Co je to tantal? Vlastnosti, produkty, vlastnosti a aplikace

Chytrý kov. Tento termín se objevil v podnikatelském světě v polovině XX. Století. Chytré kovy byly používány jako materiály pro vysoké technologie používané v elektronice a robotice. Jedním z takových vysoce technologických kovů byl tantal. Dnes je nerozlučně spjata s koncepcemi, jako jsou družicové komunikace, vzdušné systémy, telekomunikační zařízení.

Co je to tantal? Historické fakty

Poprvé byl v roce 1802 objeven tantal švédský vědec A.G. Eckberg ve složení dvou minerálů nalezených ve Švédsku a Finsku. Oxid tohoto prvku byl velmi stabilní a ani velké množství kyseliny nemohlo zničit jeho strukturu. Vědec vytvořil dojem, že kov nemůže být nasycen kyselinou. Ekeberg si vzpomněl na legendu krále Tantalu, který byl Zeusovým synem a v důsledku trestu nedokázal uspokojit hlad a žízeň. Jeho utrpení se nazývalo tantalovou moukou.

Takže vědec, který se nepokusil, nedokázal rozlišit čistý kov od oxidu, a tak srovnal svou práci s tantalovou moukou. Chemický prvek se nazýval tantal a minerál, který obsahoval tento kov, byl nazýván tantalitem. Teprve v roce 1903 německy vědecký chemik Bolton V. obdržel ve své čisté formě plastový tantalový kov. Průmyslová výroba se začala až v roce 1922. Prvním vzorkem průmyslové výroby tantalu bylo vše ze závodu. USA to vyrobily jako první, a v roce 1942 byla vypuštěna závod na výrobu tohoto kovu.

Fyzikální vlastnosti tantalu

Co je to tantal? To je kov stříbřitě bílá barva. Silný oxidový film na něm dává podobnost ve vzhledu s olovem. Kov má vysokou pevnost a tvrdost a zároveň plasticitu. Svojí plasticitou se porovnává se zlatem.

V čisté podobě dokonale vyhovuje obrábění. Jednoduše se dělí, vloží se do velmi tenké vrstvy až do 0,04 mm. Dostane se z něj vysoce kvalitní drát. Tantalus, co to je? Jedná se o žáruvzdorný kov, jehož teplota tání je asi 3000 stupňů. Pouze wolfram a rénium překračují tuto vlastnost. Jednou z jeho specifických vlastností je vysoká tepelná vodivost. Dokonce i oxidový film, který na něm vytváří, tuto vlastnost nezmenšuje.

Chemické vlastnosti

Mnoho organických a anorganických kyselin - chloridových, sírových, chlorovodíkových, dusičnanových a jiných korozních látek - nezpůsobuje koroze v tantalu. Kov se oxiduje zahřátím na teplotu 200 až 300 stupňů a pod ním se vytvoří vrstva nasycená plynem. Slabé chemické vlastnosti tantalu neumožňují rozpustit ani v královské vodce, která roztaví platinu a zlato.

V praxi se ukázalo, že nerezavějící oceli jsou méně odolné vůči působení a části z nich slouží výrazně kratší dobu než výrobky vyrobené z tantalu. Ze všech existujících kyselin může tento kov rozpouštět pouze kyselina fluorovodíková.

Slitiny

Odolná odolnost tantalu vůči kyselinám umožňuje jeho použití pro přísady do různých slitin, které se používají při výrobě kovových konstrukcí. Pro výrobu válcovaných výrobků - dráty, pásy, plechy, trubky - použijte slitinu tantalu s hafnium. Slitina titanu, wolframu a tantalu se používá k výrobě břitových destiček pro různé účely. Tyto slitiny jsou charakterizovány:

• vysoká pevnost;
• zvýšená tvrdost;
• neoxidovat;
• mají vysokou odolnost proti oděru;
• jsou odolné proti opotřebení;
• mají značnou viskozitu;
• poskytují vynikající pevnost břitu nástroje.

Slitina tantalu a wolframu, která obsahuje 7% wolframu, je schopna odolat teplotám až do 1900 stupňů. Způsobuje značný zájem odborníků. Tantalová slitina s 10% volfrámu vytváří trysky pro raketové motory. V kosmické technologii se používají materiály, které mají dobrou tepelnou kapacitu nebo refraktoritu, takže slitiny s tantalem jsou pro jeho výrobu široce používány.

