Όταν απαιτείται μεγάλη αντοχή στη διάβρωση, το ταντάλιο έχει νόημα. Όσον αφορά τη χημική αντοχή, το ταντάλιο είναι παρόμοιο με τα ευγενή μέταλλα παρόλο που δεν είναι ένα από αυτά. Επιπλέον, παρά το γεγονός ότι έχει μια κυβική κρυσταλλική δομή με επίκεντρο το σώμα, το ταντάλιο είναι ιδιαίτερα εύκολο στην εργασία σε θερμοκρασίες πολύ χαμηλότερες από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Εξαιτίας αυτού, είναι ένα χρήσιμο μέταλλο για μια ποικιλία βιομηχανικών χρήσεων. Το απίστευτα ελαστικό υλικό μας χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μεγάλης γκάμα ειδών, όπως ημικατεργασμένα προϊόντα, εμφυτεύματα ιατρικής τεχνολογίας, εξαρτήματα κατασκευής κλιβάνων και εξαρτήματα εμφύτευσης ιόντων.
Γεγονότα για το ταντάλιο
| Ατομικός αριθμός | 73 |
| Αριθμός CAS | 7440-25-7 |
| Ατομική μάζα | 180,95 [g/mol] |
| Σημείο τήξης | 2996 μοίρες |
| Σημείο βρασμού | 5458 μοίρες |
| Πυκνότητα στους 20 βαθμούς | 16,65 [g/cm3] |
| Κρυσταλλική δομή | Κυβικό με κέντρο το σώμα |
| Συντελεστής γραμμικής θερμικής διαστολής στους 20 βαθμούς | 6.4 × 10-6[m/(mK)] |
| Θερμική αγωγιμότητα στους 20 βαθμούς | 57,5 [Β/(mK)] |
| Ειδική θερμότητα στους 20 βαθμούς | 0.14 [J/(gK)] |
| Ηλεκτρική αγωγιμότητα στους 20 βαθμούς | 8.0 × 106 [S/m] |
| Ειδική ηλεκτρική αντίσταση στους 20 βαθμούς | 0.125 [(Ωmm2)/m] |
Ποιες είναι οι φυσικές ιδιότητες του τανταλίου;
Τα πυρίμαχα μέταλλα χαρακτηρίζονται γενικά από υψηλή πυκνότητα και χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής. Για το ταντάλιο, το ίδιο ισχύει. Το ταντάλιο, ωστόσο, έχει χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα από το μολυβδαίνιο και το βολφράμιο. Τα θερμοφυσικά χαρακτηριστικά του τανταλίου ποικίλλουν ανάλογα με τη θερμοκρασία. Οι καμπύλες για τις βασικές μεταβλητές απεικονίζονται στα παρακάτω διαγράμματα:
Ποιες είναι οι μηχανικές ιδιότητες του τανταλίου;
Τα μηχανικά χαρακτηριστικά του τανταλίου μπορούν να αλλοιωθούν με παρεμβαλλόμενα στοιχεία, όπως άνθρακα, υδρογόνο, άζωτο και οξυγόνο, ακόμη και σε ελάχιστες ποσότητες. Οι μηχανικές του ιδιότητες επηρεάζονται περαιτέρω από τον τύπο της θερμικής επεξεργασίας που εφαρμόζεται, τον βαθμό παραμόρφωσης και τη διαδικασία παραγωγής.
Η κρυσταλλική δομή του τανταλίου είναι κυβική με κέντρο το σώμα, ακριβώς όπως αυτή του βολφραμίου και του μολυβδαινίου. Η θερμοκρασία μετάβασης από εύθραυστο σε όλκιμο είναι -200 βαθμοί , η οποία είναι σημαντικά χαμηλότερη από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Κατά συνέπεια, η εργασία με το μέταλλο είναι αρκετά απλή. Η αυξημένη διαμόρφωση έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της επιμήκυνσης θραύσης του υλικού ενώ ταυτόχρονα αυξάνει την αντοχή σε εφελκυσμό και τη σκληρότητά του. Αλλά η ουσία δεν σπάει εύκολα.
