» » Области применения тантала и ниобия
06.02.2017

Тантал и ниобий преимущественно используются в электровакуумной технике и химической промышленности.
Электровакуумная техника и электротехника. Тантал впервые был применен в 1900—1903 гг. для изготовления нитей накаливания в электролампах, но позже, в 1909—1910 гг., был заменен в этой области вольфрамом.
Широкое применение тантала в последующем связано с развитием электровакуумной техники, главной отраслью которой является производство радиотехнической, радиолокационной и рентгеновской аппаратуры.
Тантал и ниобий обладают весьма ценным сочетанием свойств, необходимых для изготовления деталей электровакуумной аппаратуры: высокой температурой плавления, высокой эмиссионной, способностью и способностью поглощать газы Последнее свойство используется для поддержания глубокого вакуума в радиолампах и других электровакуумных приборах.
Из тантала и ниобия изготовляют «горячую арматуру» (т. е, нагреваемые детали) — аноды, сетки, катоды косвенного накала и другие детали в электронных и, в особенности, в мощных генераторных лампах.
Кроме чистых металлов, для тех же целей применяют тантало-ниобиевый сплав
Химическая промышленность. Устойчивость тантала и ниобия против действия минеральных кислот позволяет применять их для изготовления химической посуды и облицовки химической аппаратуры. В этой области преимущественно используют тантал как более коррозионноустойчивый. Так, в производстве соляной кислоты применяют конденсаторы из тантала. Наряду с высокой кислотостойкостью такие конденсаторы обладают весьма высоким коэффициентом теплопередачи.
Из тантала изготовляют фильеры (взамен платиновых) для протяжки целлюлозных нитей в производстве искусственного шелка.
Подогреватели с защитным патроном из тантала применяют для нагревания солянокислых растворов.
Медицина. Металлический тантал в виде проволоки и тонких листов нашел применение в костной и пластической хирургии для скрепления костей, «заплат» на черепе и т. п. Металл совершенно не раздражает соприкасающуюся с ним живую ткань и не вредит жизнедеятельности организма.
Стали. В сталях в качестве легирующего металла используют главным образом ниобий, в меньшей степени тантал.
Внимание к ниобию было привлечено в 1933—34 гг. в связи с открытием действия его добавок на свойства нержавеющих хромоникелевых сталей: Добавки ниобия в количествах, в 6—10 раз превышающих содержание углерода в стали, устраняют межкристаллитную коррозию нержавеющей стали.
Антикоррозионные свойства нержавеющей стали (содержащей 8% Ni и 18°/о Cr) обусловлены растворением никеля и хрома в железе. Растворение хрома и карбидов хрома достигается закалкой стали с температуры примерно 1100°. Однако при сварке стали или при работе стали в условиях высокой температуры про исходит распад твердого раствора с выпадением по границам кристаллитов карбидов хрома. Это вызывает так называемую межкристаллитную коррозию. Роль ниобия заключается в том, что он связывает большую часть углерода в карбид и этим освобождает хром, который остается в твердом растворе с железом. При этом карбид ниобия, не растворяющийся в железе, беспорядочно рас пределен в виде мелких включений по всей массе стали и не влияет отрицательно на ее свойства. Ниобием легируют также жароупорные и инструментальные стали.
Ниобий вводят в сталь в виде феррониобия (сплава железа с ниобием), содержащего до 60%Nb.
Сплав, содержащий 97% Fe и 3% Nb, обладающий высоким сопротивлением ползучести, рекомендован для изготовления деталей паросилового оборудования (паровых турбин).
Твердые сплавы. Карбиды ниобия и тантала обладают высокой твердостью и весьма высокой температурой плавления (NbC — 3500°, TaC — около 3800°). Вместе с карбидом вольфрама и карбидом титана они входят в состав некоторых марок сверхтвердых сплавов, а также в состав литых карбидов вольфрама.
Кроме того, известны твердые сплавы на основе только одного карбида тантала с никелем в качестве цементирующей добавки. Однако эти сплавы не имеют широкого применения.