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关于钽的事实:应用和用途

钽 (Ta) 是现代冶金领域的无名英雄。 1802 年,瑞典化学家安德斯·埃克伯格 (Anders Ekeberg) 首次发现了这种多功能金属,多年来,它已成为众多行业的必需品。

原始钽在自然界中很少出现。相反,它通常存在于矿石铌钽铁矿(通常称为钶钽铁矿)中。提取后,纯钽是一种坚硬的蓝灰色有光泽金属。

自发现以来,钽已被用于多种应用。在 21 世纪,它已成为电子行业的关键元素,超过 75% 的电子产品都含有某种形式的钽。特别是,工程师已经能够利用钽的一些特性来使电容器和其他组件更小、更高效。

钽的性质

钽有几个独特的特性,导致其在 21 世纪的使用增加。它是一种高度稳定的金属,在低于 302 °F (159 °C) 的温度下几乎不会发生化学降解。此外,当它与空气和湿气接触时,它表现出高水平的耐腐蚀性。

与大多数金属一样,钽在暴露于大气中时会形成薄而致密的保护性氧化层 (Ta2O5)。该氧化层牢固地粘附在金属表面,作为保护底层金属免受进一步腐蚀的屏障。

钽属于一类被称为难熔金属的金属,其特点是具有很强的耐热性和耐磨性。它的熔点为 5,463 °F (2,996 °C),在所有金属中排名第四。

在机械性能方面,钽具有很高的延展性,使其适用于弯曲、冲压和压制等工艺。当与其他金属结合时,它可以生产出强度更高、熔点更高的合金。

钽的常见用途

钽通常用于需要提高耐热性、耐腐蚀性和耐化学性的应用中。以下是常用形式的钽及其最常见用途的列表。

  1. 薄板 – 钽的高熔点使其成为高温应用的理想选择。以片状形式,它通常用于柱、容器、储罐、热交换器和真空炉部件的内衬。薄板也可用于防腐覆层、修复和加固现有的
  2. 棒材/线材 – 钽还以其生物相容性而闻名。换句话说,它是一种不受体液影响的无刺激性元素。这种特性使钽丝成为假肢植入物和其他医疗设备的流行材料。此外,钽丝常用于真空炉加热元件、氯化器弹簧、灯泡元件和化学加工设备。
  3. 粉末 – 钽以其粉末形式用于生产电路、电容器和电阻器,主要是因为其卓越的电容使其每克能够容纳比其他材料更多的电荷。这使得开发更小的电气部件成为可能,进而可以开发更小的电气设备。
  4. 管子 – 由于具有更高的耐腐蚀性,钽管通常用于化学、石化和制药行业,用于处理可能削弱或破坏其他金属的化合物。立柱、烟囱和管道只是这些行业中由钽管制成的部分产品。
  5. 条和箔 – 与板材类似,钽带和箔可用作真空炉和隔热应用中的衬里。也可以深拉薄钽条以制造坩埚、杯子和其他惰性实验室设备。

钽的物理和一般特性

  1. 元素类别 – Transition Metals
  2. 阶段 – Solid
  3. 象征 – Ta
  4. 数字 – 73
  5. 性病原子量 – 180.94788
  6. 晶体结构 – 以体为中心的立方体
  7. 熔点温度 – 5463° F, 3017° C, 3290 K
  8. 沸点温度 – 9856° F, 5458° C, 5731 K
  9. 电阻率 – 20° C, 131 nΩ•m
  10. 导热系数 – 300 K,57.5 W•m−1•K−1
  11. 热膨胀 – 25°C,6.3 µm•m−1•K−1

标准规格

  1. 钽锭 – ASTM B364
  2. 钽棒和线材 – ASTM B365
  3. 钽管 – ASTM B521
  4. 钽板、板、带和箔 – ASTM B708
  5. 医用级钽 – ASTM F560

常见钽合金(UNS 代码)

  1. 非合金钽(EB 熔化) – R005200
  2. 非合金钽(粉末冶金级) – R05400
  3. 钽 2.5% 钨 – R05252
  4. 钽 10% 钨 – R05255
  5. 钽 7.5% 钨 – Spring Grade
  6. 晶粒稳定 – Furnace Grain

商业级 ASTM 钽纯度

  1. 99.5% 纯 3N5
  2. 99.9% 纯 4N
  3. 99.995% 纯 4N5
  4. 99.999% 纯 5N

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