Порошок тантала: свойства и применение
Тантал - уникальный металл, обладающий выдающимися физико-химическими свойствами. Его порошок находит широкое применение во многих высокотехнологичных отраслях промышленности. Однако не все знают о его особенностях и сферах использования.
Свойства порошка тантала
Порошок тантала представляет собой мелкодисперсную массу серого или черного цвета. Он получается путем измельчения чистого металла двумя основными способами:
- Механический - дробление и размол отходов производства тантала
- Химический - восстановление соединений тантала порошкообразными восстановителями
Независимо от способа получения, порошок тантала обладает следующими характеристиками:
| Плотность | 16,6 г/см3 |
| Температура плавления | 3017°C |
Помимо этого, порошок тантала отличается исключительной стойкостью к коррозии и воздействию большинства кислот при высоких температурах. Это определяет широту его практического применения.
Области применения порошка тантала
Электротехника и электроника
Важнейшая область использования порошка тантала - производство конденсаторов, в том числе танталовых электролитических и оксидных конденсаторов. Благодаря высокой емкости и малым токам утечки такие конденсаторы широко применяются в вычислительной и медицинской технике, военной электронике.
Конденсаторный порошок тантала производится нескольких марок в зависимости от размера частиц. Например, широко используется фракция с размером частиц 5-15 мкм.
Металлургия
Порошок тантала также применяют как легирующую добавку при производстве жаропрочных и износостойких сплавов на основе никеля, кобальта, титана. Добавка всего 0,1% тантала повышает длительную прочность таких сплавов при высоких температурах.
Атомная промышленность
Благодаря высокой коррозионной стойкости и тугоплавкости порошок тантала 70 используется для изготовления деталей ядерных реакторов, в частности оболочек тепловыделяющих элементов.
Ювелирная промышленность
В ювелирном деле порошок тантала применяют для создания сплавов с золотом и серебром. Тантал придает этим сплавам повышенную износостойкость и твердость по сравнению с чистыми благородными металлами.
Технология получения изделий из порошка тантала
Производство деталей и изделий из порошка тантала включает следующие основные этапы:
- Подготовка исходного сырья. Порошок просеивают для получения заданной фракции, при необходимости подвергают дополнительной очистке.
- Формование заготовки методом прессования. Для лучшей спекаемости в порошок добавляют связующие вещества - парафин, полимеры.
- Спекание заготовки при температурах 1500-2200°С в вакууме или инертной атмосфере. Происходит диффузионное соединение частиц порошка.
- Механическая обработка для придания изделию нужной геометрии и размеров.
- Контроль качества изделий на соответствие ГОСТам по пористости, прочности, структуре.
Например, производство танталовых конденсаторов включает прессование порошка тантала с добавлением связующих веществ и последующее спекание пластин при 1700°C с образованием пористого тантала. Затем пластины подвергают анодированию для создания диэлектрического слоя оксида тантала и соединяют с катодами.
Крупнейшие производители порошка тантала
Основные мировые производители танталового порошка:
- H.C. Starck (Германия)
- Cabot Corporation (США)
- НПО "Центр" (Россия)
Эти компании освоили полный производственный цикл - от переработки танталового концентрата до получения высокочистого порошка различного гранулометрического состава. Общий годовой объем производства составляет сотни тонн.
Ассортимент порошков тантала
В зависимости от области применения выпускаются следующие марки порошка:
- Конденсаторный
- Металлургический
- Химически чистый
- Для аддитивных технологий
Стандартные фракции по размеру частиц: 1 мкм, 10 мкм, 25 мкм, 45 мкм, 160 мкм. Фасовка порошков производится в герметичные металлические банки в инертной атмосфере.
Покупка и применение порошка тантала
Потребителям следует обращать внимание на наличие сертификатов качества от производителя. Оптимальный выбор для большинства задач - порошки с размером частиц 10-45 мкм. При использовании порошка тантала важно соблюдать правила безопасности из-за его пожароопасности.