Австралия, на 250 км южно от Пърт.

Масова част от примесите в тантал в% не повече от
Nb (ниобий) 0,05	О (кислород) 0,01	Na (натрий) 0,0002	Mn (манган) 0,0001	Sn (калай) 0,0001
Fe (желязо) 0,0015	N (азот) 0,01	Mg (магнезий) 0,0002	Co (кобалт) 0,0001	Cr (хром) 0,0005
Ti (титан) 0,0005	С (въглерод) 0,005	Al (алуминий) 0,0005	Ni (никел) 0,0003	Zr (цирконий) 0,0005
Si (силиций) 0,0015	Н (водород) 0,0005	Ca (калций) 0,001	Cu (мед) 0,0005	W (волфрам) 0,01

Приложения на тантал

Първоначално се използва за направата на тел за лампи с нажежаема жичка.

Танталът е използван за първи път през 1900-1903 г. за производство на нишки с нажежаема жичка в електрически лампи, но по-късно, през 1909 - 1910 г., е заменен от волфрам.

Широкото използване на тантал е свързано с развитието на електровакуумната технология, която включва производството на радиотехника, радарно и рентгеново оборудване.

Танталът има комбинация от ценни свойства (висока точка на топене, висока емисионна способност и способност да абсорбира газове), които правят възможно използването му за производството на части за електрическо вакуумно оборудване. Способността за абсорбиране на газове се използва за поддържане на дълбок вакуум в радиолампи и други електрически вакуумни устройства.

Танталовите листове и пръти се използват за направата на "горещи фитинги" (нагрети части) - аноди, решетки, индиректно нагрети катоди и други части на електронни лампи, особено мощни генераторни лампи.

В допълнение към чистите метали, танталониево-биевите сплави се използват за същите цели.

В края на 50-те и началото на 60-те години използването на тантал за производството на електролитни кондензатори и токоизправители става важно. Тук се използва способността на тантала да образува стабилен оксиден филм по време на анодно окисление. Оксидният филм е стабилен в киселинни електролити и пропуска ток само в посока от електролита към метала. Електрическото съпротивление на филма Ta 2 O 5 в посока, която не провежда ток, е много високо (7,5 - 10 12 ohm. cm), диелектричната константа на филма е 11,6.

Танталовите кондензатори с твърд електролит се отличават с голям капацитет при малки размери, висока изолационна устойчивост (2 - 3 пъти по-висока от тази на алуминиевите кондензатори) и устойчивост на филма. Положителната плоча на тези кондензатори е направена под формата на таблетка, пресована от танталов прах и синтерована в неутрална среда при висока температура. Ефективната повърхност на такава пореста таблетка е 50 - 100 пъти по-голяма от геометричната, което позволява да се получат много малки общи размери на кондензатора с относително голям капацитет. Положителната плоча се поставя в корпус, пълен с електролит, който служи като отрицателна плоча, свързана с корпуса. Кондензаторите от типа ETO се произвеждат в четири вида: ETO-1 (ETO-S), ETO-2, ETO-3, ETO-4. Кондензаторите от типа ETO-1, предназначени за използване в оборудване за особено критични цели, се обозначават с ETO-S. Има и кондензатори от типа ET и ETN: електролитен тантал и електролитен тантал неполярни. Кондензаторите могат да се използват в широк температурен диапазон от -80 до +200°C. Танталовите кондензатори се използват широко в радиостанции, различно военно оборудване и други устройства.

Корозионната устойчивост на тантала в киселини и други среди, съчетана с висока топлопроводимост и пластичност, го прави ценен структурен материал за оборудване в химическата и металургичната промишленост. Танталът служи като материал за фила (вместо платина) за формиране на влакна при производството на коприна.

Танталът е компонент на различни топлоустойчиви сплави за газови турбини на реактивни двигатели. Легирането на молибден, титан, цирконий, алуминий и мед с тантал драстично подобрява свойствата на тези метали, както и на техните сплави.

Танталовите карбиди са включени в някои класове металокерамични карбиди на базата на волфрамов карбид, използвани за рязане на стомани. Танталът се използва като легираща добавка в стоманите. Танталът също е включен в различни топлоустойчиви стомани (например за газови турбини), както и в инструментални и магнитни стомани.

