Под номером 73 в таблице Менделеева находится необычный химический элемент Тантал (Ta) с уникальными свойствами. С виду металлический брусок будет напоминать платину, однако это два совершенно разных материала, и Ta – это революционный металл, за которым будущее.
В природе элемент встречается крайне редко. Но благодаря тому, что концентрация залегания в земной коре неравномерна, известные рудники позволяют добывать достаточное количество материала, чтобы покрывать все запросы человечества.
У Тантала широчайшая сфера применения благодаря своим свойствам:
• Поразительная пластичность. Из него можно вить верёвки в прямом смысле слова так, что появляется возможность создавать детали изделий любой, даже самой сложной формы, без швов;
• Алмазная прочность. Материал настолько твёрд, что боеголовки, выполненные из этого металла, способны пробивать самую современную броню, это самый перспективный материал в оборонной промышленности страны;
• Самый нейтральный металл в мире. В привычных для человека условиях взаимодействует только с азотной и плавиковой кислотой, не окисляется на воздухе при температуре меньше 250 градусов Цельсия, не взаимодействует с щелочами, и даже длительное нахождение в морской воде – одной из самых агрессивных сред для металлов – ему нипочём;
• По тугоплавкости сравним с вольфрамом – температура плавления выше 3000 градусов, однако долговечность деталей из него гораздо выше, как и цена – почти в 15 раз;
• Тяжелее Ta только золото. Один литр будет содержать 16,6 килограммов чистого металла;
• Активное поглощение газов, таких, как азот, водород, кислород и других, после 60 градусов Цельсия используют, например, при создании вакуумных установок;
• Полуфабрикаты легко поддаются механической обработке, в том числе режущим способом. С повышением температуры это свойство теряется, потому как газы, потому как поглощаемые им газы делают металл более хрупким.
Добыча тантала – сложный и длительный процесс. Из трёхсот тысяч тонн сырья можно получить всего одну тонну чистого металла. Однако это стоит того, и только в России за год добывают и отправляют на производство более 50 тонн металла в год.
Сплавы с танталом и их свойства.
Основная масса идёт на производство твёрдых металлических сплавов. Этот элемент способен значительно увеличивать свойства сталей для высокотехнологичных устройств и приборов. Сплавы из тантала приобретают те же свойства и становятся более устойчивыми к агрессивным проявлениям окружающей среды. На его основе создают сплавы с уникальными свойствами:
• Карбиды (TaCx) увеличивают прочность сплавов в несколько раз. Используются для создания металлообрабатывающих инструментов;
• Из соединений тантала, углерода и никеля можно создавать инструменты для обработки алмазов;
• Для повышения жаропрочности создают сплавы с вольфрамом или с молибденом. Изделия широко применяются в нагревательных элементах, например, в криогенных установках;
• Сплавы с ниобием увеличивают коррозионную стойкость. Скорость коррозии в таких сплавах держится на уровне 0,1 мм в год.
Самыми популярными видами изделий из сплавов являются прутки и пластины, ленты и диски, слитки, проволока, листовой прокат, фольга и порошок.
Сферы применения.
Тантал активно внедряется в производство высокотехнологичных устройств для медицины, ракетостроения, и даже военной отрасли промышленности. Например, в ракетостроении элемент применяется для создания ракетных сопел, также из него изготавливают детали реактивных двигателей, подвергающиеся высоким механическим и температурным нагрузкам. В процессе производства рентгеновских аппаратов возникает необходимость создания глубокого вакуума. Ta позволяет сделать это благодаря своим газопоглотительным свойствам. При этом ресурс деталей достигает десятков тысяч часов. А в создании агрессивных химических веществ Тантал (Ta) играет решающую роль, ведь именно он способен противостоять практически всем агрессивным средам. Изготовление лабораторных станций, установок для производства кислот, и огромного наименования оборудования, работающего непосредственно в кислотной или щелочной среде – его заслуга.
В медицине решающую роль при соединении нервов, мускул, сухожилий и сосудов играют тонкие нити из Ta (Тантал). Это единственный в мире элемент, изделия из которого могут использоваться в качестве костных и глазных протезов совершенно безболезненно для пациента. Дело в том, что у этого материала удивительная совместимость с клетками живого организма, и с его помощью человек с ограниченными возможностями может чувствовать себя полноценным.
Тантал используется в ядерной промышленности для создания теплообменников и сверхпроводников, а также источников гамма излучений.В электронике и электротехнике Ta незаменим в качестве конденсаторов в первую очередь огромными ресурсами – более 25 лет непрерывной эксплуатации. Даже в производстве синтетического каучука роль этого элемент уже стала незаменимой. Своё применение он находит в оптике, ювелирной промышленности, нанотехнологиях, и ещё более чем в сотне других направлений.
