Proprietà e applicazione del tantalio

Il tantalio occupa un posto speciale nel gruppo di elementi chimici noti. Questo metallo non è un metallo nobile, ma le sue prestazioni lo rendono popolare in vari campi. E questo vale non solo per le industrie di costruzione e manifattura, ma anche per l'arte dei gioielli. Ad oggi, l'uso del tantalio è molto limitato a causa della sua rarità. Eppure il mercato offre una vasta gamma di prodotti da questo materiale.

Informazioni generali sul metallo

In natura, non c'è tantalio nella sua forma pura. Di solito è estratto con altri minerali simili nelle caratteristiche. Questa caratteristica dell'elemento ha causato una scoperta piuttosto tardiva. Ma al giorno d'oggi ci sono modi efficaci per isolare il tantalio, uno dei quali è il metodo di estrazione. L'elettrolisi viene anche utilizzata specificamente per la produzione di materiale metallico. Usando un crogiolo di grafite, la base contenente l'elemento viene sciolta, dopo di che la polvere rimane sulle pareti del contenitore. L'ulteriore tecnologia di lavorazione delle materie prime dipende dall'uso del tantalio: può essere dato l'aspetto di un lingotto, un filo, un foglio, parti di una certa forma o lasciato sotto forma di una miscela per la spruzzatura. Popolare e tecnologia per la formazione di leghe di tantalio in polvere. La combinazione con le sostanze leganti consente di rafforzare le singole proprietà del materiale.

Proprietà fisiche

Il metallo ha un alto punto di fusione di circa 3017 ° C, che gli consente di essere utilizzato in condizioni termiche estreme nell'industria. Allo stesso tempo, ha una rara combinazione di proprietà di plasticità e durezza. Per quanto riguarda il primo, è morbido come l'oro. La durezza del tantalio è di 16,65 g / cm ³ . Questa combinazione di qualità fisiche facilita l'elaborazione del materiale, dandogli diverse forme e dimensioni, nonché il suo utilizzo in meccanismi e strutture responsabili. I piccoli elementi si manifestano bene come ingranaggi e parti elettriche. Il tantalio è resistente all'usura e durevole, pertanto i componenti di consumo sono realizzati da esso con l'aspettativa di funzionamento a lungo termine. Inoltre, questo metallo può fungere da efficace assorbitore di gas. A temperature elevate, parti di tantalio presentano anche proprietà conduttive elevate.

Proprietà chimiche

In puro forma di metallo resiste efficacemente agli alcali, alle sostanze acide organiche e inorganiche, nonché all'influenza di altri mezzi attivi. È che in alcali fusi hanno un notevole effetto sul tantalio. I processi di ossidazione avvengono ad una temperatura non inferiore a 280 ° C e con componenti alogeni reagisce a 250 ° C. Le proprietà chimiche del tantalio a contatto con i reagenti possono essere confrontate con il vetro. Non si dissolve in ambienti acidi ad eccezione di nitrico e fluoridrico. Resistente a questo materiale e all'acido solforico, indipendentemente dalla sua concentrazione. Tuttavia, i processi di attività nella maggior parte dei casi hanno un effetto insignificante sulla struttura del metallo. I cambiamenti di solito si verificano sotto forma di rivestimento di film o sotto forma di corrosione.

Dove si applica il tantalio?

Questo metallo non è massiccio, ma ci sono molte aree del suo utilizzo. Prima di tutto è l'industria. L'elemento è utilizzato nella metallurgia, nel settore alimentare, nelle industrie manifatturiere, nella radioingegneria, nell'ingegneria meccanica, ecc. Nel settore delle costruzioni, questo metallo non è molto richiesto a causa dei limitati volumi di produzione, ma alcuni elementi strutturali sono ancora realizzati con questo materiale - di norma , hardware, progettato per compiti critici di rafforzamento delle strutture. Per capire dove viene utilizzato il tantalio, è importante prestare attenzione alle sue proprietà operative. Si è già notato che può essere un buon conduttore. Pertanto, viene utilizzato come superconduttore nell'ingegneria elettrica. D'altra parte, la resistenza al calore apre possibilità per la sua applicazione in trattato termicamente altri metalli. A causa della maggiore densità, il tantalio è diventato la soluzione ottimale nel settore della difesa. Da esso produce conchiglie ad alto potere penetrante.