Танталът под формата на тел и листове се използва в медицината - в костната и пластичната хирургия (залепване на кости, "лепенки" за увреждане на черепа, зашиване и др.). Металът изобщо не дразни живите тъкани и не уврежда жизнените функции на тялото.

В органичния синтез някои танталови съединения (флуоридни комплексни соли, оксиди) се използват като катализатори.

Днес танталът и неговите сплави се използват за производството на:

• топлоустойчиви и устойчиви на корозия сплави;
• Устойчиво на корозия оборудване за химическата промишленост, матрици, лабораторна стъклария и тигли за производство, топене и леене на редкоземни елементи, както и итрий и скандий;
• топлообменници за ядрени енергийни системи (танталът е най-стабилният от всички метали в прегряти стопилки и пари на цезий-133);
• в хирургията листове, фолио и тел от тантал се използват за закрепване на тъкани, нерви, зашиване, изработване на протези, които заместват увредените части на костите (поради биологична съвместимост);
• танталов карбид (точка на топене 3880 °C) се използва в производството на твърди сплави (смеси от волфрамови и танталови карбиди - марки с индекс ТТ, за най-трудните условия на металообработка и ротационно ударно пробиване на най-здравите материали (камък, композити) );
• в производството на боеприпаси танталът се използва за производството на метална облицовка на обещаващи фасонни заряди, което подобрява проникването на бронята;
• тантал и ниобий се използват за производство на електролитни кондензатори с висок специфичен капацитет (но танталът позволява производството на кондензатори с по-високо качество);
• танталът се използва през последните години като метал за бижута поради способността му да образува устойчиви оксидни филми от всякакъв цвят на повърхността;
• тантал-182 се използва в лабораториите по ядрена физика на МВР.
• Ядреният изомер тантал-180m2, който се натрупва в структурните материали на ядрените реактори, може заедно с хафний-178m2 да служи като източник на гама-лъчи и енергия при разработването на оръжия и специални превозни средства.

Танталовият берилид е изключително твърд и устойчив на окисление във въздуха до 1650 °C и се използва в космическата техника.

Танталният пентоксид се използва в ядрената технология за топене на стъкло, което абсорбира гама лъчение. Един от най-широко използваните състави на такова стъкло е: силициев диоксид - 2%, оловен оксид (лек) - 82%, борен оксид - 14%, танталов пентоксид - 2%.

ТАНТАЛ (химичен елемент) ТАНТАЛ (химичен елемент)

