Какво е тантал? Характеристики, продукти, свойства и приложения

Умен метал. Този термин се появява в бизнес света в средата на XX век. Интелигентните метали се използват като материали за високи технологии, използвани в електрониката и роботиката. Един от тези високотехнологични метали е тантал. Днес тя е неразривно свързана с такива концепции като спътникови комуникации, въздушни системи, телекомуникационно оборудване.

Какво е тантал? Исторически факти

За първи път танталът е открит през 1802 г. от шведския учен А. Г. Eckberg в състава на две минерали, открити в Швеция и Финландия. Оксидът на този елемент е много стабилен и дори голямо количество киселина не може да унищожи структурата му. Учените създадоха впечатлението, че металът не може да бъде наситен с киселина. Екеберг си спомни легендата за цар Танталус, който беше син на Зевс и в резултат на наказанието не можеше да задоволи глада и жаждата. Неговото страдание се нарича танталово брашно.

Така че ученият, тъй като не се опитвал, не можел да различи чистия метал от оксида, така че сравняваше работата му с танталовото брашно. Химическият елемент се нарича тантал, а минералът, съдържащ този метал, се нарича танталит. Едва през 1903 г. немският учен химик Болтън В. получава в чиста форма пластмасов танталов метал. Промишленото освобождаване от него започва едва през 1922 година. Първата извадка от индустриалното производство на тантал беше всичко от главата на мача. САЩ са първите, които го произвеждат, а през 1942 г. стартира завод за производство на този метал.

Физични свойства на тантал

Какво е тантал? Това е метал сребрист бял цвят. Силен оксиден филм върху него дава подобие на външен вид с олово. Металът има висока якост и твърдост, а в същото време и пластичност. По своята пластичност се сравнява със злато.

В чиста форма той напълно се съобразява с машинната обработка. Лесно е да се удари, навива се в много тънък слой до 0,04 мм. От него се получава висококачествен проводник. Тантал, какво е това? Това е огнеупорен метал, чиято точка на топене е около 3000 градуса. Само волфрам и рений го превишават от това свойство. Една от специфичните му качества е висока топлопроводимост. Дори оксидният филм, който се образува върху него, не намалява това свойство.

Химични свойства

Много органични и неорганични киселини - хлорна, сярна, солна, азотна и други корозивни среди - не причиняват корозия в тантал. Металът се окислява чрез загряване от 200 до 300 градуса, а под оксидния филм върху него се образува слой, наситен с газ. Слабите химически свойства на тантал не му позволяват да се разтваря дори в царската водка, която разтапя платина и злато.

На практика се доказва, че неръждаемите стомани са по-малко устойчиви на работа, а частите от тях служат за значително по-кратък период, отколкото продуктите, изработени от тантал. От всички съществуващи киселини само флуороводородна киселина може да разтваря този метал.

сплави

Устойчивата устойчивост на тантал към киселини позволява да се използва за добавки към различни сплави, които се използват при производството на метални конструкции. За производството на валцувани продукти - проводници, ленти, листове, тръби - използвайте сплав от тантал с хафний. Сплавът от титан, волфрам и тантал се използва за производството на режещи вложки за различни цели. Тези сплави се характеризират с:

• висока якост;
• повишена твърдост;
• не окислявайте;
• имат висока устойчивост на абразия;
• са устойчиви на износване;
• имат значителен вискозитет;
• осигурява отлична здравина на ръба на инструмента.

Тантал-волфрамовата сплав, която включва 7% волфрам, е в състояние да издържа на температури до 1900 градуса. Това предизвиква значителен интерес сред специалистите. Танталова сплав с 10% волфрам произвежда дюзи за ракетни двигатели. В космическите технологии се използват материали с добра топлинна мощност или рефрактерност, така че сплавите с тантал се използват широко за неговото производство.

Ролята на скрапа

Танталният скрап представлява значителен дял от общата сума до 30% от предлагането на пазара. Повечето от метала се извличат от скрап от кондензатори. Ето защо нейното предлагане зависи пряко от дейността на електронната индустрия.

И това, от своя страна, се определя от глобалните икономически условия. Други източници на скрап са отработените карбиди. В скрап от сплави, чийто основен елемент е никел, също съдържа тантал. В бъдеще потребителските отпадъци ще бъдат важен източник на този метал.

Използването на тантал

Самият метал и неговите сплави имат широко приложение в промишлеността. Използва се за:

• сухи електролитни кондензатори;
• нагреватели за вакуумни пещи;
• катоди на непряко нагряване;
• антикорозионно оборудване;
• ядрени реактори;
• свръхпроводници;
• боеприпаси с повишен капацитет за проникване;
• масови стандарти, които имат висока точност;
• режещи инструменти с висока износоустойчивост.

Високата устойчивост на метала към корозия допринася за удължен живот на кондензатори от тантал в електронни системи до 12 години.

Бижутерската индустрия използва този метал, за да направи часовници и гривни вместо платина. Танталовите продукти се използват и в медицинската индустрия. Тя не се отхвърля от човешкото тяло, затова се произвежда от него:

• плочи за черепните кутии и коремната кухина;
• закачалки, които се използват за свързване на съдовете;
• очни протези;
• Плътните нишки, които заместват сухожилията;
• тънки резби за шиене на нервни влакна.

ГОСТ от метал

Има няколко метода за установяване на GOST на тантал и неговия оксид, например фотометрични и спектрални.

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

Депозити и извличане на тантал

Какво е тантал? Това е много рядък метал. В чиста форма практически не се наблюдава. Тя може да се намери в състава на минералите и във формата на свои собствени съединения. В минералите, той винаги се среща заедно с ниобий, който е много сходен с свойствата на тантал. Депозити с танталови съединения и минерали се откриват в много страни по света.

Най-големият е във Франция. Високи запаси от този метал в Китай и Тайланд. В страните от ОНД депозитите с много по-малък размер. Около 420 тона тантал е годишното производство в света. Основните комбайни, които се занимават с металообработка, се намират в Германия и Съединените щати. Във връзка с бързото развитие на електрониката, при което употребата на тантал не поема последното място, има недостиг на този рядък метал, което води до търсене на нови депозити.

Цени за тантал

Повечето от тантал, и това е до 60%, консумира електронната индустрия. Използвайте го високотемпературни сплави е около 20%. Цените на този рядък метал могат бързо да се променят. Търсенето след това се възстановява, след което пада отново. Анализаторите прогнозират, че търсенето и предлагането ще се колебаят през следващите години, което зависи главно от икономическите фактори.

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

• лист - 65,660;
• в барове - 73 030;
• проводник - 73,700.

перспективи

Все по-често този интелигентен метал се използва в медицинската индустрия за нуждите на реконструктивната хирургия. Използва се за производство на импланти. Танталовата прежда се заменя с мускулна тъкан, жицата се използва за свързване на костите, а нишките се използват за шевове. Във връзка с голямото превъоръжаване на световните авиокомпании използването на тантал за нуждите на самолетостроенето ще продължи да расте. Сплавите в производството на въздухоплавателни средства се използват за двигатели на въздухоплавателни средства. В допълнение, танталът продължава активно да се използва за производството на компютри: процесори, принтери.

Търсенето на този метал също не намалява в химическата промишленост. Той се използва широко за производството на хлор, водороден прекис, много киселини. Химическото инженерство широко го използва при производството на оборудване, което е в контакт с корозивни среди. Най-сериозният потребител на танталовите сплави е металургичната промишленост. Налице е нарастващо търсене в ядрената енергетика, където топлопроводимостта се използва в комбинация с пластичност и твърдост на тантал.