Tantaali tarbimine rakenduse järgi: elektroonika, lõiketööriistad ja sulamid

Tantaali nõudluse õige lugemine

Tantaali ülemaailmse tarbimise hinnanguid tsiteeritakse sageli ilma nende ulatuseta. Arvud umbes 900 t aastas viitavad rafineeritud tantaalmetallile ja tantaaltoodetele, mis jõuavad tööstuslikku kasutusse. Geoloogiliste uuringute avaldatud kaevanduste-tootmisstatistika on suurem, kuna see arvestab kontsentraadis, nagu kolumbiit-tantaliidis sisalduvat tantaali, mitte aga tegelikult tarbitud metalli, ning sisaldab materjali, mis ikka tarneahelas liigub. Neid kahte arvude komplekti ei tohiks kunagi otseselt võrrelda.

Viimistletud-metallifiguuris on jaotus väga kontsentreeritud. Elektroonika tarbib ligikaudu kaks kolmandikku, lõikeriistade{2}}tööriistade ja kõvade{3}}materjalide tööstus ligikaudu viiendiku ning ülejäänu jaguneb supersulamite, keemiliste protsesside seadmete, pihustusobjektide, meditsiiniseadmete ja optiliste rakenduste vahel.

Elektroonika: kondensaatorid ja pooljuhtkiled

Tantaali suurim kasutusala on tahke elektrolüütkondensaator. Tantaalipulber paagutatakse poorseks anoodiks, anoodsel oksüdatsioonil tekib õhuke ühtlane dielektriline Ta2O5 kiht üle kogu sisepinna ning katoodi moodustab mangaandioksiid või juhtiv -polümeerkiht. Tulemuseks on väga suur mahtuvus mahuühiku kohta, stabiilne jõudlus laias temperatuurivahemikus, madal leke ja pikk kasutusiga - omadused, mis hoiavad tantaalkondensaatoreid mobiilses elektroonikas, autojuhtimisseadmetes, kosmosesüsteemides ja meditsiiniseadmetes.

Teine elektroonika kasutusala on õhukese{0}kile sadestamine. Tantaal- ja tantaalnitriidikihid toimivad difusioonitõkete ja adhesioonikihtidena pooljuhtide vasest ühenduskihtides ning tantaaloksiidi kasutatakse optilistes katetes ja õhukeste kiledega seadmetes.

Kuna tantaal kuulub konflikti{0}}mineraalide rühma, on kondensaatorid ka see osa ahelast, kuhu koonduvad vastutustundlikud hankimise ja jälgitavuse skeemid: sulatustehaseid kontrollitakse ja materjal jälgitakse pulbritootjate kaudu kaevandustesse ja kondensaatorite ringlussevõetud jäägini.

Lõiketööriistad ja kõvad materjalid

Lõikeriistade tööstus{0}}on nõudluse teine ​​sammas. Tantaal siseneb tsementeeritud karbiidi tantaalkarbiidina, tavaliselt mõne protsendilise lisandina volfram-karbiidi-koobalti klassidele, mida sageli tarnitakse segatud (Ta,Nb)C tahke-karbiidi lahusena.

Tantaalkarbiid pärsib paagutamise ajal volframkarbiidi skeleti terakeste kasvu, mis säilitab kõvaduse.

See suurendab kuuma kõvadust ja vähendab kraatrite kulumist terase töötlemisel, kus difusioonikulumine on piirav mehhanism.

See parandab vastupidavust termilisele pragunemisele katkestatud lõikamise korral.

Sama kõvade{0}}materjalide keemia esineb kuluvates osades, metallkeraamikas ja mõnes kõvakattes, kus tantaalkarbiid suurendab kõrgel temperatuuril kulumiskindlust.