ТАНТАЛ (лат. Tantalum, по името на митичния Тантал (см.ТАНТАЛ (в митологията)), Та (да се чете „тантал“), химичен елемент с атомен номер 73, атомна маса 180,9479. Естественият тантал се състои от стабилен изотоп 181 Ta (99,988% от масата) и радиоактивен 180 Ta (0,0123%, T 1/2 10 13 години). Конфигурация на два външни електронни слоя 5 с 2 стр 6 д 3 6s 2 . Степен на окисление +5, по-рядко +4, +3, +2 (валентност V, IV, III и II). Намира се в група VB, в 6-ия период на периодичната таблица на елементите.
Атомен радиус 0,146 nm, радиус на йони Ta 5+ (координационно число 6) - 0,078 nm, Ta 4+ - 0,082 nm, йон Ta 3+ - 0,086 nm. Енергии на последователна йонизация 7.89, 16.2 eV. Работната работа на електрона е 4,12 eV. Електроотрицателност според Полинг (см.ПОЛИНГ Линус) 1,5.
История на откритието
Открит през 1802 г. от шведския химик А. Екеберг (см. ECKEBERG Anders Gustav). До 1844 г. танталът се счита за разновидност на колумбий, когато немският химик Г. Роуз (см. ROSE (немски учени, братя))установи, че става дума за два различни елемента с подобни свойства.
Металът тантал е получен за първи път през 1903-1905 г. от V. von Bolton.
Да бъдеш сред природата
Съдържанието в земната кора е 2,5·10 -4% от теглото. Не се среща в свободна форма; обикновено придружава ниобия. Част от минералите: танталит-колумбит и пирохлор. Как се съдържа каситеритът като примес? (см.КАСИТЕРИТ).
Касова бележка
Индустриалното производство на тантал започва с обогатяването на суровините. Приготвените танталитни (колумбитови) или пирохлорни концентрати с общо съдържание на Ta 2 O 5 и Nb 2 O 5 след това се разтварят във флуороводородна киселина и след това се получават флуоротанталат K 2 TaF 7 и флуорониобат K 2 NbF 7 солите след това се разделят чрез повтаряща се фракционна кристализация. Напоследък екстракцията все повече се използва за разделяне на ниобий и тантал.
За получаване на метал от K 2 TaF 7 се използва натриева термия:
K 2 TaF 7 +5Na=Ta+2KF+5NaF.
Полученият прахообразен тантал след това се синтерова във вакуум в електродъгови или електроннолъчеви пещи.
Физични и химични свойства
Блестящ сребристосив метал с центрирана кубична решетка от a-Fe тип ( А=0,3296 nm). Точка на топене 3014°C, точка на кипене 5500°C, плътност 16,60 kg/dm3. Характеризира се с висока химическа инертност, тежък метал. Не реагира с кислород при стайна температура (см.КИСЛОРОД), халогени (см.ХАЛОГЕН), киселини (см.КИСЕЛИНИ)и основи ( см.АЛКАЛЕН). Окислява се от кислород само при температури над 300°C, образувайки Ta 2 O 5 оксид.
Когато Ta 2 O 5 се слее с различни оксиди, се получават танталати - соли на хипотетични мета-HTaO 3, орто-H 3 TaO 4 и политанталови киселини H 2 O х Ta 2 O 5 .
В допълнение към Ta 2 O 5 оксид, танталът също образува TaO 2 диоксид.
При нагряване танталът образува пентахалиди TaHal 5 с халогени. Редукцията на TaHal 5 (Hal=Cl, Br или I) произвежда TaHal 4 тетрахалогениди. Танталовите пентахалогениди (с изключение на пентафлуорида) лесно се хидролизират от вода. Още при температури над 200-250°C тези пентахалогениди сублимират.
В присъствието на водна пара и кислород TaCl 5 образува оксихлорида TaOCl 3.
Взаимодействайки с графита, той образува карбиди Ta 2 C и TaC - твърди, химически устойчиви и много топлоустойчиви съединения. Системата Tl-C има три фази с променлив състав. Танталът се държи подобно в системи с фосфор, азот и арсен. Когато танталът взаимодейства със сярата, се синтезират сулфиди: TaS 2 и TaS 3.
Приложение
Танталът се използва за направата на топлообменници, нагреватели и тигли за вакуумно топене на метали. Използва се в производството на електролитни кондензатори и критични части на електронни устройства.
Поради добрата си биосъвместимост с живите човешки тъкани се използва за костно протезиране. Възможно е да се създадат устойчиви на абразия покрития от танталов нитрид TaN. Служи като легираща добавка към някои стомани (см.СТОМАНА). Литиевият танталат е добър фероелектрик (см.СЕГНЕТОЕЛЕКТРИЦИ).

енциклопедичен речник. 2009 .

Вижте какво е "ТАНТАЛ (химичен елемент)" в други речници:

Тантал (лат. Tantalum), Ta, химичен елемент от V група на периодичната система на Менделеев; атомен номер 73, атомна маса 180.948; Металът е сив на цвят с леко оловен оттенък. В природата се среща под формата на два изотопа: стабилен 181Ta... ... Велика съветска енциклопедия

Тантал: Танталът е химичен елемент. Тантал, цар на Сипил във Фригия. Тантал е внук на по-големия Тантал. Завод "Тантал" АД в Саратов. Тантал е една от резиденциите на президента на Руската федерация на брега на река Волга в... ... Wikipedia

- (латински Tantalus, гръцки Tantalos). В митологията: фригийският цар, допуснат от Юпитер до трапезата на боговете, но за разкриване на божествени тайни в подземния свят, наказан с факта, че плодовете висят над него и водата достига до брадичката му, веднага щом той... Речник на чуждите думи на руския език

Тантал (елемент) химичен елемент. Тантал (митология) цар на Сипил във Фригия. Тантал (син на Бротей) (или Тиест) внук на по-големия Тантал. JSC "Тантал" завод в Саратов ... Wikipedia