Η σταθερότητα του υλικού σε υψηλές θερμοκρασίες είναι συγκρίσιμη με αυτή του καθαρού μολυβδαινίου, αλλά είναι χαμηλότερη από αυτή του βολφραμίου. Προσθέτουμε πυρίμαχα μέταλλα όπως το βολφράμιο στο κράμα τανταλίου μας για να βελτιώσουμε τη σταθερότητά του σε υψηλές θερμοκρασίες.
Το ταντάλιο έχει συντελεστή ελαστικότητας παρόμοιο με τον καθαρό σίδηρο και είναι χαμηλότερο από αυτό του βολφραμίου και του μολυβδαινίου. Η θερμοκρασία αυξάνεται με τη μείωση του συντελεστή ελαστικότητας.
Το ταντάλιο είναι ένα καλό υλικό για τεχνικές διαμόρφωσης χωρίς ροκανίδια, όπως κάμψη, σφράγιση, συμπίεση και βαθιά έλξη λόγω του υψηλού βαθμού ολκιμότητας του. Το ταντάλιο αποτελεί σημαντική πρόκληση κατά τη χρήση μεθόδων κατεργασίας. Τα τσιπ δεν θρυμματίζονται τέλεια. Για το λόγο αυτό, σας συμβουλεύουμε να χρησιμοποιείτε διακόπτες τσιπ. Το ταντάλιο είναι πολύ πιο συγκολλήσιμο από το μολυβδαίνιο και το βολφράμιο.
Έχετε ερωτήσεις σχετικά με τη μηχανική επεξεργασία των πυρίμαχων μετάλλων; Θα χαρούμε να χρησιμοποιήσουμε την πολυετή γνώση μας για να σας βοηθήσουμε.
Ποια είναι η χημική συμπεριφορά του τανταλίου;
Το ταντάλιο συγκρίνεται συχνά με ευγενή μέταλλα λόγω της αντοχής του σε όλα τα είδη χημικών ουσιών. Ωστόσο, το ταντάλιο είναι ένα βασικό μέταλλο από άποψη θερμοδυναμικής και μπορεί να συνδυαστεί με ένα ευρύ φάσμα στοιχείων για τη δημιουργία σταθερών ενώσεων. Το ταντάλιο δημιουργεί ένα εξαιρετικά παχύ στρώμα οξειδίου (Ta2O5) παρουσία αέρα, προστατεύοντας το βασικό υλικό από χημικές βλάβες. Το ταντάλιο είναι συνεπώς ανθεκτικό στη διάβρωση λόγω αυτού του στρώματος οξειδίου.
Οι μόνες ανόργανες ουσίες στις οποίες το ταντάλιο δεν είναι ανθεκτικό σε κανονική θερμοκρασία είναι το υδροφθορικό οξύ, το υδροφθόριο, το φθόριο και τα διαλύματα οξέος που περιέχουν ιόντα φθορίου. Το ταντάλιο προσβάλλεται επίσης από λιωμένο υδροξείδιο του νατρίου, υδροξείδιο του καλίου και αλκαλικά διαλύματα. Αντίθετα, η ουσία παρουσιάζει αντίσταση σε υδατικά διαλύματα αμμωνίας. Το ταντάλιο γίνεται εύθραυστο όταν το υδρογόνο διεισδύει στο μεταλλικό του πλέγμα λόγω χημικής επιθετικότητας. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η αντίσταση του τανταλίου στη διάβρωση μειώνεται σταδιακά.
