Тантал

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ТАНТАЛА

Тантал (Та), так же как и ниобий, по внешнему виду напоминает платину, но он несколько темнее ниобия, с синеватым оттенком. Элемент открыт в 1802 г. Из-за трудностей, испытанных химиками при попытках выделить этот элемент в чистом виде, ему дали имя мифологического героя Тантала, жестоко наказанного богами (откуда понятие — «танталовы муки»). По содержанию в земной коре тантал относится к числу редких элементов. По своим свойствам он весьма близок к ниобию. Характерными свойствами его являются большая плотность, высокая температура плавления и высокая коррозионная стойкость. По коррозионной стойкости тантал превосходит все тугоплавкие металлы. Физические и механические свойства тантала приведены ниже:

Тантал, кроме высокой коррозионной стойкости и тугоплавкости, сочетает хорошую пластичность с легкой обрабатываемостью давлением в холодном состоянии, достаточно высокой прочностью при нормальной и высокой температурах, высокой эрозионной стойкостью, способностью свариваться с другими металлами. В рекристаллизованном состоянии тантал очень пластичен как при нормальной, так и при отрицательных температурах.

Тантал нагартовывается медленно, что позволяет производить его деформацию со степенью обжатия до 95% без промежуточных отжигов. Горячая обработка тантала мало эффективна, так как сопровождается окислением металла на большую глубину и приводит к большим потерям его из-за необходимости удалять окисленный слой механической обработкой.

Механические свойства тантала значительно изменяются под влиянием примесей. Наиболее резкое влияние на механические свойства тантала оказывает кислород, азот, водород и углерод — с увеличением их содержания повышается твердость металла и снижается его пластичность. Особенно быстро падает пластичность тантала при растворении в нем водорода.

При температуре выше 400°С тантал активно взаимодействует с указанными элементами и образует с ними окислы, нитриды, карбиды, гидриды, которые концентрируются по границам зерен металла и резко снижают его пластичность, поэтому нагрев тантала необходимо производить в нейтральной среде или в вакууме.

На воздухе тантал устойчив, корродировать начинает при 280°С, с кислородом энергично взаимодействует при 400°С и выше. Для удаления поглощенных газов тантал нагревают в вакууме. Водород быстро удаляется из металла при 800—1200°С, кислород начинает выделяться при 1350— 1400°С и быстро удаляется при 1900°С. Хорошее удаление газов может быть достигнуто при электроннолучевой,  вакуумнодуговой плавке и спекании в вакууме.

Тантал устойчив к действию соляной, азотной, серной и фосфорной кислот любой концентрации в широком диапазоне температур. В пределах температур, применяемых в процессах, связанных с водными растворами, на тантал не действуют царская водка, хромовая кислота, хлорная, хлорноватистая, азотная кислоты, органические кислоты. Не действуют на тантал окислы хлора, окислы азота, хлориды серы и фосфора, перекись водорода, фенол, сероводород; он устойчив в разбавленных растворах щелочей и к действию влажных и сухих хлора, брома и йода при температурах до 150°С.

При отсутствии кислорода и азота на тантал не действуют расплавленные металлы: натрий, калий, сплавы калий — натрий, литий, свинец.

Тантал взаимодействует даже при комнатной температуре с фтором и с концентрированными растворами щелочей, растворяется в расплавленных щелочах. Он реагирует с серой и сероводородом при температуре красного каления с образованием дисульфида тантала TaS₂, а при 800°С в более высокой температуре — с парами селена и теллура.

Тантал применяют в электронике и электротехнике для изготовления горячей арматуры радиоламп, электролитических конденсаторов малогабаритных и большой емкости для широкого диапазона температур, ъ химическом машиностроении для изготовления коррозионностойкой аппаратуры, в том числе применяемой для химической переработки ядерного горючего, теплообменников, подогревателей, спиральных змеевиков, гильз для термометров, трубопроводов, диафрагм, концентраторов серной кислоты, нагревателей и холодильников гальванических ванн для хромирования, концентраторов для перекиси водорода, оборудования для производства и перегонки соляной кислоты, нагревания и перегонки брома, нагревания и концентрирования азотной кислоты.

В металлургии тантал применяется для изготовления твердых сплавов, легирования жаропрочных и других сплавов. В медицине его применяют для изготовления хирургического инструмента, а в виде пластинок и листов — для скрепления костей, в виде проволоки — для наложения швов, в виде фольги и проволоки — для сшивания нервов.