- (Тантал), Ta, химичен елемент от V група на периодичната система, атомен номер 73, атомна маса 180.9479; метал, точка на топене 3014shC. Използва се в химическото инженерство, медицината за костно протезиране (биосъвместим материал) и др. Тантал... ... Съвременна енциклопедия

- (символ Ta), рядък, лъскав, синкаво-сив метал, химичен елемент, открит през 1802 г. Основният му източник е колумбит танталит. Твърд, но пластичен, танталът се използва под формата на тел, както и в електрически компоненти,... Научно-технически енциклопедичен речник

Тантал (химически)- ТАНТАЛ, Ta, химичен елемент от V група на периодичната система, атомен номер 73, атомно тегло 180.9479; метал, точка на топене 3014°C. Използва се в химическото инженерство, медицината за костно протезиране (биосъвместим материал) и др.... ... Илюстрован енциклопедичен речник

тантал- Та Химичен елемент; напр използван в производството на ядрени реактори, като радиоактивен индикатор и др. [A.S. Англо-руски енергиен речник. 2006] Теми енергия като цяло Синоними Ta EN тантал ... Ръководство за технически преводач

73 Хафний ← Тантал → Волфрам ... Уикипедия

А; м. [гръцки Tantalos] Химичен елемент (Ta), твърд, огнеупорен метал със стоманеносив цвят (използван в медицината и технологиите). ◊ Мъките на Тантал. Мъка, причинена от обмислянето на желаната цел и съзнанието за невъзможността за постигането й. ● Герой… … енциклопедичен речник

Тантал- светлосив метал с леко синкав оттенък. По огнеупорност (точка на топене около 3000°C) отстъпва само на волфрама и рения. Високата здравина и твърдост са съчетани с отлични пластични характеристики. Чистият тантал се поддава добре на различни механични обработки, лесно се щампова, обработва се в най-тънките листове (с дебелина около 0,04 милиметра) и тел.

Танталът има обемно-центрирана кубична решетка (a = 3,296 Å); атомен радиус 1.46 Å, йонни радиуси Ta 2+ 0.88 Å, Ta 5+ 0.66 Å; плътност 16,6 g/cm 3 при 20 °C; t pl 2996 °C; Kip температура 5300 °C; специфичен топлинен капацитет при 0-100°C 0,142 kJ/(kg K); топлопроводимост при 20-100 °C 54,47 W/(m K). Температурен коефициент на линейно разширение 8.0·10 -6 (20-1500 °C); специфично електросъпротивление при 0 °C 13,2·10 -8 ohm·m, при 2000 °С 87·10 -8 ohm·m.

При 4,38 К става свръхпроводник. Танталът е парамагнитен, специфична магнитна чувствителност 0,849·10 -6 (18 °C). Чистият тантал е пластичен метал, който може да се обработва чрез налягане на студено без значително втвърдяване. Може да се деформира със степен на редукция от 99% без междинно отгряване. Преходът на тантал от пластично към крехко състояние при охлаждане до -196 °C не е открит.

Еластичният модул на тантала е 190 H/m 2 (190·10 2 kgf/mm 2) при 25 °C. Якостта на опън на загрятия тантал с висока чистота е 206 MN/m2 (20,6 kgf/mm2) при 27 °C и 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) при 490 °C; относително удължение 36% (27 °C) и 20% (490 °C). Твърдостта по Бринел на чист прекристализиран тантал е 500 Mn/m2 (50 kgf/mm2). Свойствата на тантала зависят до голяма степен от неговата чистота; примесите на водород, азот, кислород и въглерод правят метала крехък.

Тантал. Химичен елемент, символ Ta (латински Tantalum, английски Tantalum, френски Tantale, немски Tantal). Има сериен номер 73, атомно тегло 180,948, плътност 16,60 g/cm3, точка на топене 3015° С, точка на кипене 5300°C.

Танталът е стоманеносив метал с леко синкав оттенък. При обикновени температури танталът е стабилен на въздух. Началото на окисление се наблюдава при нагряване до 200-300°C Над 500° настъпва бързо окисление, за да се образува оксид Ta 2 O 5 .

