Toepassingen van Tantaal
Tantaal en Niobium lijken zo sterk op elkaar dat pas 45 jaar na de ontdekking van het mineraal waarin beide voorkomen werd vastgesteld dat het niet om één maar twee elementen ging. In dit artikel duiken we in Tantaal, van het mineraal Columbiet en de naamgeving van het element tot de eigenschappen en toepassingen.
Ontdekking van Tantaal
Tantaal is ontdekt door de Zweedse scheikundige en mineraloog Ander Gustaf Ekeberg in 1802. Jaren later bleek echter dat hij, net als zijn Engelse collega Charles Hatchett, niet alleen Tantaal maar ook Niobium had onderzocht. Pas in 1846 ontdekte de Duitse chemicus Heinrich Rose dat het, ondanks de sterke gelijkenissen, om twee elementen gaat. Vijftien jaar later werd dit ook door andere onderzoekers bevestigd en kregen beide elementen een eigen naam.
Tantaal: naam en periodiek element
Het element Tantaal is vernoemd naar koning Tantalus uit de Griekse mythologie. Als vader van Pelops, Niobe en Broteas kwam hij in ongenade bij de Griekse goden door zijn zoon Pelops in het geheim te offeren en aan de goden te voeren om zo hun alwetendheid te testen. De goden hadden het bedrog van Tantalus door, brachten zijn zoon weer tot leven en besloten Tantalus te straffen. Hij werd voor de rest van zijn leven gevangen gezet op een plek waar water en vruchten net buiten bereik waren.
Uit de mythe van Tantalus is het gezegde een “tantaluskwelling” voortgekomen. Dit was weer de basis voor de naam van het metaal Tantaal, omdat het winnen van Tantaal door zowel schaarsheid als het isolatieproces een zware klus is. We duiden Tantaal met het symbool Ta en atoomnummer 73.
Eigenschappen Tantaal
Tantaal wordt gewonnen uit het zwarte tot bruinzwarte mineraal Columbiet, onder andere in Canada, Australië, Brazilië, Nigeria en de Democratische Republiek Congo. Tantaal lijkt heel sterk op Niobium, zo zijn beide metalen zeer corrosiebestendig, biocompatibel en hebben ze een zeer hoog smeltpunt. Het smeltpunt van Tantaal is 2996⁰Cen wordt alleen overtroffen door Wolfraam, Renium en Koolstof. Daarnaast is Tantaal een zeer buigzaam, hard en zwaar metaal dat eenvoudig te bewerken is.
Superieure chemische corrosiebestendigheid
Kenmerkend aan Tantaal is de corrosiebestendigheid in sterke (hete) alkalische oplossingen zoals zwavelzuur. Bij kamertemperatuur is Tantaal bestand tegen vrijwel alle chemische zuren zoals zwavelzuur, zoutzuur en salpeterzuur, maar ook in hogere temperaturen is Tantaal zeer corrosiebestendig.
Relatief corrosiebestendige metalen en legeringen zoals Titanium en Hastelloy corroderen snel in zwavelzuur. Tantaal is echter ook in verdund (minder dan 10 procent) of verhit zwavelzuur zeer corrosiebestendig. Zo is de gecorrodeerde dikte van een stuk tantaal, na één jaar in geconcentreerd zwavelzuur op 175⁰C slechts 0,0004 mm. De corrosiebestendigheid neemt langzaam af wanneer Tantaal wordt gebruikt in rokend zwavelzuur of zuren in zeer hoge temperaturen. De corrosiedikte van een stuk tantaal in rokend zwavelzuur op 130⁰C is na één jaar 15,6mm. In 85 procent fosforzuur op 250⁰C is de corrosiedikte zelfs 20 mm.
Toepassingen van Tantaal
De zeer goede chemische corrosiebestendigheid maakt Tantaal zeer geschikt voor toepassingen in bijvoorbeeld olieraffinaderijen en petrochemische processen. Daarnaast wordt Tantaal onder andere gebruikt in:
- Straalmotoren
- nucleaire installaties
- elektronica
- lichamelijke protheses
- condensatoren
Een condensator is een elektrisch component dat elektrische lading opbouwt, opslaat en ontlaadt. Condensatoren worden onder andere gebruikt in radarinstallaties, deeltjesversnellers, satellieten, lasers en elektromotoren. Dankzij haar natuurlijke eigenschappen biedt het oppervlak van Tantaal een dichte en stabiele oxidefilm met een hoge diëlektrische sterkte, is het anodisatieproces van de condensator nauwkeurig en gemakkelijk te regelen. Daarnaast biedt het Tantaalpoeder in de condensator een hoge capaciteit, kleine lekstroom, lage equivalente serieweerstand en lange levensduur. Dankzij deze eigenschappen zijn condensatoren van Tantaal stabiel, veranderen ze niet door omgevingsveranderingen en bieden ze veel capaciteit. Tantaalcondensatoren zijn ook zeer geschikt als alternatief voor keramische condensatoren, bijvoorbeeld in situaties die niet geschikt zijn voor keramische condensatoren.
Benieuwd naar de voordelen van een samenwerking met Metel? Ons team vertelt je graag alles over ons programma of onze aanpak en deelt met veel plezier voorbeelden van succesvolle samenwerkingen met afnemers in jouw specifieke markt. Maak een afspraak via 0416 – 724 800 of mail n.kesteloo@metel.nl