Filo di tantalio

Il metallo laminato in generale è la forma più estesa di presentazione di questo materiale sul mercato. Una nicchia significativa nel segmento è il filo. È insolito in quanto a causa delle sue dimensioni modeste può essere usato come un filo. Questo spiega il valore del tantalio per il settore medico - prodotti di questo tipo sono usati per la sutura e le medicazioni. Ma questo è solo un esempio, a dimostrazione di una delle qualità distintive di un tale filo. Formati più grandi sono usati in macchine, aria, macchine utensili e costruzioni di capitali. Inoltre, a seconda dello scopo, è possibile utilizzare il metallo morbido e rigido. Il tantalio, grazie alla conformità dal punto di vista della lavorazione, consente di produrre un filo lungo di 1500 cm con uno spessore di 0,15 mm o più. Come utenti finali, come notano gli utenti, raramente ci sono bave, fessure e altri difetti. Tuttavia, la struttura fine impone ancora requisiti sulle condizioni di stoccaggio e trasporto - in particolare, non è consigliabile esporre il filo a contatto con umidità e mezzi aggressivi.

Nastro in tantalio

Questo formato di rilascio di laminazione metallica ha anche una vasta circolazione. I nastri sono utilizzati nella stessa medicina, nell'industria petrolifera, nell'ingegneria meccanica e persino nell'industria energetica. I consumatori apprezzano questo prodotto per la sua biocompatibilità, alta resistenza con una struttura fine, buona processabilità e resistenza ai processi di corrosione. Se confrontiamo questi prodotti con tantalio con analoghi di acciaio o alluminio, allora la resistenza all'usura e la durabilità verranno alla ribalta. Il nastro è in grado di resistere a carichi pesanti in caso di rottura e attacco chimico. D'altra parte, l'elevata plasticità non consente a tali prodotti di mantenere stabilmente una certa forma. Anche una leggera pressione porta alla deformazione.

Leghe a base di tantalio

Modificati dai componenti in lega, le leghe acquisiscono principalmente qualità superiori di resistenza fisica e resistenza al calore. Basti dire che il prodotto con caratteristiche medie sarà in grado di resistere agli effetti della temperatura nel modo di 1650 ° С, senza perdere le sue qualità operative. In realtà, ciò consente l'uso di leghe di tantalio nell'industria chimica, nell'energia, nella metallurgia e nell'ingegneria degli strumenti. Inoltre, alcune imprese utilizzano questo materiale nella fabbricazione di elementi per il razzo e la sfera spaziale. A seconda della direzione d'uso, i tecnologi stanno sviluppando diverse composizioni per il doping al tantalio. In alcuni casi, la modifica consente di ottenere una plasticità più elevata e in altri, ad esempio, di rendere il materiale adatto per le operazioni di saldatura con il metodo del fascio di elettroni. Il tantalio stesso può anche fungere da componente legante. Tipicamente, questo metodo di miglioramento delle proprietà delle prestazioni viene utilizzato per conferire resistenza anticorrosione e resistenza al calore ai metalli di base.

Tantalio in ingegneria radiofonica

Nelle aree di produzione di dispositivi elettrici e parti in primo piano la possibilità di mantenere una conduttività ottimale e mantenere i segnali di frequenza riducendo al contempo le dimensioni della base dell'elemento. Per questo motivo, il tantalio viene spesso utilizzato nella produzione di condensatori, tiristori, transistor e semistori. Precedentemente, rotoli di lamiera di alluminio sono stati utilizzati per gli stessi condensatori. Questa soluzione suggeriva la possibilità di aumentare i parametri operativi solo nel caso di un aumento delle dimensioni della parte stessa. E questo per non parlare della diminuzione inversa in altre caratteristiche associate all'aumento del volume del condensatore. Aumentare il volume elettrico mantenendo le dimensioni delle parti ha permesso l'uso del tantalio, che differisce anche per la resistenza ai processi negativi in ​​cui sono coinvolti componenti radioelettronici. Un'altra cosa è che l'alluminio non fallisce in questo settore, dal momento che è più conveniente.

conclusione

Questo metallo non possiede proprietà uniche o non standard. Ha molte qualità interessanti, tra cui la stessa resistenza anticorrosione, durezza o resistenza al calore. Ma queste caratteristiche sono presenti separatamente in altri metalli. E in alcuni sono molto più pronunciati. Tuttavia, la combinazione, a prima vista, di proprietà opposte in un elemento è davvero unica. I tecnologi si sforzano di ottenere combinazioni speciali nelle qualità lavorative dei materiali con mezzi artificiali, e in questo caso sono determinati dalla natura della loro origine. Ad esempio, l'uso del tantalio in medicina e in metallurgia mira a compiti completamente diversi. In un caso, è apprezzata un'alta durabilità con piccole dimensioni del prodotto e, nel secondo, la flessibilità nell'elaborazione. Ma esiste anche una proprietà negativa del tantalio, che si estende a tutte le aree del suo utilizzo: si tratta di un costo elevato e in alcuni casi di inaccessibilità fisica.