钽

钽具有良好的抗腐蚀性，堪称是应付腐蚀问题的明智之选。虽然钽并不是贵金属，但它在耐化学性方面却能和贵金属相媲美。此外，虽然钽具有体心立方晶体结构，但在显著低于室温的条件下却易于加工。 凭借良好的具有抗腐蚀性，钽在诸多化学应用中起到了十分重要的作用。我们使用这种“顽强耐用”的材料来制造设备制造业的热交换器、高温炉制造业中的电荷载子、医疗技术领域的移植物以及电子产业领域的电容器组件。

 

钽特性
原子序数	73
CAS编号	7440-25-7
原子质量	180.95
熔点	2,996 °C
沸点	5,458 °C
原子体积	0.0180 [nm3]
20 ℃时密度	16.65 [g/cm3]
晶体结构	体心立方
晶格常数	330 [pm]
地球的地壳丰度	2.0 [g/t]

 

保证纯度

您可以完全信赖攀时的产品质量。从金属粉末到成品，攀时自主生产钽制产品。我们仅使用纯度额定的钽粉作为原料。确保您能从极高的材料纯度中受益。

我们保证攀时的烧结质量级钽的材料纯度达到99.5%（无Nb金属纯度）。根据化学分析，剩余的成分包含以下元素：

元素	典型设计值 [µg/g]	保证设计值 [μg/g]
Fe	17	50
Mo	10	50
Nb	10	100
Ni	5	50
Si	10	50
Ti	1	10
W	20	50
C	11	50
H	2	15
N	5	50
O	81	150
Cd	5	10
Hg*	--	1
Pb	5	10

通过生产工艺的特点（超过1000℃，高真空气氛，多种热处理），Cr（VI）及有机杂质的存在可完全被排除。*初始数值

我们保证攀时的熔化质量级钽的材料纯度达到99.5%（无Nb金属纯度）。根据化学分析，剩余的成分包含以下元素：

元素	典型设计值[µg/g]	保证设计值[µg/g]
Fe	5	100
Mo	10	100
Nb	19	400
Ni	5	50
Si	10	50
Ti	1	50
W	20	100
C	10	30
H	4	15
N	5	50
O	13	100
Cd	--	10
Hg*	--	1
Pb	--	10

通过生产工艺的特点（超过1000℃，高真空气氛，多种热处理），Cr（VI）及有机杂质的存在可完全被排除。*初始数值

特殊性能材料

在多种工业应用中，钽均有着广泛用途，这些应用亦反映出钽的特性。我们简要介绍其中两种特性：

定制化学和电气特性

由于其超精细的微观结构，钽是拉拔制备超细导线的较好材料，拉拔制成的导线的表面十分较好，纯度极高；这种导线可用在钽电容器中。我们可对这些导线的化学、电气和机械特性进行控制，使它们达到较高的精度等级。因此，通过我们的钽导线产品，客户能对部件特性进行定制，并使其始终处于稳定状态。此外，我们仍会对这些特性进行持续开发和完善。

异的耐受性和冷锻性

异的耐受性以及出色的成型性能和焊接性，这些都使钽成为制造热交换器的不错材料。我们的钽热交换器的稳定性尤为突出，对多种侵入物具有卓越的耐受性。此外，凭借在钽金属加工领域内的多年经验，我们还能制造出尺寸复杂的产品，从而精度满足您的要求。

纯钽或钽合金？

在所有相关应用中，我们制备的钽均拥有较好的性能表现。通过添加各种合金，我们可控制以下各种特性：

• 物理特性（如熔点、蒸汽压、密度、导电率、热导率、热膨胀性和热容）
• 机械特性（如强度、断裂性和延展性）
• 化学特性（如耐腐蚀性和浸蚀性）
• 可加工性（如机加工性、成型性能和焊接性）
• 结构和再结晶特性（如再结晶温度、脆化倾向性、老化效应和粒度）

