Kaj je tantal? Značilnosti, izdelki, lastnosti in aplikacije

Pametno kovino. Ta izraz se je pojavil v poslovnem svetu sredi 20. stoletja. Pametne kovine so bile uporabljene kot materiali za visoke tehnologije, ki se uporabljajo v elektroniki in robotiki. Ena od takih visokotehnoloških kovin je bila tantal. Danes je neločljivo povezana s takšnimi koncepti, kot so satelitske komunikacije, letalski sistemi, telekomunikacijska oprema.

Kaj je tantal? Zgodovinska dejstva

Prvič je tantal odkril leta 1802 s strani švedskega znanstvenika A.G. Eckberg v sestavi dveh mineralov najdemo na Švedskem in Finskem. Oksid tega elementa je bil zelo stabilen, celo velika kislina pa ni mogla uničiti svoje strukture. Znanstvenik je ustvaril vtis, da kovine ne more biti nasičeno s kislino. Ekeberg se je spomnil legende o kralju Tantalu, ki je bil sin Zevsa in zaradi kaznovanja ni mogel zadovoljiti lakote in žeje. Njegovo trpljenje se je imenovalo tantalsko moko.

Torej znanstvenik, kot je ni poskusil, ni mogel razlikovati čistega kovine iz oksida, zato je primerjal svoje delo s tantalsko moko. Kemični element se imenuje tantal, mineral, ki je vseboval to kovino, se imenuje tantalit. Šele leta 1903 je nemški znanstvenik kemik Bolton V. je v svoji čisti obliki prejel plastično kovinsko tantalijo. Industrijska sprostitev se je začela šele leta 1922. Prvi vzorec industrijske proizvodnje tantala je bil vse od glave tekme. Najprej so jo izdelali ZDA, leta 1942 pa se je začela tovarna za proizvodnjo te kovine.

Fizikalne lastnosti tantala

Kaj je tantal? To je kovina srebrno bela barva. Močan oksidni film na njej daje podobnost videz s svincem. Kovina ima visoko trdnost in trdoto ter hkrati plastičnost. S svojo plastičnostjo se primerja z zlatom.

V čisti obliki je popolnoma v skladu s strojno obdelavo. Z lahkoto je udariti, valjati v zelo tanko plast do 0,04 mm. Od njega dobimo kakovostno žico. Tantalus, kaj je to? Je ognjevzdržna kovina, katere tališče je okoli 3000 stopinj. Samo ta volfram in renij presegajo to lastnost. Ena od njegovih specifičnih lastnosti je visoka toplotna prevodnost. Tudi oksidni film, ki tvori na njem, ne zmanjšuje te lastnosti.

Kemijske lastnosti

Številne organske in anorganske kisline - klorovi, žvepleni, klorovodikovi, dušikovi in ​​drugi korozivni mediji - ne povzročajo korozije v tantalu. Kovina se oksidira s segrevanjem od 200 do 300 stopinj, na njej pa se nahaja plinsko nasičena plast pod oksidnim filmom. Slabe kemijske lastnosti tantala ne dovoljujejo, da se raztopi tudi v kraljevski vodki, ki topi platino in zlato.

V praksi je bilo dokazano, da so nerjavna jekla manj odporna proti delovanju, njihovi deli pa so bistveno krajši kot izdelki iz tantala. Od vseh obstoječih kislin lahko ta kislina raztopi samo fluorovodikova kislina.

Zlitine

Odporna odpornost tantala v kisline omogoča njegovo uporabo pri dodatkih različnim zlitinam, ki se uporabljajo pri izdelavi kovinskih konstrukcij. Za izdelavo valjanih izdelkov - žice, trakovi, listi, cevi - uporabite zlitino tantala s hafnijom. Zlitina titana, volframa in tantala se uporablja za izdelavo rezalnih vložkov za različne namene. Za takšne zlitine je značilno:

• visoka trdnost;
• povečana trdota;
• ne oksidiraj;
• imajo visoko odpornost proti obrabi;
• odporni proti obrabi;
• imajo znatno viskoznost;
• zagotavlja odlično moč na rezalnem robu orodja.

Tantal-volframova zlitina, ki vključuje 7% volframa, lahko prenese temperature do 1.900 stopinj. Med strokovnjaki povzroča veliko zanimanje. Tantalinska zlitina z 10% volframa proizvaja šobe za raketne motorje. V vesoljski tehnologiji se uporabljajo materiali, ki imajo dobro toplotno kapaciteto ali odpornost, tako da se zlitine s tantalom pogosto uporabljajo za njegovo proizvodnjo.