Role šrotu

Tantalový šrot představuje významný podíl, a to až do výše 30% dodávek na trh. Většina kovu je extrahována z odpadu kondenzátorů. Proto je její nabídka přímo závislá na činnosti společnosti elektronického průmyslu.

A toto je podle pořadí určováno globálními ekonomickými podmínkami. Dalšími zdroji šrotu jsou vyhořelé karbidy. V odlitku slitin, jehož hlavním prvkem je nikl, také obsahuje tantal. V budoucnu bude spotřební odpad významným zdrojem tohoto kovu.

Použití tantalu

Kov samotný a jeho slitiny mají široké uplatnění v průmyslu. Používá se pro:

• suché elektrolytické kondenzátory;
• ohřívače pro vakuové pece;
• katody nepřímého ohřevu;
• antikorozní zařízení;
• jaderné reaktory;
• supravodiče;
• munice se zvýšenou průchodností;
• hromadné normy, které mají vysokou přesnost;
• řezné nástroje s vysokou trvanlivostí.

Vysoká odolnost kovu proti korozi přispívá k prodloužené životnosti kondenzátorů z tantalu v elektronických systémech až do 12 let.

Klenotnictví používá tento kov k výrobě hodinek a náramků místo platiny. Tantalové produkty se také používají v lékařském průmyslu. Není to lidské tělo odmítáno, proto se z něj vyrábí:

• destičky pro kraniální boxy a břišní dutinu;
• papírové klipsy, které se používají k připojení nádob;
• oční protézy;
• Husté nitě, které nahrazují šlachy;
• tenké nitě pro šití nervových vláken.

GOST z kovu

Existuje několik metod pro stanovení GOST tantalu a jeho oxidu, například fotometrického a spektrálního.

Spektrální metoda (GOST 18904.8) stanovuje obsah nečistot vápníku, wolframu, mědi, kobaltu, sodíku, molybdenu v tantalu a jeho oxidu. Výsledkem analýzy je aritmetický průměr získaný ze dvou stanovení různých hmotností.

Vklady a těžba tantalu

Co je to tantal? Jedná se o velmi vzácný kov. Ve své čisté podobě to prakticky není pozorováno. To se nachází v složení minerálů a ve formě vlastních sloučenin. V minerálech se vždy vyskytuje společně s niobem, který je ve vlastnostech velmi podobný tantalu. Zásoby se sloučeninami tantalu a minerály se nacházejí v mnoha zemích světa.

Největší je ve Francii. Vysoké zásoby tohoto kovu v Číně a Thajsku. V zemích SNS jsou ložiska mnohem menší. Zhruba 420 tun tantalu je roční produkce na světě. Hlavní kombajny, které se zabývají zpracováním kovů, se nacházejí v Německu a ve Spojených státech. V souvislosti s rychlým vývojem elektroniky, ve kterém použití tantalu neužívá poslední místo, je tento vzácný kov nedostatečný, což vede k hledání nových ložisek.

Ceny za tantal

Většina tantalu, a to je až 60%, spotřebovává elektronický průmysl. Použijte ho vysokoteplotní slitiny je asi 20%. Ceny za tento vzácný kov se mohou rychle měnit. Požadavek na to je pak obnoven, pak opět padá. Analytici předpovídají, že poptávka a nabídka budou v nadcházejících letech kolísat, což závisí hlavně na ekonomických faktorech.

Přibližná cena tantalu za 1 kg v rublech na ruském trhu je:

• list - 65 660;
• v barech - 73 030;
• drát - 73,700.

Vyhlídky

Tento inteligentní kov se stále častěji používá v lékařském průmyslu pro potřeby rekonstrukční chirurgie. Používá se k výrobě implantátů. Tantalová příze je nahrazena svalovou tkání, drát se používá k vázání kostí a vlákna se používají pro šití. V souvislosti s významným přezbrojením světových aerolinií bude pokračovat růst využívání tantalu pro potřeby konstrukce letadel. Slitiny v leteckém průmyslu se používají pro letecké motory. Tantal se dále aktivně používá k výrobě počítačů: procesorů, tiskáren.

Poptávka po tomto kovu se v chemickém průmyslu ani nezmenšuje. Je široce používán pro výrobu chloru, peroxidu vodíku, mnoha kyselin. Chemické inženýrství ji široce využívá při výrobě zařízení v kontaktu s korozními médii. Nejvážnějším spotřebitelem slitin tantalu je metalurgický průmysl. V odvětví jaderné energetiky vzrůstá poptávka po ní, kde se využívá tepla v kombinaci s plasticitou a tvrdostí tantalu.