Το ταντάλιο αντιδρά αδρανώς με ένα ευρύ φάσμα υγρών. Ακόμη και αν το ταντάλιο είναι ανθεκτικό σε καθένα από τα συστατικά στοιχεία όταν το χειρίζεται χωριστά, η ικανότητά του να αντέχει στη διάβρωση μπορεί να διακυβευτεί εάν υποβληθεί σε συνδυασμένα διαλύματα. Έχετε ερωτήσεις σχετικά με δύσκολα θέματα που σχετίζονται με τη διάβρωση; Το εργαστήριο διάβρωσης και η πολυετής πείρα μας θα χαρούν να σας βοηθήσουν.
| ΜΕΣΑΙΟ | ΑΝΘΕΚΤΙΚΟ (+), ΜΗ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟ (-) | ΣΗΜΕΙΩΣΗ |
| Νερό | ||
| Ζεστό νερό < 150 βαθμούς | + | |
| Οξέα | ||
| Υδροφθορικό οξύ, HF | - | |
| Υδροχλωρικό οξύ, HCI | + | < 30%, < 190 °C |
| Φωσφορικό οξύ, Η3ΤΑΧΥΔΡΟΜΕΙΟ4 | + | < 85%, < 150 °C |
| Θειικό οξύ, Η2ΕΤΣΙ4 | + | < 98%, < 190 °C |
| Νιτρικό οξύ, ΗΝΟ3 | + | < 65%, < 190 °C |
| Οργανικά οξέα | + | |
| Λυές | ||
| Διάλυμα αμμωνίας, ΝΗ4Ω | + | < 17%, < 50 °C |
| Υδροξείδιο του καλίου, ΚΟΗ | + | < 5%, < 100 °C |
| Ανθρακικό νάτριο, Na2CO3 | + | < 20%, < 100 °C |
| Υδροξείδιο του νατρίου, NaOH | + | < 5%, < 100 °C |
| Αλογόνα | ||
| Φθόριο, F2 | - | |
| Χλώριο, Cl2 | + | < 150 °C |
| Βρώμιο, Br2 | + | < 150 °C |
| Ιώδιο, Ι2 | + | < 150 °C |
| Αμέταλλα | ||
| Μπορίν, Β | + | < 1000 °C |
| Φώσφορος, Π | + | < 150 °C |
| Θείο, Σ | + | < 150 °C |
| Αέρια | ||
| Τα ευγενή αέρια δεν αντιδρούν με το ταντάλιο. Ως προστατευτικά αέρια μπορούν επομένως να χρησιμοποιηθούν ευγενή αέρια υψηλής καθαρότητας. Το ταντάλιο, από την άλλη πλευρά, αλληλεπιδρά πολύ έντονα με το οξυγόνο ή τον αέρα σε υψηλότερες θερμοκρασίες και μπορεί να απορροφήσει σημαντικές ποσότητες αζώτου και υδρογόνου. Ως αποτέλεσμα, το υλικό γίνεται εύθραυστο. Αυτοί οι ρύποι εξαλείφονται με ανόπτηση τανταλίου υπό έντονο κενό. Στους 800 βαθμούς, το υδρογόνο έχει φύγει, και στους 1700 βαθμούς, το άζωτο. | ||
| Αμμωνία, ΝΗ3 | + | < 700 °C |
| Μονοξείδιο του άνθρακα, CO | + | < 1100 °C |
| Διοξείδιο του άνθρακα, CO2 | + | < 500 °C |
| Υδρογονάνθρακες | + | < 800 °C |
| Αέρας και οξυγόνο, Ο2 | + | < 300 °C |
| Ευγενή αέρια (He, Ar, N2) | + | |
| Υδρογόνο, Η2 | + | < 340 °C |
| Υδρατμοί | + | < 200 °C |
| Λιώνει | ||