Vloga odpadkov

Odpadki iz tantala so pomemben delež, in sicer do 30% celotne ponudbe na trgu. Večina kovin je pridobljena iz ostankov kondenzatorjev. Zato je njena oskrba neposredno odvisna od dejavnosti elektronska industrija.

To pa je posledica globalnih gospodarskih razmer. Drugi viri odpadkov so porabljeni karbidi. V ostanki zlitin, katerih glavni element je nikelj, vsebuje tudi tantal. V prihodnosti bodo potrošni odpadki pomemben vir te kovine.

Uporaba tantala

Kovinska sama in njene zlitine najdejo široko uporabo v industriji. Uporablja se za:

• suhi elektrolitski kondenzatorji;
• grelniki za vakuumske peči;
• katode posrednega ogrevanja;
• antikorozijska oprema;
• jedrski reaktorji;
• superprevodniki;
• strelivo s povečano penetracijo;
• masni standardi, ki imajo visoko natančnost;
• rezalna orodja z visoko življenjsko dobo.

Visoka odpornost kovine do korozije prispeva k podaljšani življenjski dobi kondenzatorjev iz tantala v elektronskih sistemih do 12 let.

Nakit industrija uporablja to kovino, da bi primerke in zapestnice namesto platine. Tantalski izdelki se uporabljajo tudi v medicinski industriji. Človeško telo ga ne zavrne, zato je iz nje proizvedeno:

• plošče za kranialne škatle in trebušno votlino;
• kozarci, ki se uporabljajo za povezovanje plovil;
• očesne proteze;
• Debele niti, ki nadomeščajo kite;
• tanke niti za šivanje živčnih vlaken.

GOST kovine

Obstaja več metod za določitev GOST tantala in njegovega oksida, na primer fotometričnega in spektralnega.

Spektralna metoda (GOST 18904.8) določa vsebnost nečistoč kalcija, volframa, bakra, kobalta, natrija, molibdena v tantalu in njegovega oksida. Rezultat analize je aritmetična sredina, pridobljena iz dveh določitev različnih uteži.

Depoziti in ekstrakcija tantala

Kaj je tantal? To je zelo redka kovina. V svoji čisti obliki praktično ni opaziti. Lahko ga najdemo v sestavi mineralov in v obliki lastnih spojin. V minerali se vedno pojavlja skupaj z niobijem, ki je v lastnostih zelo podoben tantalu. V mnogih državah sveta najdemo depozite s tantalnimi spojinami in minerali.

Največji je v Franciji. Visoke rezerve te kovine na Kitajskem in na Tajskem. V državah CIS so vloge precej manjše. Okoli 420 ton tantala je letna proizvodnja na svetu. Glavne kombinacije, ki se ukvarjajo s predelavo kovin, so v Nemčiji in Združenih državah Amerike. V povezavi s hitrim razvojem elektronike, v katerem uporaba tantala ne prevzame zadnjega mesta, prihaja do pomanjkanja te redke kovine, kar vodi do iskanja novih depozitov.

Cene za tantal

Večina tantala, in to je do 60%, porabi elektronsko industrijo. Uporabite ga visokotemperaturne zlitine je približno 20%. Cene za to redko kovino lahko hitro spremenijo. Ponovno je povpraševanje po njej, nato spet pade. Analitiki napovedujejo, da se bo povpraševanje in ponudba v naslednjih letih gibala, kar je odvisno predvsem od gospodarskih dejavnikov.

Približna cena tantala za 1 kg v rubrikah na ruskem trgu je:

• list - 65.660;
• v palicah - 73 030;
• žica - 73.700.

Možnosti

Ta pametna kovina se vse bolj uporablja v medicinski industriji za potrebe rekonstruktivne kirurgije. Uporablja se za izdelavo vsadkov. Tantalsko prejo se nadomesti z mišičnimi tkivi, žica se uporablja za vezavo kosti in navoje se uporabljajo za šivanje. V zvezi z večjim preobrazbo svetovnih letalskih prevoznikov bo uporaba tantala za potrebe gradnje letal še naprej naraščala. Zlitine v letalski industriji se uporabljajo za letalske motorje. Poleg tega se tantal še naprej aktivno uporablja za proizvodnjo računalnikov: procesorji, tiskalniki.

Povpraševanje po tej kovini se tudi v kemični industriji ne zmanjšuje. Na splošno se uporablja za proizvodnjo klora, vodikovega peroksida, številnih kislin. Kemijski inženiring ga pogosto uporablja pri proizvodnji opreme v stiku z jedkimi mediji. Najresnejši porabnik zlitin tantalov je metalurška industrija. V jedrski elektrarni je vedno večje povpraševanje, kjer se toplotna prevodnost uporablja v kombinaciji s plastičnostjo in trdoto tantala.