Tantaalikarbidi

Tantaalikarbidi (TaC) on epäorgaaninen yhdiste ja tantaalin karbidi. Aine on erittäin kovaa ja sitä käytetään työkalujen terissä.

Rakenne ja ominaisuudet
Rakenteeltaan ja ominaisuuksiltaan tantaalikarbidi muistuttaa huomattavasti niobiumkarbidia. Tantaalin ja hiilen yhdisteellä on kaksi faasia: ditantaalikarbidi ja tantaalikarbidi, joiden koostumusta voidaan kuvata kaavoilla Ta2C ja TaC. Näistä ainoastaan tantaalikarbidilla on merkittävää käyttöä. Tantaalikarbidi ei ole täysin stoikiometrinen ja sen koostumus vaihtelee rakenteesta TaC0,73 lähes stoikiometriseen. Tantaalikarbidilla on pintakeskeinen kuutiollinen alkeiskoppi.

Tantaalikarbidi liukenee ainoastaan väkevän typpihapon ja vetyfluoridin seokseen. Hapen läsnä ollessa se hapettuu yli 800 °C lämpötiloissa tantaalipentoksidiksi. Muuten se on kemiallisesti hyvin inertti.

Valmistus
Tantaalikarbidia valmistetaan kuumentamalla tantaalipentoksidin ja hiilen välisellä reaktiolla 1 700 °C lämpötilassa. Tantaalikarbidia voidaan valmistaa kuumentamalla tantaalipentoksidia hiilen kanssa. Hieman epäpuhtaampaa tuotetta saadaan kuumentamalla ferrotantaalia tai tantaalia sisältävää romua hiilen kanssa.
Ta2O5 + 7 C → 2 TaC + 5 CO
Yhdistettä voidaan valmistaa myös kemiallisella kaasufaasipinnoituksella. Tällöin reaktion lähtöaineina käytetään tantaalimetallia ja metaania tai tantaalitetrakloridia, kloorimetaania ja vetyä. Kloridia käytettäessä tarvitaan alhaisempi lämpötila.
Ta + CH4 → TaC + 2 H2
TaCl4 + CH3Cl + H2 → TaC + 5 HCl

Käyttö
Tantaalikarbidia käytetään muiden karbidien tavoin parantamaan metallien kemiallista ja sään kestävyyttä sekä kovuutta. Tantaalikarbidin lisääminen teräkseen parantaa erityisesti materiaalin kovuutta korkeissa lämpötiloissa. Yleensä yhdistettä käytetään muiden karbidien, kuten niobiumkarbidin, volframikarbidin ja titaanikarbidin kanssa. Tantaalikarbidia käytetään myös valmistettaessa metallista tantaalia.

Lähteet

Karbidit
Tantaaliyhdisteet