Характерно свойство на тантала е способността му да абсорбира газове: водород, азот и кислород. Малките примеси на тези елементи значително влияят на механичните и електрическите свойства на метала. При ниски температури водородът се абсорбира бавно, при температура от приблизително 500° Водородът се абсорбира с максимална скорост и не само се получава адсорбция, но и се образуват химични съединения - хидриди (TaH). Абсорбираният водород прави метала крехък, но при нагряване във вакуум е по-висок 600° Почти целият водород се отделя и същотомеханични свойства се възстановяват.

Танталът абсорбира азота вече при 600° С, при по-високи температури се образува нитрид TaN , който се топи при 3087° с.ш.

Въглерод и въглеродсъдържащи газове (CH 4 , CO) при високи температури в 1200-1400° C взаимодействат с метала, за да образуват твърд и огнеупорен карбид TaC (топи се при 3880°С).

С бор и силиций танталът образува огнеупорен и твърд борид и силицид: TaB 2 (топи се при 3000 °C) и NaSi 2 (топи се при 3500 °C).

Танталът е устойчив на действиесолна, сярна, азотна , фосфорни и органични киселини с всякаква концентрация на студено и при 100-150° В. Според издръжливостта на топлосол и сяра танталът превъзхожда киселинитениобий . Танталът се разтваря във флуороводородна киселина и е особено интензивен в смес от флуороводородна иазотни киселини.

Танталът е по-малко стабилен в основи. Горещите разтвори на разяждащи алкали забележимо корозират метала в разтопени алкали иГазирани напитки бързо се окислява, за да образува натриева сол на танталовата киселина.

Танталът е използван за първи път през 1900-1903 gg. за производство на нишки с нажежаема жичка в електрически лампи, но по-късно, в 1909-1910 gg., той беше замененволфрам

Широкото използване на тантал е свързано с развитието на електровакуумната технология, която включва производството на радиотехника, радарно и рентгеново оборудване.

Танталът има комбинация от ценни свойства (висока точка на топене, висока емисионна способност и способност да абсорбира газове), които правят възможно използването му за производството на части за електрическо вакуумно оборудване. Способността за абсорбиране на газове се използва за поддържане на дълбок вакуум в радиолампи и други електрически вакуумни устройства.

Изработени са от танталови листове и пръти« горещи фитинги» (нагрети части) - аноди, решетки, индиректно нагрети катоди и други части на електронни тръби, особено на мощни генераторни тръби.

В допълнение към чистите метали, танталониево-биевите сплави се използват за същите цели.

Късните 50-те - началото на 60-те години През 80-те години използването на тантал за производството на електролитни кондензатори и токоизправители става важно. Тук се използва способността на тантала да образува стабилен оксиден филм по време на анодно окисление. Оксидният филм е стабилен в киселинни електролити и пропуска ток само в посока от електролита към метала. Специфично електрическо съпротивление на филма Ta 2 O 5 в посока, която не провежда ток, много високо ( 7, 5. 10 12 ома. cm), диелектрична константа на филма 11, 6.

Танталовите кондензатори с твърд електролит се характеризират с голям капацитет с малки размери, високо изолационно съпротивление (в 2-3 пъти по-висока от алуминиеви кондензатори ), издръжливост на филма. Положителната плоча на тези кондензатори е направена под формата на таблетка, пресована от танталов прах и синтерована в неутрална среда при висока температура. Ефективната повърхност на такава пореста таблетка е 50-100 пъти по-голям от геометричния, което позволява да се получат много малки габаритни размери на кондензатора при относително голям капацитет. Положителната плоча се поставя в корпус, пълен с електролит, който служи като отрицателна плоча, свързана с корпуса. Кондензаторите от типа ETO се произвеждат в четири вида: ETO- 1 (ТОВА-C), ТОВА-2, ТОВА-3, ТОВА-4. Кондензатори от типа ETO- 1, предназначени за използване в особено критично оборудване, са обозначени с ETO-S. Има и кондензатори от типа ET и ETN: електролитен тантал и електролитен тантал неполярни. Кондензаторите могат да се използват в широк температурен диапазон от - 80 до +200° В. Танталовите кондензатори се използват широко в радиостанции, различно военно оборудване и други устройства.

Корозионната устойчивост на тантала в киселини и други среди, съчетана с висока топлопроводимост и пластичност, го прави ценен структурен материал за оборудване в химическата и металургичната промишленост. Танталът служи като материал за матрици (вместоплатина ) за образуване на влакна при производството на коприна.

