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钽：原子序数 73，原子量180.9479，元素名来源于古希腊神话中宙斯之子的名字。1802年瑞典化学家厄克贝里再钽铁矿中发现这一元素，1903年俄国化学家博 尔顿分离出纯钽。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。

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目录

• 1 概述
• 2 性质
• 3 发现
• 4 特性
• 5 性质

• 1 概述
• 2 性质
• 3 发现
• 4 特性
• 5 性质
• 6 资源
• 7 制取
• 8 用途
• 9 钽合金
• 10 参考资料
• 
  

钽

钽 - 概述

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，常温下除氢氟酸外不受其它无机酸碱的侵蚀；高温下能溶于浓硫酸、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；常温 下能与氟反应；高温下能与氯、硫、氮、碳等单质直接化合。钽最早用于制灯丝，后被钨丝代替；化学工业中钽用于制造耐酸设备；由于钽不被人体排斥，可用作修 复骨折所需的金属板、螺钉等，还用于制造外科刀具和人造纤维的拉线模等。

钽 - 性质

元素符号： Ta

原子序数： 73

相对原子质量：(12C = 12.0000)

钽

原子体积：(立方厘米/摩尔)：0.90

元素在海水中的含量:(ppm)：.000002

地壳中含量：（ppm）：2

氧化态：Main Ta+5

Other Ta-3, Ta-1, Ta+1, Ta+2, Ta+3, Ta+6

晶体结构：晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞含有2个金属原子。

晶胞参数：

a = 330.13 pm

b = 330.13 pm

c = 330.13 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

莫氏硬度：6.5

声音在其中的传播速率：（m/S） 3400

电离能 (kJ /mol)

M - M+ 761

M+ - M2+ 1500

M2+ - M3+ 2100

M3+ - M4+ 3200

M4+ - M5+ 4300

钽 - 发现

发现人：1802年由AG Ekeberg （瑞典，乌普萨拉）发现。

来源：主要存在于钽铁矿中，同铌共生。

钽 是由瑞典化学家埃克贝里（A.G.Ekeberg）在1802年发现的，按希腊神话人物Tantalus（坦塔罗斯）的名字命名为tantalum。 1903年德国化学家博尔顿（W.von Bolton）首次制备了塑性金属钽，用作灯丝材料。1940年大容量的钽电容器出现，并在军用通信中广泛应用。第二次世界大战期间，钽的需要量剧增。 50年代以后，由于钽在电容器、高温合金、化工和原子能工业中的应用不断扩大，需要量逐年上升，促进了钽的提取工艺的研究和生产的发展。中国于60年代初 期建立了钽的冶金工业。

钽 - 特性

钽的质地十分坚硬，硬度可以达到6-6.5。它的熔点高达2996℃ ，仅次于钨和铼，位居第三。钽富有延展性，可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小，每升高一摄氏度只膨胀百分之六点六。除此之外，它的韧性很强，比铜还要优异。

钽 还有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性。无论是在冷和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及“王水”都不反应。将钽放入200℃的硫酸中浸泡一年，表层仅损 伤0.006毫米。实验证明，钽在常温下，对碱溶液、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂均不起作用，仅在氢氟和热浓硫酸作用下有所反应。这样的情况在金 属中是比较罕见的。钽所具有的特性，使它的应用领域十分广阔。在制取各种无机酸的设备中，钽可用来替代不锈钢，寿命可比不锈钢提高几十倍。此外，在化工、 电子、电气等工业中，钽可以取代过去需要由贵重金属铂承担的任务，使所需费用大大降低。 钽被制造成了电容装备到军用设备中。美国的军事工业异常发达，是世界最大军火出口商。世界上钽金属的产量一半被用在钽电容的生产上，美国国防部后勤署则是 钽金属最大的拥有者，曾一度买断了世界上三分之一的钽粉。

钽 - 性质

钽 在低于150℃的条件下，是化学性质最稳定的金属之一。与钽能起反应的只有氟、氢氟酸、含氟离子的 酸性溶液和三氧化硫。在室温下与浓碱溶液反应，并且溶于熔融碱中。致密的钽在200℃开始轻微氧化，在280℃时明显氧化。钽有多种氧化物，最稳定的是五 氧化二钽。钽和氢在250℃以上生成脆性固溶体和金属氢化物。在800-1200℃的真空下，氢从钽中析出，钽又恢复塑性。钽和氮在300℃左右开始反应 生成固溶体和氮化合物；在高于2000℃和高真空下，被吸收的氮又从钽中析出。钽与碳在高于2800℃下以三种物相存在：碳钽固溶体、低价碳化物和高价碳 化物。钽在室温下能与氟反应，在高于250℃时能与其他卤素反应，生成卤化物。

钽 - 资源

钽 和铌的物理化学性质相似，故多共生于自然界的矿物中。已查明的世界钽的储量（以钽计）约为134000短吨，扎伊尔占首位。1979年世界钽矿物的产量 （以钽计）为788短吨（1短吨=907.2公斤）。中国钽的储量，1993年为83470吨，当年的产量18.027吨。

钽 - 制取

钽 铌矿中常伴有多种金属，钽冶炼的主要步骤是分解精矿，净化和分离钽、铌，以制取钽、铌的纯化合物，最后制取金属。矿石分解可采用氢氟酸分解法、氢氧化钠熔 融法和氯化法等。钽铌分离可采用溶剂萃取法（常用的萃取剂为甲基异丁酮、磷酸三丁酯、仲辛醇和乙酰胺等）、分步结晶法和离子交换法