| Όταν έρχονται σε επαφή ευγενή υλικά όπως η πλατίνα και βασικά υλικά όπως το ταντάλιο, οι χημικές αντιδράσεις ξεκινούν πολύ γρήγορα. Εξαιτίας αυτού, θα πρέπει να δώσετε ιδιαίτερη προσοχή στο πώς συμπεριφέρεται το ταντάλιο όταν έρχεται σε επαφή με τα άλλα εξαρτήματα του συστήματος, ιδιαίτερα όταν οι θερμοκρασίες λειτουργίας είναι υψηλές. | ||
| Αλουμίνιο, Αλ | - | |
| Βηρύλλιο, Βε | - | |
| Μόλυβδος, Pb | + | < 1000 °C |
| Καισίου, Cs | + | < 980 °C |
| Χαλκός, Cu | + | < 1300 °C |
| Γάλλιο, Ga | + | < 450 °C |
| Σίδηρος, Fe | - | |
| Λίθιο, Li | + | < 1000 °C |
| Μαγνήσιο, Mg | + | < 1150 °C |
| Υδράργυρος, Hg | + | < 600 °C |
| Νικέλιο, Νι | - | |
| Κάλιο, Κ | + | < 1000 °C |
| Ασημί, Αγ | + | < 1200 °C |
| νάτριο, Na | + | < 1000 °C |
| Κασσίτερος, Sn | + | < 260 °C |
| Ψευδάργυρος, Zn | + | < 500 °C |
| Υλικά κατασκευής κλιβάνων | ||
| Το ταντάλιο μπορεί να αντιδράσει με δομικά υλικά που αποτελούνται από γραφίτη ή πυρίμαχα οξείδια σε κλιβάνους υψηλής θερμοκρασίας. Όταν το ταντάλιο έρχεται σε επαφή με ιδιαίτερα σταθερά οξείδια, όπως το αλουμίνιο, το μαγνήσιο ή το οξείδιο του ζιρκονίου, μπορεί να τα μειώσει σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Το καρβίδιο του τανταλίου μπορεί να εμφανιστεί όταν έρθει σε επαφή με γραφίτη, κάτι που θα μπορούσε να προκαλέσει το ταντάλιο να γίνει εύθραυστο. Το ταντάλιο μπορεί να αντιδράσει με το εξαγωνικό νιτρίδιο του βορίου και το νιτρίδιο του πυριτίου, ωστόσο μπορεί γενικά να αναμιχθεί με άλλα πυρίμαχα μέταλλα όπως το μολυβδαίνιο ή το βολφράμιο χωρίς προβλήματα. Σε κενό, ισχύουν οι ακόλουθες οριακές θερμοκρασίες. Αυτές οι θερμοκρασίες είναι περίπου 100 έως 200 βαθμούς χαμηλότερες όταν χρησιμοποιείται προστατευτικό αέριο. | ||
| Αλουμίνα, Αλ2O3 | + | < 1900 °C |
| Οξείδιο του βηρυλλίου, BeO | + | < 1600 °C |
| Γοητεύω. νιτρίδιο βορίου, ΒΝ | + | < 700 °C |
| Γραφίτης, Γ | + | < 1000 °C |
| Οξείδιο του μαγνησίου, MgO | + | < 1800 °C |
| Μολυβδαίνιο, Mo | + | |
| Νιτρίδιο πυριτίου, Si3N4 | + | < 700 °C |
| Οξείδιο θορίου, ThO2 | + | < 1900 °C |
| Βολφράμιο, W | + | |
| Οξείδιο του ζιρκονίου, ZrO2 | + | < 1600 °C |
Συμπεριφορά διάβρωσης του τανταλίου έναντι επιλεγμένων ουσιών
Διαρροή υδρογόνου
| Θειικό οξύ 98% στους 250 βαθμούς | Ατομικό υδρογόνο > 25 μοίρες |
| Υδροχλωρικό οξύ 30% στους 190 βαθμούς | Υδρογόνο στους 350 βαθμούς |
| Υδροφθορικό οξύ | Καθοδική πόλωση με λιγότερο ευγενή, διαλυτικά υλικά |
σχετικά προϊόντα στην ehisen
