钽是一种稀有金属,在地壳中的含量为0.0002%,在自然界中常与铌共存。主要矿物有钽铁矿、细晶石等。钽有两种天然同位素:钽180、181。
钽为黑灰色金属,有延展性,熔点2996°C,沸点5425°C,密度16.6克/厘米3,金属钽具有体心立方结构。
钽的化学性质特别稳定,常下除氢氟酸外不受其它无机酸碱的侵蚀;高下能溶于浓硫酸、浓磷酸和强碱溶液中;金属钽在氧气流中强烈灼烧可得五氧化二钽;常下能与氟反应;高下能与氯、硫、氮、碳等单质直接化合。
2、钽的产品分类
(1)钽用于制作钽电容器:钽粉、钽丝是制作钽电容器的关键材料,钽电容器是最优秀的电容器。铌亦可制作电容器。
(2)钽用于制作耐高钽制品:钽能耐高,强度和刚度良好,是制作真空高炉用发热部件、隔热部件和装料器皿的优质材料。
(3)钽铌用于制作耐腐蚀钽铌制品:钽铌是优质耐酸碱和液态金属腐蚀的材料,在化学工业中可用于制作蒸煮器、加热器、冷却器、各种器皿器件等。
(4)钽铌在航空航天工业中的应用:用于制作航空航天飞机、火箭、潜艇等的发动机部件,如燃烧室、燃烧导管、涡轮泵等。如WC-103 Nb-Hf-Ti高铌基合金是优质宇航用材料,用作火箭加速器喷管、宇宙飞船推进加力装置和喷管阀门等。
(5)钽用于制作穿甲弹的衬件:该项应用目前主要在美国,是导弹的一种,如TOW2B导弹。
(6)碳化钽作硬质合金的添加剂:硬质合金主要用作刀具、工具、模具和耐磨耐蚀结构部件,添加TaC可提高其硬度、强度、熔点等性能。NbC亦可此用,性能次于TaC。
(7)铌是钢铁的主要添加剂。添加铌的微合金钢,使钢材晶粒细化,可提高钢的强度和韧性,75%左右的铌应用于该领域。
(8)铌用作超导材料:Nb-Ti合金是当今应用最广、用量最大的超导材料,如Nb47Ti,在高能物理中有重要应用,是大型强子对撞机、重离子对撞机等高能粒子加速器首选的实用超导材料;Nb3Sn是仅次于Nb-Ti的实用超导材料。
(9)氧化钽、氧化铌是制作钽铌人工晶体的原料:Ta2O5、Nb2O5是制作LT、LN等晶体的原料,LT、LN是重要的压电、热电和非线性光学材料,在激光和微声表面波等技术领域中有重要用途。
(10)铌在原子能工业中的应用:Nb的中子俘获截面小,热导率和强度高,在原子能反应堆中用作核燃料包套材料、核燃料合金添加剂、热交换器结构材料。
(11)其它应用:阴极溅射钽涂层、高真空吸气泵钽活性材料、Nb2O5和Ta2O5作光学玻璃改性剂和化工催化剂、Ta、Nb在医疗器械和工艺美术品中的应用等。