Танталът е компонент на различни топлоустойчиви сплави за газови турбини на реактивни двигатели. Легиране на танталмолибден, титан,

Танталът под формата на тел и листове се използва в медицината - в костната и пластичната хирургия (слепване,"кръпки" в случай на увреждане на черепа, зашиване и др.). Металът изобщо не дразни живите тъкани и не уврежда жизнените функции на тялото.

В органичния синтез някои танталови съединения (флуоридни комплексни соли, оксиди) се използват като катализатори.

Интелигентен метал. Този термин се появява в света на бизнеса в средата на 20 век. Интелигентните метали са били използвани като високотехнологични материали, използвани в електрониката и роботиката. Танталът стана един от тези високотехнологични метали. Днес тя е неразривно свързана с такива понятия като сателитни комуникации, бордови системи и телекомуникационно оборудване.

Какво е тантал? Исторически факти

Танталът е открит за първи път през 1802 г. от шведския учен A.G. Екеберг в състава на два минерала, открити в Швеция и Финландия. Оксидът на този елемент беше много стабилен и дори голямо количество киселина не можеше да разруши структурата му. Ученият създава впечатлението, че металът не може да бъде наситен с киселина. Екеберг си спомни легендата за крал Тантал, който бил син на Зевс и в резултат на наказанието не могъл да утоли глада и жаждата си. Неговото страдание се наричаше танталова мъка.

По същия начин ученият, колкото и да се опитваше, не можа да изолира чист метал от оксида, така че сравни работата си с танталовото брашно. Той даде името тантал на химическия елемент и нарече минерала, който съдържа този метал, танталит. Едва през 1903 г. германецът Болтън В. получава пластичния метал тантал в чист вид. Промишленото му производство започва едва през 1922 г. Първият пример за промишлено производство на тантал беше само с размера на кибритена глава. Съединените щати са първите, които го произвеждат, а през 1942 г. е пуснат завод за производство на този метал.

Физични свойства на тантала

Какво е тантал? сребристо-бял цвят. Издръжливият оксиден филм върху него му придава подобен вид на оловото. Металът има висока якост и твърдост и в същото време пластичност. По своята пластичност се сравнява със златото.

В чистата си форма той е идеално подложен на механична обработка. Лесно се щампова и се разточва на много тънък слой до 0,04 мм. Произвежда висококачествена тел. Тантал, какво е това? Това е огнеупорен метал, чиято точка на топене е приблизително 3000 градуса. Само волфрамът и реният го превъзхождат по това свойство. Едно от специфичните му качества е високата му топлопроводимост. Дори оксидният филм, който се образува върху него, не намалява това свойство.

Химични свойства

Много органични и неорганични киселини - перхлорна, сярна, солна, азотна и други агресивни среди - не причиняват корозия на тантал. Металът се окислява при нагряване от 200 до 300 градуса и под оксидния филм се образува слой, наситен с газ. Слабите химични свойства на тантала не му позволяват да се разтвори дори в царска вода, която разтапя платината и златото.

На практика е доказано, че неръждаемите стомани са по-малко устойчиви по време на работа и изработените от тях части издържат значително по-малко време от продуктите, изработени от тантал. От всички съществуващи киселини само флуороводородна киселина може да разтвори този метал.

Сплави

Силната устойчивост на тантал към киселини позволява да се използва като добавка към различни сплави, използвани в производството на метални конструкции. За производството на валцувани продукти - тел, ленти, листове, тръби - се използва сплав от тантал и хафний. волфрамът и танталът се използват за направата на режещи пластини за различни цели. Такива сплави се характеризират с:

• висока якост;
• повишена твърдост;
• не се окисляват;
• имат висока абразивна устойчивост;
• са устойчиви на износване;
• имат значителен вискозитет;
• осигуряват отлична здравина на режещия ръб на инструмента.

Тантал-волфрамова сплав, която съдържа 7% волфрам, издържа на температури до 1900 градуса. Той предизвиква значителен интерес сред специалистите. А дюзите за ракетни двигатели са направени от сплав от тантал с 10% волфрам. В космическата технология се използват материали, които имат добър топлинен капацитет или огнеупорност, така че танталовите сплави се използват широко за производството му.

