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        材料特性
        金屬中的耐腐蝕之王-鉭

        鉭元素概述

        鉭元素概述

        化學符號Ta,鋼灰色金屬,在元素周期表中屬VB族,原子序數73,原子量180.9479,體心立方晶體,常見化合價為+5。

        鉭是由瑞典化學家??素惱?/span> (A.G.Ekeberg)在1802年發現的,按希臘神話人物Tantalus(坦塔羅斯)的名字命名為tantalum。1903年德國化學家博爾頓(W.von Bolton)首次制備了塑性金屬鉭用作燈絲材料。1940年大容量的鉭電容器出現,并在軍用通信中廣泛應用。第二次世界大戰期間,鉭的需要量劇增。50年代以后,由于鉭在電容器、高溫合金、化工和原子能工業中的應用不斷擴大,需要量逐年上升,促進了鉭的提取工藝的研究和生產的發展。中國于60年代初期建立了鉭的冶金工業。

        鉭的硬度較低,并與含氧量相關,普通純鉭,退火態的維氏硬度僅有140HV[1]  。它的熔點高達2995℃,在單質中[1] ,僅次于碳,鎢,錸和鋨,位居第五。鉭富有延展性,可以拉成細絲式制薄箔。其熱膨脹系數很小。每升高一攝氏度只膨脹百萬分之六點六。除此之外,它的韌性很強,比銅還要優異。

        鉭的化學性質

        鉭還有非常出色的化學性質,具有極高的抗腐蝕性,無論是在冷和熱的條件下,對鹽酸、濃硝酸及“王水”都不反應。但鉭在熱的濃硫酸中能被腐蝕,在150℃以下,鉭不會被濃硫酸腐蝕,只有在高于此溫度才會有反應,在175度的濃硫酸中1年,被腐蝕的厚度為0.0004毫米,將鉭放入200℃的硫酸中浸泡一年,表層僅損傷0.006毫米。在250度時,腐蝕速度有所增加,為每年被腐蝕的厚度為0.116毫米,在300度時,被腐蝕的速度則更加快,浸泡1年,表面被腐蝕1.368毫米。在發煙硫酸(含15%的SO3)腐蝕速度比濃硫酸中更加嚴重,在130度的該溶液里浸泡1年,表面被腐蝕的厚度為15.6毫米。鉭在高溫下也會被磷酸腐蝕,但該反應一般在150度以上才發生,在250度的85%的磷酸中,浸泡1年,表面被腐蝕20毫米,另外,鉭在氫氟酸和硝酸的混酸中能迅速溶解,在氫氟酸中也能被溶解。但是鉭更害怕強堿,在110度40%濃度的燒堿溶液里,鉭會被迅速溶解,在同樣濃度的氫氧化鉀溶液中,只要100度就會被迅速溶解。除上面所述情況外,一般的無機鹽在150度以下一般不能腐蝕鉭。實驗證明,鉭在常溫下,對堿溶液、氯氣、溴水、稀硫酸以及其他許多藥劑均不起作用,僅在氫氟酸和熱濃硫酸作用下有所反應。這樣的情況在金屬中是比較罕見的。

        但高溫下,鉭表面的氧化膜被破壞,因此能與多種物質反應,常溫下鉭能與氟反應。在150度時,鉭對氯溴碘均呈惰性,在250度時,鉭對干燥的氯氣仍然有抗腐蝕能力,在含有水蒸氣的氯氣中加熱到400度,仍然能保持光亮,在500度則開始被腐蝕,在300度以上鉭與溴反應,對碘蒸汽則當溫度達到赤熱之前均呈惰性。氯化氫在410度時和鉭反應,生產五氯化物,溴化氫則在375度與鉭反應。當加熱到200度或者更低的溫度下,S能與Ta作用,碳及烴類在800-1100度與鉭作用。

        元素應用

        鉭所具有的特性,使它的應用領域十分廣闊。在制取各種無機酸的設備中,鉭可用來替代不銹鋼,壽命可比不銹鋼提高幾十倍。此外,在化工、電子、電氣等工業中,鉭可以取代過去需要由貴重金屬鉑承擔的任務,使所需費用大大降低。鉭被制造成了電容裝備到軍用設備中。美國的軍事工業異常發達,是世界最大軍火出口商。世界上鉭金屬的產量一半被用在鉭電容的生產上,美國國防部后勤署則是鉭金屬最大的擁有者,曾一度買斷了世界上三分之一的鉭粉。


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