Tantalcarbid

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 25. maj 2020; checks kræver 3 redigeringer .

Tantalcarbid
Generel
Systematisk navn	tantal monocarbid
Traditionelle navne	tantalcarbid
Chem. formel	TaC
Fysiske egenskaber
Stat	solid
Molar masse	192,96 g/ mol
Massefylde	14,4 g/cm³
Termiske egenskaber
Temperatur
•  smeltning	3880°C
•  kogning	5500°C
Mol. Varmekapacitet	32,5 J/(mol K)
Varmeledningsevne	22,2 W/(m K)
Klassifikation
Reg. CAS nummer	12070-06-3
Reg. EINECS nummer	235-118-3
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.

Tantalcarbid er en kemisk forbindelse af tantalmetal og kulstof med formlen TaC. Den har et bredt homogenitetsområde, som er 41,5−49,5 at.% kulstof, hvilket svarer til forbindelserne henholdsvis TaC 0,73 og TaC 0,96 [1] .

Henter

Tantalcarbid kan opnås på en af ​​følgende måder [2] .

• Reduktion af tantaloxid med kulstof efterfulgt af dannelse af carbid:

Genvinding af Ta 2 O 5 og efterfølgende dannelse af tantalcarbid udføres ved temperaturer på 1400-1600 °C i brint eller i vakuum. Kilden til kulstof er sod .

• Direkte mætning af tantal med kulstof:

I dette tilfælde ligner teknologien til opnåelse af tantalcarbid den ovenfor præsenterede metode, kun i denne metode erstattes oxidet med metallisk tantal. En variation af denne metode er fremstillingen af ​​tantalcarbid i en grafitdigel indeholdende tantal-, kulstof- og aluminiumsmelte eller andre jerngruppemetaller i stedet for aluminium ved temperaturer op til 2000 °C. Det resulterende produkt behandles med en syre for at opløse de dannede aluminium- eller jernbiproduktcarbider.

• Dampaflejring:

Metoden er baseret på processen med reduktion af tantalpentachlorid på overfladen af ​​et wolfram- eller carbonfilament til tantal, som interagerer med et kulbrintemedium ved temperaturer fra 2000 °C til 2930 °C.

• Reduktion af smeltning af tantalholdige slagger:

Reduktionen og karbidiseringen af ​​tantal sker på grund af tilsætning af kulstof til slaggen med et stort overskud og i nærvær af jern. Det resulterende carbid isoleres kemisk.

Fysiske egenskaber

Tantalcarbid er et lys til mørkebrunt materiale. Det har et kubisk NaCl - gitter , rumgruppe Fm3m , med en gitterperiode a = 0,4456 nm.

• Elektrisk resistivitet 42,1 μΩ•cm
• Superleder ved 10,1 K
• Lineær termisk udvidelseskoefficient 6,6-7,09• 10-6 1/K (25-1000 °C)
• Mikrohårdhed 18 GPa
• Elastikmodul 285 GPa [1] [3]

Kemiske egenskaber

Tantalcarbid er en kemisk stabil forbindelse ved stuetemperatur med hensyn til svovlsyre , saltsyre , orthophosphorsyre , salpetersyre , oxalsyre og de fleste blandinger deraf. Uopløseligt i 20% natriumhydroxidopløsning . Opløsningen af ​​det meste af forbindelsen sker i kogende svovlsyre, orthophosphorsyre og i blandinger af natriumhydroxid og bromvand , natriumhydroxid og hydrogenperoxid , svovlsyre og orthophosphorsyre ved temperaturer fra 105 °C med dannelse af et bundfald af salte.

Tantalcarbid er fuldstændig opløseligt i en blanding af hydrogenfluorid og salpetersyre.

Startende fra 800 °C interagerer det med oxygen og danner Ta 2 O 5 [3] .

Ansøgning

Tantalcarbid er en del af TTK hårde legeringer , hvis indhold kan være fra 3% til 17%. Tilsætningen af ​​tantalcarbid holder skærkanten skarp og reducerer tendensen til at svejse spåner til fræseren. Det hjælper også med at reducere kornstørrelsen af ​​karbider [4] .

Det høje smeltepunkt og modstandsdygtighed over for smeltede metaller gør det muligt at anvende tantalcarbid som beklædning til digler til smeltning af ildfaste metaller, fordampere til aluminium og zink og varmeelementer til højtemperatur elektriske ovne [2] .

Tantalkarbidbelægninger bruges til at beskytte stålforme under trykstøbning af aluminium og dets legeringer [5] .

Noter

1. ↑ 1 2 Samsonov GV Fysisk materialevidenskab om karbider. - Naukova Dumka, 1974. - S. 79-397. — 454 s.
2. ↑ 1 2 Kosolapova T. Ya. Carbides . - Metallurgi, 1968. - S.  300 .
3. ↑ 1 2 Samsonov G. V., Vinitsky I. M. Ildfaste forbindelser (referencebog). - Metallurgi, 1976. - S. 560.
4. ↑ Kieffer R., Benezovsky F. Hårde legeringer . - Metallurgi, 1971. - S.  48 -50. — 392 s.
5. ↑ E. Mart´ınez, U. Wiklund, J. Esteve, F. Montalà, LL Carreras. Tribologisk ydeevne af TiN-understøttet molybdæn- og tantalcarbid-belægninger i slid og glidende kontakt // Wear - 2002. - Vol. 253, nr. 11-12. - S. 1182-1187.