» » Свойства тантала и ниобия
06.02.2017

Тантал и ниобий расположены в пятой группе периодической системы Д.И. Менделеева. Они обладают близкими химическими и физическими свойствами и в рудном сырье почти всегда сопутствуют друг другу. В связи с этим металлургию этих металлов обычно рассматривают совместно.
Тантал и ниобий — металлы серо-стального цвета, тантал обладает слегка синеватым оттенком. Чистые металлы отличаются высокой пластичностью и могут быть прокатаны в тонкий лист (до толщины 0,01 мм).
В табл. 31 приведены некоторые физические постоянные тантала и ниобия, среди которых следует отметить высокую температуру плавления металлов, высокую температуру кипения и более низкую «работу выхода» электронов по сравнению с другими тугоплавкими металлами — вольфрамом и молибденом. Последнее свойство характеризует способность металла к электронной эмиссии и позволяет применять тантал и ниобий в электровакуумной технике.
Металлы устойчивы на воздухе при обычной температуре. При нагревании до 400° они покрываются пленкой побежалости, выше 600—700° окисляются до высших окислов Nb2О5 и Та2О5.
Важным свойством тантала и ниобия является способность их поглощать газы — кислород, водород и азот.
Свойства тантала и ниобия

Растворимость кислорода в ниобии достигает 1% (вес.) [5,5% (атомн.)], предел растворимости кислорода в тантале при 1050° составляет 0,9% (вес.) [9,3% (атомн.)].
Водород поглощается медленно уже при низкой температуре, при температуре 500—1000° поглощение водорода происходит с значительной скоростью, причем имеет место не только абсорбция, но и образование химического соединения — гидрида. Растворимость водорода в тантале и ниобии уменьшается с температурой (табл. 32).
Поглощенный водород придает металлам хрупкость, однако при нагревании в вакууме при температуре выше 600° весь водород выделяется и восстанавливаются прежние механические свойства.
Свойства тантала и ниобия

Поглощение азота с образованием твердого раствора наблюдается уже при температуре 600°, при более высокой температуре образуются нитриды TaN и NbN.
Углерод и углеродсодержащие газы (например, CH4, CO) при высокой температуре (1200—1400°) взаимодействуют с металлами с образованием карбидов TaC и NbC — весьма тугоплавких и твердых соединений.
Тантал и ниобий отличаются высокой антикоррозионной устойчивостью в соляной, серной и азотной кислотах. По антикоррозионной устойчивости в горячих соляной и серной кислотах любой концентрации тантал превосходит ниобий (табл. 33). На холоду металлы устойчивы против действия царской водки благодаря образованию защитной окисной пленки.
Свойства тантала и ниобия

Тантал и ниобий растворяются в фтористоводородной кислоте и особенно интенсивно в смеси фтористоводородной и азотной кислот. Менее устойчивы металлы в щелочах. Горячие растворы едких щелочей заметно растворяют тантал и ниобий, в расплавленных щелочах они быстро окисляются с образованием натриевых или калиевых солей ниобиевой и танталовой кислот.