در این مقاله با قهرمان گمنام دنیای متالوژی مدرن آشنا خواهیم شد با شیمی رو همراه باشید.

تانتالیوم چیست؟

تانتالیوم با نماد شیمیایی (Ta) یک قهرمان گمنام در متالورژی مدرن است. این فلز همه کاره برای اولین بار توسط شیمیدان سوئدی آندرس گوستاف اکه‌برگ  (Anders Ekeberg) در سال 1802 کشف شد، این فلز همه کاره در طول سال ها برای بسیاری از صنایع ضروری شده است.

تانتالیوم خام به ندرت در طبیعت یافت می شود. در عوض، معمولاً در سنگ معدن کلمبیت-تانتالیت (معمولاً به عنوان کلتان) یافت می شود. پس از استخراج، تانتالیوم خالص، یک فلز براق آبی خاکستری سخت است.

در قرن بیست و یکم، این عنصر به یک عنصر حیاتی در صنعت الکترونیک تبدیل شده است، به طوری که بیش از 75 درصد از لوازم الکترونیکی حاوی تانتالیوم است. به طور خاص، مهندسان توانسته‌اند از برخی خواص تانتالیوم برای کوچک‌ تر کردن و کارآمدتر کردن خازن‌ها و سایر اجزا استفاده کنند.

خواص تانتالیوم

تانتالیم دارای چندین ویژگی منحصر به فرد است که منجر به افزایش استفاده از آن در قرن بیست و یکم شده است.

یک فلز بسیار پایدار است که تقریباً در برابر تخریب شیمیایی در دماهای کمتر از 302 درجه فارنهایت (159 درجه سانتیگراد) مصون است.

علاوه بر این، در هنگام تماس با هوا و رطوبت، مقاومت بالایی در برابر خوردگی نشان می دهد.

مانند بسیاری از فلزات، تانتالیوم هنگامی که در معرض جو قرار می گیرد، یک لایه اکسید محافظ نازک اما متراکم (Ta2O5) تشکیل می دهد. این لایه اکسید محکم به سطح فلز می‌چسبد و به عنوان یک مانع عمل می‌کند که فلز زیرین را از خوردگی بیشتر محافظت می‌کند.

تانتالیوم به دسته ای از فلزات معروف به فلزات دیرگداز تعلق دارد که با مقاومت قوی در برابر حرارت و سایش تعریف می شوند. نقطه ذوب آن  2996 درجه سانتیگراد است که بالاترین در بین تمام فلزات است.

از نظر خواص مکانیکی،این عنصر بسیار انعطاف پذیر است و آن را برای فرآیندهایی مانند خمش، مهر زنی و پرس کردن مناسب می کند. هنگامی که با فلزات دیگر ترکیب می شود، می تواند آلیاژهایی با استحکام بیشتر و نقطه ذوب بالاتر تولید کند.

کاربردهای رایج تانتالیوم

تانتالوم عموماً در کاربردهایی که نیاز به افزایش مقاومت در برابر حرارت، خوردگی و شیمیایی دارند استفاده می شود. در زیر فهرستی از اشکال رایج تانتالیوم در دسترس و رایج ترین موارد استفاده از آنها آورده شده است.

 نقطه ذوب بالای تانتالیوم آن را برای کاربردهای با دمای بالا ایده آل می کند. به شکل ورق، معمولاً در پوشش ستون‌ها، مخازن، مبدل‌های حرارتی و قطعات کوره‌های خلاء استفاده می‌شود.

همچنین می توان از ورق های نازک برای پوشش های ضد خوردگی، تعمیرات و تقویت قطعات موجود استفاده کرد.

 تانتالم همچنین به دلیل زیست سازگاری آن شناخته شده است. به عبارت دیگر، یک عنصر غیر تحریک کننده است که تحت تأثیر مایعات بدن قرار نمی گیرد.

این ویژگی سیم های تانتالیوم را به ماده ای محبوب برای ایمپلنت های پروتز و سایر وسایل پزشکی تبدیل می کند. علاوه بر این، سیم‌های تانتالیوم معمولاً در عناصر گرمایشی کوره‌های خلاء، چشمه‌های کلرساز، عناصر لامپ و تجهیزات پردازش شیمیایی استفاده می‌شوند.

 تانتالیوم در شکل پودری خود برای تولید مدارهای الکتریکی، خازن‌ها و مقاومت‌ها استفاده می‌شود، در درجه اول به این دلیل که ظرفیت خازنی برتر آن به آن اجازه می‌دهد تا بار بیشتری را در هر گرم نسبت به سایر مواد نگه دارد. این امر امکان توسعه قطعات الکتریکی کوچکتر و در نتیجه دستگاههای الکتریکی کوچکتر را فراهم کرده است.