钽 - 用途

用途：用于金属合金。五氧化钽用于电容器。钽也用于切削工

钽电解电容

具， 真空灯丝，照相机镜头。钽在酸性电解液中形成稳定的阳极氧化膜，用钽制成的电解电容器，具有容量大，体积小和可靠性好等优点，制电容器是钽的最重要用 途，70年代末的用量占钽总用量2/3以上。钽也是制作电子发射管、高功率电子管零件的材料。钽制的抗腐蚀设备可用于生产强酸、溴 、氨等化学工业。

金 属钽可作收音机发动机的燃烧室的结构材料。钽钨、钽钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料及控制和调节装备的零件等。钽易加工成形，在 高温真空炉中作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽可作骨科和外科手术材料。碳化钽用于制造硬质合金。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能 工业中的释热元件和液态金属包套材料。氧化钽用于制造高级光学玻璃和催化剂。

钽 - 钽合金

tantalum alloys ，以钽为基加入其他元素组成的合金。钽的阳极氧化膜很稳定，耐蚀，介电性能优异，适于制造电解电容器。钽抗化学腐蚀能力强,除氟化氢、三氧化硫、氢氟酸、 热浓硫酸和碱外，能抗御一切有机和无机酸的腐蚀，因而可用作化学工业和医学的耐蚀材料。钽的碳化物是制造硬质合金的重要添加剂。此外，钽也用于某些电子管 中。1958年，Ta-10W合金投入生产。20世纪60年代，钽合金作为高温结构材料用于航天工业上。钽和钽合金产品有板材、带材、箔材、棒材、线材、 异型件和烧结制品等。中国在50年代末开始研究钽的冶炼和塑性加工，60年代中期已能生产钽及其合金的制品。

合金强 化 在难熔金属中，钽的低温塑性是最好的，它的塑性-脆性转变温度低于－196℃。研制钽合金必须考虑保持钽的优异的低温塑性。钽合金多采用固溶强化的方法， 也采用固溶和沉淀强化相结合的方法来提高强度,在周期表中钽的毗邻元素有的能在钽中完全固溶,有的溶解度很大。强化效果最明显的置换固溶元素是铼、钨、锆 和铪。 加入元素量如超过一定范围，会损害钽的低温塑性。一般认为加入的原子百分比应少于12～14％。间隙元素氮、碳和氧对提高钽的强度效果不大，却使钽的低温 塑性和加工塑性受到明显的损害。这些间隙元素与活性元素锆或铪形成弥散的沉淀相时,才有明显的强化效果。由Ta-10W发展出来的Ta-10W- 2.5Hf-0.01C合金是固溶和沉淀强化相结合的典型合金。钽和几种典型的钽合金的力学性能。

坯锭：钽及其合金坯料可 用粉末冶金工艺或 熔炼工艺生产。粉末冶金工艺多用于生产小型钽制品和加工用的坯料。用热还原法或电解法制得的粉末钽原料，经压制成型后进行真空烧结。烧结工艺取决于对产品 的使用要求。一次烧结(1600～2200℃)用于生产熔炼用电极和多孔阳极。二次烧结用于生产锻造、轧制和拉拔等塑性加工用的坯料。两次烧结之间常进行 锻造或轧制，加工率约50％。二次烧结温度为2000～2700℃。

真空自耗电弧和电子束熔炼工艺是制取钽及其合金铸

钽丝

锭的常用方法。电子束熔炼工艺主要用于钽的提纯,自耗电弧熔炼工艺可制取大直径和合金成分更均匀的铸锭，自耗电弧熔炼的电极可用烧结棒或电子束熔炼锭制成，熔炼法得到的铸锭晶粒粗大，常需开坯破碎铸态晶粒以提高塑性。为使钽进一步提纯或制备单晶可使用电子束区域熔炼法。

塑 性加工 纯钽的塑性良好，变形抗力小，加工硬化率较小，各种型材和异型零部件都可用塑性加工方法制得。纯钽在室温下可轧成板材、带材、箔材、管材和棒材，加工率可 达90％以上。为减轻氧化，纯钽塑性加工常在室温或 500℃以下进行。钽合金由于强度高和铸锭塑性差，须先在1200℃以上进行开坯，以后的加工工艺与纯钽相同。开坯的挤压比应大于4，锻造比应大于2。锭 坯在加热开坯时，要防止气体污染而使材料塑性下降。为保证产品有良好冲压和旋压性能，要用交叉轧制。交叉轧制前的加工率应保持在80％左右。钽板通过旋压 和深冲可制成杯、帽、管、锥体、喷管等不同形状的零件。供拉丝用的旋锻棒直径一般为2.5毫米。由于钽质软,易和模具粘结和划伤表面，拉丝时常先使线材表 面经过阳极氧化形成氧化膜，并用蜂蜡润滑。

焊接：真空电子束焊接和惰性气体保护钨极焊接工艺,可制取塑性-脆性转变温度低的焊件。这种焊 接工艺制得的焊接钽管，可满足化工部门的使用要求。钽还可和不锈钢、钛合金、镍合金和碳钢焊接在一起。用高能率成形（爆炸法）可使钢和钽复合成双金属，是 制造大型耐蚀设备内衬的有效方法。

切削加工：钽和钽合金容易磨损和粘结刀具，宜用高速钢刀具，并用四氯化碳等有机溶剂冷却。磨削加工宜用碳化硅砂轮，因氧化铝砂轮易使磨面龟裂。

热处理：主要有退火和固溶时效处理。为防止大气污染,钽合金的热处理必须在10-4托的真空中或高纯惰性气体中进行，有时甚至需要用钽箔把产品包裹起来。

钽 - 参考资料

http://www.cnitdc.com/kepu/kpzc.asp?smallid=35&smallname=%E9%92%BD%EF%BB%BF

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