Het metaal tantaal

[Innomet Ko Buijs]

Tantaal (Ta) is een metaal dat d.m.v. elektrolyse vrijgemaakt wordt uit o.a. columbieterts. Tantaal behoort tot de reactieve metalen en het heeft een uiterst resistente tantaalpentoxidehuid. De prestaties van deze oxidehuid is zo uitzonderlijk goed dat het ook wel vergeleken wordt met de corrosiebestendigheid van glas. De reden is dat tantaalpentoxide uiterst moeilijk oplosbaar is in chemicaliën en dat verklaart tevens de uitmuntende corrosiebestendigheid. Bij kamertemperatuur is tantaal bestand tegen vrijwel alle corrosieve zuren. Tantaal is een duur metaal met een hoog soortelijk gewicht (16,6) en het is goed verkrijgbaar in vrijwel alle productvormen.

Tantaal heeft een smeltpunt van maar liefst 2996ºC. Zelfs bij hoge temperaturen is tantaal extreem goed bestendig tegen de meeste agressieve chemicaliën. Tantaal bezit goede mechanische eigenschappen en een hoge thermische geleidbaarheid. Omdat het ook duktiel is, kan men er ook draad en folie van maken. Al deze eigenschappen hebben ervoor gezorgd dat tantaal op veel uiteenlopende plaatsen gebruikt wordt in de apparatenbouw, de procesindustrie en in elektronische componenten.

De mechanische eigenschappen blijven tot 200ºC goed op peil. De mechanische eigenschappen en corrosiebestendigheid zullen sterk gaan afwijkingen bij toenemende verontreinigingen. Daarom wordt in de praktijk veelal een tantaalkwaliteit gebruikt met een zuiverheid van 99,9%. Tantaal heeft een KRG-rooster.

Tantaal is goed mechanisch te bewerken en voor het draaien kan men het beste hardmetalen beitels gebruiken. Boren kan prima worden gedaan met standaard hoge snelheidsboren. Men dient altijd overvloedig snijolie te gebruiken.

Vanwege de hoge prijs wordt tantaal veelal dunwandig toegepast. Lassen van dunne plaat is lastig vanwege het hoge smeltpunt en de gevoeligheid om gassen in zich op te nemen. Daarom dient men de afkoelende las te beschermen totdat een bepaalde temperatuur is bereikt. Naast TIG en elektronenstraallassen wordt ook laserlassen gebruikt. De beste resultaten behaalt men met het lassen in een couveuse. Ook kan men tantaal explosief plateren op koolstofstaal en roestvast staal.

Tantaal en tantaallegeringen bezitten een goede combinatie van eigenschappen waardoor zij ook bijzonder goed geschikt zijn voor hoge temperatuurtoepassingen in inerte en vacuümcondities. Puur tantaal wordt veelal gebruikt in hoge temperatuurtoepassingen zoals hitteschilden in straalmotoren en in vacuümovens. Andere toepassingen bij hoge temperaturen zijn bevestigingsartikelen, smeltkroezen, omhulsel voor thermokoppels, thermowells, verwarmingselementen, roosters, containers voor vloeibare metalen enz. Tantaal is namelijk resistent tegen vele vloeibare metalen.

Andere toepassingen zijn warmtewisselaars, reactoren, afsluiters, meetflenzen, bekledingsmateriaal en reparatiemateriaal voor geëmailleerde vaten.

Reactorvaten van tantaal die al vele decennia worden gebruikt om via absorptie zoutzuur te produceren uit waterstofchloridegas voldoen nog steeds probleemloos. Daarnaast wordt tantaal gebruikt in apparatuur waarmee insecticiden, explosieven, hoogwaardige chemicaliën en farmaceutische producten worden gemaakt. Bovendien treft men tantaal waaiers aan in zwavelzuur pompen, als spindoppen voor de productie van synthetische vezels. Incidenteel worden er ook implantaten van gemaakt.