Kada je potrebna velika otpornost na koroziju, tantal ima smisla. U pogledu hemijske otpornosti, tantal je sličan plemenitim metalima iako nije jedan od njih. Osim toga, uprkos tome što ima kubičnu kristalnu strukturu usmjerenu na tijelo, tantal je posebno lak za rad na temperaturama znatno nižim od temperature okoline. Zbog toga je koristan metal za razne industrijske namjene. Naš neverovatno otporan materijal koristi se za kreiranje širokog spektra artikala, kao što su poluproizvodi, implantati medicinske tehnologije, komponente za izgradnju peći i delovi za ionsku implantaciju.
Činjenice o tantalu
| Atomski broj | 73 |
| CAS broj | 7440-25-7 |
| Atomska masa | 180,95 [g/mol] |
| Tačka topljenja | 2996 stepeni |
| Tačka ključanja | 5458 stepeni |
| Gustina na 20 stepeni | 16,65 [g/cm3] |
| Kristalna struktura | Tijelo centriran kubik |
| Koeficijent linearnog termičkog širenja na 20 stepeni | 6.4 × 10-6[m/(mK)] |
| Toplotna provodljivost na 20 stepeni | 57,5 [W/(mK)] |
| Specifična toplota na 20 stepeni | 0.14 [J/(gK)] |
| Električna provodljivost na 20 stepeni | 8.0 × 106 [S/m] |
| Specifični električni otpor na 20 stepeni | 0.125 [(Ωmm2)/m] |
Koja su fizička svojstva tantala?
Vatrostalne metale općenito karakterizira visoka gustoća i nizak koeficijent toplinskog širenja. Za tantal, isto važi. Tantal, međutim, ima nižu toplotnu provodljivost od molibdena i volframa. Termofizičke karakteristike tantala variraju s temperaturom. Krive za ključne varijable su prikazane na dijagramima ispod:
Koja su mehanička svojstva tantala?
Mehaničke karakteristike tantala mogu se promijeniti elementima koji interveniraju, uključujući ugljik, vodonik, dušik i kisik, čak iu malim količinama. Na njegove mehaničke osobine dodatno utiče vrsta termičke obrade, stepen deformacije i proces proizvodnje.
Kristalna struktura tantala je kubična u središtu tijela, baš kao i volframa i molibdena. Temperatura prijelaza od krtog u duktilnu je -200 stepen, što je znatno ispod temperature okoline. Shodno tome, rad s metalom je prilično jednostavan. Povećano oblikovanje rezultira smanjenjem istezanja materijala pri prekidu uz istovremeno povećanje njegove vlačne čvrstoće i tvrdoće. Ali supstanca se ne lomi lako.
Stabilnost materijala na visokim temperaturama je uporediva sa onom kod čistog molibdena, ali je niža od stabilnosti volframa. U našu leguru tantala dodajemo vatrostalne metale poput volframa kako bismo poboljšali njegovu stabilnost na visokim temperaturama.
Tantal ima modul elastičnosti koji je sličan čistom željezu i niži je od volframa i molibdena. Temperatura raste sa smanjenjem modula elastičnosti.
Tantal je dobar materijal za tehnike oblikovanja bez strugotine kao što su savijanje, štancanje, prešanje i duboko izvlačenje zbog svog visokog stepena duktilnosti. Tantal predstavlja značajan izazov kada se koriste metode obrade. Čipovi se ne razbijaju savršeno. Iz tog razloga savjetujemo korištenje lomaca strugotine. Tantal je daleko zavarljiviji od molibdena i volframa.
Imate li pitanja u vezi mehaničke obrade vatrostalnih metala? Rado ćemo iskoristiti naše dugogodišnje znanje da Vam pomognemo.
Kakvo je hemijsko ponašanje tantala?
Tantal se često poredi sa plemenitim metalima zbog njegove otpornosti na sve vrste hemikalija. Ipak, tantal je osnovni metal u termodinamičkom smislu i može se kombinovati sa širokim spektrom elemenata za stvaranje stabilnih jedinjenja. Tantal stvara izuzetno debeo sloj oksida (Ta2O5) u prisustvu vazduha, štiteći osnovni materijal od hemijskih oštećenja. Tantal je stoga otporan na koroziju zbog ovog oksidnog sloja.
Jedine neorganske supstance na koje tantal nije otporan pri normalnoj temperaturi su fluorovodonična kiselina, fluorovodon, fluor i kiseli rastvori koji sadrže ione fluora. Tantal je takođe napadnut rastopljenim natrijum hidroksidom, kalijum hidroksidom i alkalnim rastvorima. Nasuprot tome, tvar pokazuje otpornost prema vodenim otopinama amonijaka. Tantal postaje krt kada vodonik prodre u njegovu metalnu rešetku zbog kemijske agresivnosti. Kako temperatura raste, otpornost tantala na koroziju postepeno opada.