Supersulamid, keemiatehas ja muud kasutusalad

Nikli{0}}alussupersulamites turbiinilabade ja labade jaoks on tantaal gamma-peamine tugevdav element: mitmeprotsendilised lisandid tõstavad roomamiskindlust, parandavad faasi stabiilsust ja võimaldavad kõrgemat töötemperatuuri. See teeb investeerimis-terasulamitest metalli ühe väärtuslikumaks-kasutusviisiks, kuigi tonnaaž on tagasihoidlik.

Keemilise protsessi seadmed on klassikaline korrosioonirakendus. Tantaallehte, toru ja vooderdust kasutatakse soojusvahetite, bajonettküttekehade, termosüvendite ja reaktori sisemiste jaoks kuuma vesinikkloriid- ja väävelhappega töötamisel, kus enamik muid materjale ebaõnnestub. Metalli kasutatakse ka sihtmärkide pihustamiseks, poorsete tantaalstruktuuride ja -markerite jaoks meditsiiniseadmetes ning optilises klaasis ja kattekihtides, mis kasutavad ära tantaaloksiidi kõrget murdumisnäitajat.

Toote vormid ja klassid

Asendamine, ringlussevõtt ja hinnadünaamika

Tantaal konkureerib nioobiumiga kahel rindel. Nioobiumkondensaatorid pakuvad madalamat hinda, kui tööpinge ja mahtuvuse nõue seda võimaldab, ning nioobiumkarbiidiga asendatakse osa tantaalkarbiidist tsementkarbiidis. Pakkumise poolel pärineb märkimisväärne osa tantalist nüüd ringlussevõetud kondensaatorite jääkidest ja töötlemisjääkidest ning jälgitavuse nõuded on muutnud sertifitseeritud sulatustehaste nimekirjad nii kaubanduslikuks kui ka eetiliseks probleemiks. Need tegurid muudavad tantaali nõudluse vähem elastseks, kui selle tonnaaž viitab: elektroonikaosa reageerib tarbija-seadmete tsüklitele, samas kui karbiidi ja supersulami aktsiad jälgivad tööstuslikku tootmist ja kosmoseprogramme.

Levinud väärarusaamad

Tantaal on peamiselt ehe või meditsiiniline metall.Need kasutusalad on nähtavad, kuid väikesed; Tarbimisel domineerivad kondensaatorid ja karbiidid.

Lõikeriistad tarbivad peamise koostisosana tantaali.Tsementeeritud karbiidis on see mõneprotsendiline lisand, mis kontrollib tera kasvu ja kulumist, mitte puistefaasi.

Maagi statistika võrdub metalli tarbimisega.Nad ei tee seda; maakide arv sisaldab tantaali kontsentraatides ja on oluliselt suurem kui rafineeritud{0}}metalli tarbimine.

KKK

K: Kui palju tantaali aastas tarbitakse?
Rafineeritud tantaali tarbimine on hinnanguliselt ligikaudu 900 tonni aastas, mis erineb kontsentraatides sisalduva tantaali tootmisstatistikast.

K: Miks kasutatakse kondensaatorites tantaali?
Kuna anoodiliselt kasvatatud Ta2O5 moodustab paagutatud poorse anoodi kohal väga õhukese ja stabiilse dielektriku, mis annab suure mahtuvuse ruumalaühiku kohta väikese lekke ja pika elueaga.

K: Mida teeb tantaal tsementeeritud karbiidis?
Tantaalkarbiid pärsib volframkarbiidi terade kasvu ja tõstab kuuma kõvadust, mis vähendab kraatrite kulumist terase lõikamisel.

K: Millised tööstused kasutavad tantaali peale elektroonika ja tööriistade?
Nikli{0}}aluselised supersulamid turbiinikomponentide jaoks, keemiliste protsesside seadmed kuumade hapete teenindamiseks, pihustusobjektid, meditsiiniseadmed ja optilised katted.

K: Kas nioobium võib asendada tantaali?
Osaliselt. Mõnes rakenduses asendavad nioobiumkondensaatorid ja nioobiumkarbiidi, kuid need ei sobi tantaaliga, kus nõutakse suurimat mahtuvustihedust või kõige tugevamat korrosioonikindlust.