其它特性：通过我们自身的定制制造工艺，我们可将钽的其它特性调整为多个数值。结果：具有不同特性的两种不同的钽制变体和合金，能够精度满足预期应用的要求。

材料名称		化学成份（重量占比）
烧结质量 S	烧结质量级钽（TaS） 电容质量级钽（TaK） 微粒稳定级钽（TaKS） Ta 2.5Wta Ta 10W	>99.95 >99.95 >99.90 2.5 % W 10 % W
熔化质量 M	熔化质量级钽	> 99,95

烧结质量级钽 (TaS)。

纯烧结质量级钽和纯熔化质量级钽具有以下相同特性：

• 较高熔点，2996℃
• 异的冷锻性
• 再结晶温度在 900℃ 和 1450 °C 之间（取决于变形程度和纯度）
• 对水溶液和金属熔体具有异的耐受性
• 超导电性
• 良好的生物适应性

需要进行特别棘手的工作时，我们的烧结质量级钽产品能为您解决难题：由于采用了粉末冶金生产工艺，烧结质量级钽(TaS)产品的粒度和纯度均特别异。因此，钽材料非常易于加工，且凭借其异的表面质量和稳固的机械特性而于其他材料。

在电容器中使用时，建议采用表面质量(TaK)特别高的钽变体。在钽电容器中，这种类型的钽以导线形式进行使用。仅当使用不存在表面缺陷和杂质的导线时，较高的电容、较低的漏电流和耐受性才能得到保证。

熔化质量级钽（TaM）

有时并不需要采用额定质量等级。与烧结质量级钽相比，熔化质量级钽 (TaM) 的制造通常更加经济，并仍能为很多应用提供足够的质量。然而，与烧结质量级钽相比，这种材料在细粒度和同质性方面都略逊一筹。请与我们联系，我们很高兴为您提供咨询服务。

粒度稳定级钽（TaKS）

我们向烧结质量级和粒度稳定级钽中加入硅。硅的作用在于，即使在高温条件下，仍能防止粒度增加。如此一来，即使在额定操作温度条件下，我们的钽产品仍具有适用性。即使在额定温度达到约2000℃的情况下进行退火，其所具有的细粒微观结构仍可保持稳定性。该工艺可确保材料具有异的机械特性，例如其延展性和强度仍可保持完整无损。由粒度稳定级钽制成的导线或板材不仅能较好地烧结到钽质正极上，还能较好地适用于高温炉制造领域的各种应用。

钽钨（TaW）具有良好的机械特性和异的耐腐蚀性，因此于其他材料。我们向纯钽中添加了2.5%至10%（质量百分比）的钨。虽然与纯钽相比，由此制成的合金的强度高达前者的1.4倍，但其在高达 1600℃ 的条件下仍易于加工。因此，在化工设备制造领域，我们的钽钨（TaW）产品特别适用于制造热交换器和加热元件。

全能冠军。钽的材料特性。

钽属于耐高温金属族。与铂的熔点(1,772℃)相比，耐高温金属的熔点更高。将单原子约束在一起的能量特别高。耐高温金属的高熔点与低蒸汽压相互联系在一起。此外，耐高温金属还具有高密度和低热膨胀系数的特征。

在元素周期表中，钽与钨位于同一周期内。与钨相似，钽也是一种高密度金属，其密度高达16.6g/cm3。然而与钨有所不同，在氢气环境下进行加工时，钽在加工过程中会出现脆化现象。因此，我们在高度真空环境下生产这种材料。

钽在耐高温金属中设计具耐受性，这一点毋庸质疑。其对所有的酸碱均具有耐受性，并具有一系列非常特殊的属性：

特性
原子序数		73
原子质量		180.95
熔点		2,996 °C / 3,269 K
沸点		5,458 °C / 5,731 K
原子体积		1.80 · 10-29 [m3]
蒸汽压	1800 °C时 2200 °C时	5 · 10-8 [Pa] 7 · 10-5 [Pa]
20 ℃ (293 K)时密度		16.65 [g/cm3]
晶体结构		体心立方
晶格常数		330 [pm]
20 ℃ (293 K)时硬度	变形硬度  再结晶硬度	120 - 220 [HV10] 80 - 125 [HV10]
20 ℃ (293 K)时弹性模量		186 [GPa]
泊松数		0.35
20 ℃ (293 K)时线性膨胀系数		6.4 · 10-6 [m/(m·K)]
20 ℃ (293 K)时导热性		57.5 [W/(m·K)]
20 ℃ (293 K)时比热		0.14 [J/(g·K)]
20 ℃ (293 K)时导电性		8 · 106 [1/(Ω·m)]
20 ℃ (293 K)时电阻		0.125 [(Ω·mm2)/m]
20 ℃ (293 K)时声音传播速度	纵波  横波	4100 [m/s] 2900 [m/s]
电子溢出功		4.3 [eV]
热中子俘获截面		2.13 · 10-27 [m2]
再结晶温度（退火时间：1小时）		900 - 1450 °C
超导性（转移温度）		< -268.65 °C / < 4.5 K