Ролята на скрап

Танталовият скрап представлява значителен дял, до 30% от пазарните доставки, от общия обем. По-голямата част от метала идва от скрап кондензатори. Следователно предлагането му е в пряка зависимост от дейността в електронния бранш.

А това от своя страна се определя от глобалните икономически условия. Други източници на скрап са отработените карбиди. Сплавите за скрап, чийто основен елемент е никелът, също съдържат тантал. В бъдеще битовите отпадъци ще бъдат важен източник на този метал.

Използване на тантал

Самият метал и неговите сплави се използват широко в индустрията. Използва се за направата на:

• сухи електролитни кондензатори;
• Нагреватели за вакуумни пещи;
• индиректни нагряващи катоди;
• антикорозионно оборудване;
• ядрени реактори;
• свръхпроводници;
• боеприпаси с повишена пробивна способност;
• масови стандарти, които имат висока точност;
• режещи инструменти с висока издръжливост.

Високата устойчивост на корозия на метала спомага за удължаване на експлоатационния живот на танталовите кондензатори в електронни системи до 12 години.

Бижутерската индустрия използва този метал за направата на часовници и гривни вместо платина. Продуктите от тантал се използват и в медицинската индустрия. Той не се отхвърля от човешкото тяло, така че се използва за производството на:

• Плочи за черепи и коремна кухина;
• кламери, които се използват за свързване на съдове;
• дебели нишки, които заместват сухожилията;
• тънки конци за зашиване на нервни влакна.

GOST метал

Има няколко метода за установяване на стандарти GOST за тантал и неговия оксид, например фотометричен и спектрален.

Спектралния метод (GOST 18904.8) определя съдържанието на примеси от калций, волфрам, мед, кобалт, натрий и молибден в тантал и неговия оксид. Резултатът от анализа е средноаритметичната стойност, получена от 2 определяния на различни проби.

Фотометричният метод (GOST 18904.1) определя съдържанието на масовата част на волфрам и молибден в тантал и оксид. В този случай резултатът от анализа се изчислява като средноаритметично от 3 определяния, които се извършват от отделни проби.

Находища и добив на тантал

Какво е тантал? Това е много рядък метал. В чист вид практически не се наблюдава. Може да се намери в минерали и под формата на собствени съединения. В минералите винаги се намира заедно с ниобия, който е много подобен по свойства на тантала. Депозитите с танталови съединения и минерали се намират в много страни по света.

Най-големият се намира във Франция. Запасите от този метал са големи в Китай и Тайланд. В страните от ОНД депозитите са много по-малки. Годишно в света се произвеждат около 420 тона тантал. Основните заводи, които обработват метал, се намират в Германия и САЩ. Поради бързото развитие на електрониката, в която не на последно място е използването на тантал, има недостиг на този рядък метал, което води до търсене на нови находища.

Цени на тантал

По-голямата част от тантала, а това е до 60%, се изразходва от употребата му при около 20%. Цените на този рядък метал могат да се променят бързо. Търсенето му или се възстановява, или отново пада. Анализаторите прогнозират, че търсенето и предлагането ще варират през следващите години, главно в зависимост от икономическите фактори.

Приблизителната цена на тантал за 1 кг в рубли на руския пазар е:

• лист - 65 660;
• в пръти - 73 030;
• тел - 73 700.

Перспективи

Все повече и повече хора започват да използват този интелигентен метал в медицинската индустрия за нуждите на реконструктивната хирургия. Използва се за направата на импланти. Танталовата прежда се използва за заместване на мускулната тъкан, телта се използва за закрепване на костите, а нишките се използват за зашиване. Поради основното преоборудване на световните авиокомпании за нуждите на самолетната индустрия, той ще продължи да расте. Сплавите в авиационната индустрия се използват за авиационни двигатели. В допълнение, танталът продължава да се използва активно за производството на компютърно оборудване: процесори, принтери.

Търсенето на този метал в химическата промишленост също не намалява. Той се използва широко за производството на хлор, водороден прекис и много киселини. Химическото инженерство го използва широко в производството на оборудване в контакт с агресивни среди. Металургичната индустрия остава най-сериозният потребител на танталови сплави. Нараства търсенето му и в ядрената енергетика, където се използва основно топлопроводимостта в комбинация с пластичността и твърдостта на тантала.