Carbură de tantal

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 25 mai 2020; verificările necesită 3 modificări .

Carbură de tantal
General
Nume sistematic	monocarbură de tantal
Nume tradiționale	carbură de tantal
Chim. formulă	TaC
Proprietăți fizice
Stat	solid
Masă molară	192,96 g/ mol
Densitate	14,4 g/cm³
Proprietati termice
Temperatura
•  topirea	3880°C
•  fierbere	5500°C
Mol. capacitate termică	32,5 J/(mol K)
Conductivitate termică	22,2 W/(m K)
Clasificare
Reg. numar CAS	12070-06-3
Reg. numărul EINECS	235-118-3
Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel.

Carbura de tantal este un compus chimic de metal de tantal și carbon cu formula TaC. Are o gamă largă de omogenitate, care este de 41,5−49,5 at.% carbon, care corespunde compuşilor TaC 0,73 şi TaC 0,96 , respectiv [1] .

Obținerea

Carbura de tantal poate fi obținută într-unul din următoarele moduri [2] .

• Reducerea oxidului de tantal cu carbon urmată de formarea de carbură:

Recuperarea Ta 2 O 5 și formarea ulterioară a carburii de tantal se realizează la temperaturi de 1400-1600 °C în hidrogen sau în vid. Sursa de carbon este funinginea .

• Saturația directă a tantalului cu carbon:

În acest caz, tehnologia de obținere a carburii de tantal este similară cu metoda prezentată mai sus, doar că în această metodă oxidul este înlocuit cu tantal metalic. O variație a acestei metode este producerea de carbură de tantal într-un creuzet de grafit care conține tantal, carbon și aluminiu topit sau alte metale din grupa fierului în loc de aluminiu, la temperaturi de până la 2000 °C. Produsul rezultat este tratat cu un acid pentru a dizolva carburile subproduse de aluminiu sau fier formate.

• Depunerea de vapori:

Metoda se bazează pe procesul de reducere a pentaclorurii de tantal la suprafața unui filament de tungsten sau carbon la tantal, care interacționează cu un mediu de hidrocarburi la temperaturi de la 2000 °C la 2930 °C.

• Reducerea topirii zgurii care conțin tantal:

Reducerea și carburarea tantalului se produce datorită adăugării de carbon la zgură cu un exces mare și în prezența fierului. Carbura rezultată este izolată chimic.

Proprietăți fizice

Carbura de tantal este un material de culoare maro deschis până la închis. Are o rețea cubică de tip NaCl , grup spațial Fm3m , cu o perioadă rețelei a = 0,4456 nm.

• Rezistivitate electrică 42,1 μΩ•cm
• Supraconductor la 10,1 K
• Coeficientul de dilatare termică liniară 6,6-7,09• 10-6 1/K (25-1000 °C)
• Microduritate 18 GPa
• Modulul elastic 285 GPa [1] [3]

Proprietăți chimice

Carbura de tantal este un compus stabil din punct de vedere chimic la temperatura camerei în ceea ce privește acizii sulfuric , clorhidric , ortofosforic , azotic , oxalic și majoritatea amestecurilor acestora. Insolubil în soluție de hidroxid de sodiu 20% . Dizolvarea majorității compusului are loc în fierbere acizi sulfuric, ortofosforic și în amestecuri de hidroxid de sodiu și apă brom , hidroxid de sodiu și peroxid de hidrogen , acizi sulfuric și ortofosforic la temperaturi de la 105 ° C cu formarea unui precipitat de săruri.

Carbura de tantal este complet solubilă într-un amestec de acid fluorhidric și acid azotic.

Începând de la 800 °C, interacționează cu oxigenul pentru a forma Ta 2 O 5 [3] .

Aplicație

Carbura de tantal este o parte a aliajelor dure TTK , al căror conținut poate fi de la 3% la 17%. Adăugarea de carbură de tantal menține muchia de tăiere ascuțită și reduce tendința de a suda așchii la tăietor. De asemenea, ajută la reducerea mărimii granulelor carburilor [4] .

Punctul de topire ridicat și rezistența la metalele topite fac posibilă utilizarea carburei de tantal ca căptușeală pentru creuzetele pentru topirea metalelor refractare, evaporatoare pentru aluminiu și zinc și elemente de încălzire pentru cuptoare electrice de înaltă temperatură [2] .

Acoperirile cu carbură de tantal sunt folosite pentru a proteja matrițele din oțel în timpul turnării sub presiune a aluminiului și aliajelor acestuia [5] .

Note

1. ↑ 1 2 Samsonov GV Știința materialului fizic al carburilor. - Naukova Dumka, 1974. - S. 79-397. — 454 p.
2. ↑ 1 2 Kosolapova T. Ya. Carburi . - Metalurgie, 1968. - S.  300 .
3. ↑ 1 2 Samsonov G. V., Vinitsky I. M. Compuși refractari (carte de referință). - Metalurgie, 1976. - S. 560.
4. ↑ Kieffer R., Benezovsky F. Aliaje dure . - Metalurgie, 1971. - S.  48 -50. — 392 p.
5. ↑ E. Mart´ınez, U. Wiklund, J. Esteve, F. Montalà, LL Carreras. Performanța tribologică a acoperirilor de molibden și carbură de tantal suportate de TiN la abraziune și contact de alunecare // Wear - 2002. - Vol. 253, nr. 11-12. - P. 1182-1187.