热物理特性

耐高温金属通常具有热膨胀系数较低，密度却相对较高的特征。钽亦如此。虽然与钨和钼相比，钽的热导率更低，但与其他很多金属相比，这种材料的热膨胀系数更高。

钽的热金属特性随温度变化。下图显示的是设计重要变量的曲线图：

 

 

机械特性

即使有少量的氧气、氮气、氢气及碳等成分溶解在钽的缝隙中，其仍能导致钽的机械性能发生改变。此外，采用的金属粉末的纯度、生产工艺（烧结或熔解质量级）、冷加工程度和热处理类型亦可对机械特性造成影响。

钽具有与钨和钼相似的体心立方晶体结构。在-200℃条件下，其“脆性-延展性”的转移温度远低于室温。因此，该重金属非常易于加工。虽然其抗拉强度和硬度在冷加工情况下发生增长，但同时又导致其断裂伸长率下降。尽管这种材料失去了延展性，但是并未脆化。

与钨相比，这种材料的电阻更低，但与纯钼的电阻值相仿。为了提高其耐热性，我们将钽与耐高温金属（如钨）混合制成合金。

与钨和钼相比，钽的弹性模量更低，与纯铁相仿。随着温度的不断升高，弹性模量不断降低。

 

机械特性

由于具有较高的延展性，钽非常适用于成型工艺，如弯曲、冲压或深度拉拔。钽很难用于机加工工艺。其碎屑无法完全破碎。因此建议使用卷屑器。与钨和钼相比，钽具有异的焊接性。

您有关于难熔金属机械特性的相关问题吗？我们很高兴用我们的多年经验为您提供帮助。

化学行为

由于钽对所有类型的化学物质均具有耐受性，因此这种材料常可与贵金属相媲美。然而，从热力学角度考察，钽是一种碱金属，无法与多种元素形成稳定的化合物。暴露在空气中时，钽可形成非常致密的氧化层（Ta2O5），防止碱性物质侵入。因此，该氧化层使钽具有耐腐蚀性。

在室温条件下，仅有以下这些无机物可使钽丧失耐受性：浓硫酸、氟气、氟化氢、氢氟酸和含有氟离子的酸性溶液。此外，碱性溶液、熔化的氢氧化钠和氢氧化钾亦可对钽造成腐蚀。但与此相反，这种材料对氨水溶液具有耐受性。如果钽受到化学侵入，氢便会进入其金属晶格中，导致这种材料出现脆化现象。随着温度逐渐升高，钽的耐腐蚀性就会逐渐下降。

与很多溶液接触时，钽均表现出惰性。然而，如果将钽浸入混合溶液中，其耐腐蚀性就会减弱，虽然单个组分脱离出来立存在时，钽对其仍具有耐腐蚀性。对于有关腐蚀性的复杂论题，您是否存在疑问？在这一方面，我们拥有丰富经验和室内腐蚀性实验室，非常乐意为您提供帮助。