Tantal reaguje inertno sa širokim spektrom tečnosti. Čak iako je tantal otporan na svaki od sastavnih elemenata kada se rukuje odvojeno, njegova sposobnost da izdrži koroziju može biti ugrožena ako se podvrgne kombinovanim rastvorima. Imate li pitanja o teškim temama vezanim za koroziju? Naš interni laboratorij za koroziju i dugogodišnje iskustvo rado će vam pomoći.
| MEDIUM | OTPORNA (+), NEOTPORNA (-) | BILJEŠKA |
| Voda | ||
| Topla voda < 150 stepeni | + | |
| Kiseline | ||
| Fluorovodonična kiselina, HF | - | |
| Hlorovodonična kiselina, HCI | + | < 30%, < 190 °C |
| Fosforna kiselina, H3PO4 | + | < 85%, < 150 °C |
| Sumporna kiselina, H2SO4 | + | < 98%, < 190 °C |
| Dušična kiselina, HNO3 | + | < 65%, < 190 °C |
| Organske kiseline | + | |
| Lyes | ||
| Rastvor amonijaka, NH4OH | + | < 17%, < 50 °C |
| Kalijum hidroksid, KOH | + | < 5%, < 100 °C |
| Natrijum karbonat, Na₂CO₃ | + | < 20%, < 100 °C |
| Natrijum hidroksid, NaOH | + | < 5%, < 100 °C |
| Halogeni | ||
| Fluor, F2 | - | |
| Hlor, Cl2 | + | < 150 °C |
| Brom, Br2 | + | < 150 °C |
| Jod, I2 | + | < 150 °C |
| Nemetali | ||
| Borine, B | + | < 1000 °C |
| Fosfor, P | + | < 150 °C |
| Sumpor, S | + | < 150 °C |
| Gasovi | ||
| Plemeniti gasovi ne reaguju sa tantalom. Plemeniti gasovi visoke čistoće se stoga mogu koristiti kao zaštitni gasovi. Tantal, s druge strane, vrlo snažno stupa u interakciju s kisikom ili zrakom na višim temperaturama i može apsorbirati značajne količine dušika i vodonika. Zbog toga materijal postaje krhak. Ovi zagađivači se eliminišu žarenjem tantala pod intenzivnim vakuumom. Na 800 stepeni vodonika nema, a na 1700 stepeni azota. | ||
| amonijak, NH3 | + | < 700 °C |
| Ugljen monoksid, CO | + | < 1100 °C |
| Ugljični dioksid, CO2 | + | < 500 °C |
| Ugljovodonici | + | < 800 °C |
| Vazduh i kiseonik, O2 | + | < 300 °C |
| Plemeniti gasovi (He, Ar, N2) | + | |
| Vodonik, H2 | + | < 340 °C |
| vodena para | + | < 200 °C |
| Topi se | ||
| Kada plemeniti materijali poput platine i bazni materijali poput tantala dođu u kontakt, kemijske reakcije počinju vrlo brzo. Zbog toga treba obratiti posebnu pažnju na to kako se tantal ponaša kada dođe u kontakt sa ostalim komponentama sistema, posebno kada su radne temperature visoke. | ||
| Aluminijum, Al | - | |
| Berilijum, Be | - | |
| Olovo, Pb | + | < 1000 °C |
| Cezijum, Cs | + | < 980 °C |
| Bakar, Cu | + | < 1300 °C |
| Galij, Ga | + | < 450 °C |
| Gvožđe, Fe | - | |
| Litijum, Li | + | < 1000 °C |
| Magnezijum, Mg | + | < 1150 °C |
| Merkur, Hg | + | < 600 °C |
| Nikl, Ni | - | |
| Kalijum, K | + | < 1000 °C |
| Srebro, Ag | + | < 1200 °C |
| Natrijum, Na | + | < 1000 °C |
| Tin, Sn | + | < 260 °C |
| Cink, Zn | + | < 500 °C |
| Materijali za izgradnju peći | ||
| Tantal može reagirati s građevinskim materijalima koji se sastoje od grafita ili vatrostalnih oksida u pećima na visokim temperaturama. Kada tantal dođe u dodir sa posebno stabilnim oksidima, kao što su aluminij, magnezij ili cirkonijum oksid, može ih smanjiti na vrlo visokim temperaturama. Tantal karbid se može pojaviti kada dođe u kontakt sa grafitom, što može uzrokovati krtost tantala. Tantal može reagirati sa heksagonalnim bor nitridom i silicijum nitridom, ali općenito se može bez problema miješati s drugim vatrostalnim metalima poput molibdena ili volframa. U vakuumu se primjenjuju sljedeće granične temperature. Ove temperature su oko 100 do 200 stepeni niže kada se koristi zaštitni gas. | ||
| Alumina, Al2O3 | + | < 1900 °C |
| Berilijum oksid, BeO | + | < 1600 °C |
| Hex. bor nitrid, BN | + | < 700 °C |
| Grafit, C | + | < 1000 °C |
| Magnezijum oksid, MgO | + | < 1800 °C |
| Molibden, Mo | + | |
| Silicijum nitrid, Si3N4 | + | < 700 °C |
| Torijum oksid, ThO2 | + | < 1900 °C |
| Volfram, W | + | |
| Cirkonijum oksid, ZrO2 | + | < 1600 °C |
Korozijsko ponašanje tantala prema odabranim supstancama
Smanjenje vodonika
| Sumporna kiselina 98% na 250 stepeni | Atomski vodonik > 25 stepeni |
| Hlorovodonična kiselina 30% na 190 stepeni | Vodonik na 350 stepeni |
| Fluorovodonična kiselina | Katodna polarizacija sa manje plemenitim, rastvarajući materijali |
srodni proizvodi u ehisenu