对水、水溶液和非金属的抗腐蚀性
水	< 150 ℃ 的热水	耐腐蚀
无机酸	盐酸，含量 < 30%，额定温度为 190℃ 硫酸，含量 < 98%，额定温度为 190℃ 硝酸，含量 < 65%，额定温度为 190℃ 氢氟酸，含量 < 60% 磷酸，含量 < 85%，额定温度为 150℃	耐腐蚀  耐腐蚀 耐腐蚀 不耐腐蚀 耐腐蚀
有机酸	醋酸，含量 < 100%，额定温度为 150℃ 草酸，含量 < 10%，额定温度为 100℃ 乳酸，含量 < 85%，额定温度为 150℃ 酒石酸，含量 < 20%，额定温度为 150℃	有耐腐蚀性有耐腐蚀性有耐腐蚀性有耐腐蚀性
碱液	氢氧化钠，含量 < 5%，额定温度为 100℃ 氢氧化钾，含量 < 5%，额定温度为 100℃ 氨溶液，含量 < 17%，额定温度为 50℃ 碳酸钠，含量 < 20%，额定温度为 100℃	有耐腐蚀性有耐腐蚀性有耐腐蚀性有耐腐蚀性
盐溶液	< 150℃的氯化铵  < 150℃的氯化钙  < 150℃的氯化铁 < 150℃的氯酸钾  < 150℃的体液  < 150℃的硫酸镁  < 150℃的硝酸钠  < 150℃的氯化锡	耐腐蚀 耐腐蚀 耐腐蚀 耐腐蚀 耐腐蚀 耐腐蚀 耐腐蚀 耐腐蚀
非金属	氟 氯，温度 < 150℃ 溴，温度 < 150℃ 碘，温度 < 150℃ 硫，温度 < 150℃ 磷，温度 < 150℃ 硼，温度 < 1000℃	不耐腐蚀 耐腐蚀 耐腐蚀 耐腐蚀 耐腐蚀 耐腐蚀 耐腐蚀

对于一系列金属熔体（如 Ag、Bi、Cd、Cs、Cu、Ga、Hg、K、Li、Mg、Na 和 Pb）而言，只要它们的含氧量较低，钽对它们均具有耐受性。然而，这种材料可受 Al、Fe、Be、Ni 和 Co 影响。

对金属熔体的抗腐蚀性
铝	不耐腐蚀	锂	< 1000 ℃时耐腐蚀
铍	不耐腐蚀	镁	有耐腐蚀性，温度 < 1,150℃
铅	< 1000 ℃时耐腐蚀	钠	< 1000 ℃时耐腐蚀
钙	< 500 ℃时耐腐蚀	镍	不耐腐蚀
铯	< 980℃ 时耐腐蚀	汞	< 600 ℃时耐腐蚀
铁	不耐腐蚀	银	< 1200 ℃时耐腐蚀
镓	有耐腐蚀性，温度 < 450℃	铋	< 900 ℃时耐腐蚀
钾	< 1000 ℃时耐腐蚀	锌	< 500 ℃时耐腐蚀
铜	< 1 300 ℃时耐腐蚀	锡	有耐腐蚀性，温度 < 260℃
钴	不耐腐蚀

碱性材料（如钽）接触贵金属材料（如铂）时，很快便可引起化学反应。因此，在钽与系统内存在的其他材料接触的情况下，应对其性能慎重考虑，特别是在高温条件下进行加工时。

钽与惰性气体不发生反应。因此，高纯度的惰性气体可用作保护性气体。但随着温度的不断升高，钽与氧气或空气发生剧烈反应，并可吸收大量氢气和氮气。从而导致这种材料出现脆化现象。在高度真空的环境中，对钽进行退火，便可排除这些杂质。在 800℃ 条件下，便可排除氢气；在1,700℃ 条件下，便可排除氮气。

对气体的抗腐蚀性
氧气和空气	< 300 ℃时耐腐蚀	水蒸汽	具有耐腐蚀性，温度 < 200℃
氢气	具有耐腐蚀性，温度 < 340℃	一氧化碳	< 1 100 ℃时耐腐蚀
氮气	< 700 ℃时耐腐蚀	二氧化碳	< 500 ℃时耐腐蚀
烃	< 800℃时耐腐蚀	惰性气体	耐腐蚀
氨气	< 700 ℃时耐腐蚀

钽在高温炉中的应用

在高温炉中，钽可与由耐高温氧化物或石墨制成的构件发生反应。在高温条件下，即使是非常稳定的氧化物，如铝、镁、氧化，锆，与钽接触之后也会减量。钽与石墨接触之后，可形成碳化钽，导致钽出现脆化现象。虽然钽常可顺利地与其他耐高温金属（如钼或钨）进行化合，其还可与六方氮化硼和氮化硅进行反应。

额定温度在1000℃ ~1600℃( 少数可达1700℃)的真空炉，加热元件材料可选择钼丝或钼片作为加热体；温度低于2200℃情况下，可选用难熔金属钽作为加热元件材料，钽的加工性能于钼，可以焊接，加工时边角料可以回收，但是不可在氢气气氛下使用，但是钽金属很昂贵，一般只在特殊情况下用作加热元件材料；钨是使用温度额定的难熔金属，温度可达2 400～2500 ℃，但由于钨片耐冲击力差，质地很脆，加工时易产生裂纹，因而成品率很低。

下表显示的是这种材料对耐热高温炉结构材料的耐腐蚀性。其中列明的极限温度适用于真空环境。如果使用保护性气体，这些温度降低约100 至 200 ℃。

钽对耐热高温炉结构材料的耐腐蚀性
氧化铝	< 1 900 ℃时耐腐蚀	钼	耐腐蚀
氧化铍	< 1 600 ℃时耐腐蚀	氮化硅	< 700 ℃时耐腐蚀
六方氮化硼	< 700 ℃时耐腐蚀	氧化钍	< 1 900 ℃时耐腐蚀
石墨	< 1000 ℃时耐腐蚀	钨	耐腐蚀
氧化镁	具有耐腐蚀性，温度 < 1,800℃	氧化锆	< 1 600 ℃时耐腐蚀

 

氢脆化
硫酸，含量 98%，温度为250℃	> 25℃时的氢原子
盐酸，含量 30%，温度为 190℃	氢气，温度为 350℃
氢氟酸	阴极极化，使用惰性不太强的溶解性材料

氢脆化的测量如下：

• 对金属进行电气绝缘
• 金属正极化（约 + 15 V）
• 在溶液中添加氧化剂
• 使用成型金属表面
• 与惰性更强的金属（如 Pt、Au、Pd、Rh 和 Ru）进行电气接触

在温度达800℃的高度真空环境中，对钽进行退火处理，可使已脆化的钽再生。

天然状态和制备

1820年，瑞典化学家安德斯•古斯塔法•埃克博格（Anders Gustav Ekeberg）次从铌铁矿中分离出五氧化二钽（Ta2O5）。他使用希腊神话中的一个人物坦塔罗斯（Tantalos）来对这种氧化物进行命名：坦塔罗斯 (Tantalus)（拉丁文）始终无法解除口渴，因为当他想喝水时，周围的水总会退去。与此相仿，氧化钽无法与任何酸发生反应。钽的化学符号Ta由琼斯•雅可比•贝里采乌斯 (JönsJakob Berzelius)于1814年提议使用。此外，贝里采乌斯还是位制出单体钽元素的人。然而，海因里希•罗斯 (Heinrich Rose)认为，按贝里采乌斯的方法制出的钽中的实际含钽量仅为50%。1844年，罗斯成功地证明钽和铌之间存在差异，它们是不同的元素。直至100年后，维尔纳•冯•博尔顿 (Werner von Bolton) 才使用钠还原七氟钽酸钾，设计终制出纯钽。

天然的钽设计常以钽铁矿石的形式存在，其中含有 (Fe,Mn)[(Nb,Ta)O3]2。当钽含量处于主导地位时，这样的矿石便被称为钽铁矿。如果铌含量高于钽含量，则将其称为钶铁矿或铌铁矿。世界上设计的钽矿床分布在澳大利亚、巴西和多个非洲国家。

人们使用多种方法来对这种矿石进行提炼，从而获得浓度约为70%的 (Ta,Nb)2O5。然后将所得的浓缩液溶解在氢氟酸和硫酸的混合溶液中，接着通过液体萃取工艺，将生成的复合氟化物 [TaF7]转化为有机相。再将有机相从水相中分离出来，之后使用氟化氢钾，将钽从有机相中分离出来。这一过程中会产生七氟钽酸钾 (K2TaF7)。设计终针对通过这种方法生成的钽化合物，按如下化学反应，使用钠进行还原，从而制出纯金属钽。