高纯金属钽粉

钽在自然界中不以自由元素形式存在。最重要的矿物是铌钽锰矿（Fe，Mn ）（Nb，Ta）2O6。钽还存在于烧绿石，铌钇矿，辉绿岩和辉石矿中。地壳中钽的含量估计为2 mg/kg。 钽及其合金具有高熔点，高强度和延展性，并具有出色的耐化学腐蚀性能。碳 化钽石墨复合材料是有史以来最坚硬的物质之一，熔点超过6,700°C。纯金属 具有韧性，可以拉成细丝，用作细丝蒸发铝和其他金属。

钽的性质类似于其第5组中的铌和钒。它是一种非常坚硬的重金属，处于粗糙状 态时呈蓝色，但是如果抛光，则具有银光。它具有延展性，意味着可以拉成细 丝，也具有延展性，意味着可以被锤打并加工成各种形状。钽细线暴露在火焰 中会在空气中点燃。
钽有49种同位素，只有Ta-181是稳定的，占地球上元素总质量的99.988％。 Ta-180仅占元素质量的0.012％，其半衰期为1.2×10 +15年，因此被认为是自 然稳定的。其余的47种同位素都是在核反应或粒子加速器中人工产生的，半衰 期从几微秒到几天到大约两年不等。
钽在室温下几乎是化学惰性的（它具有抵抗化学腐蚀的能力，包括氢氟酸）与 铂和金一样。它通常可以代替更昂贵的金属铂，并且它的惰性使其适合在人体 中构造牙科和外科器械以及人造关节。

钽是由瑞典化学家安德斯·埃克伯格（Anders Ekeberg）于1802年发现的，尽 管很长一段时间以来，许多化学家都认为钽和铌是同一元素。1866年，马里尼 亚克（Marignac）开发了分级结晶法从铌中分离钽。埃克伯格（Ekeberg）为纪 念坦塔洛斯（Tantalus）命名了这个元素，坦塔洛斯（Tantalus）是希腊神话 中底比斯（Thebes）女王尼贝（Niobe）的父亲。（注意：元素钽最初与元素no 混淆。）

钽是地球上第51大最丰富的元素。尽管它存在游离态，但通常与其他矿物混合 ，可以通过加热氟化钽钾或电解钽的熔融盐获得。钽主要来自以下矿石和矿物 ：铌铁矿[[Fe，Mn，Mg）（Nb，Ta）₂O₆]；钽铁矿[（Fe，Mn）（Ta，Nb）₂O₆]；以及钠长石[（Y，Ca，Er，La，Ce，U，Th）（Nb，Ta，Ti）₂O₆]。 钽矿物质存在于70多种不同的化学成分中。钽资源十分广泛，其中最重要的已 知资源是在巴西和澳大利亚。在2008年中，主要的采矿业务分别在澳大利亚， 巴西，加拿大，莫桑比克和埃塞俄比亚以及2009年中开始在巴西，埃塞俄比亚 和中国进行，另外一些矿产来自中非，俄罗斯和东南亚。

在钨取代钨丝之前，将钽丝用于白炽灯泡。在低于150°C的温度下，钽仅会受 到氢氟酸，酸性溶液中的氟离子和游离的三氧化硫的侵蚀。它还会被碱侵蚀， 但缓慢。因此，钽及其合金用于建造反应器，容器和坩埚，以制备和进行涉及 许多反应性中间体的反应。金属上的氧化膜使其成为用于将交流电转换为直流 电的整流器。
钽在高温下具有良好的“吸杂”能力，氧化钽膜稳定且具有良好的整流和介电 性能。钽用于制造电解电容器和真空炉零件，约占其使用量的60％。由于它们的硬度，非腐蚀性和延展性，钽合金被用于制造核反应堆，导弹和飞机以及需要具有这些品质的金属的工业中的零件。钽对人体液体完全免疫，是一种非刺激性金属。因此，它已广泛用于制造外科手术器具。氧化钽用于制造相机镜头具有高折射率的特殊玻璃。
碳化钽（TaC）和石墨的混合物是一种非常坚硬的材料，用于形成机床的切削刃 。五氧化二钽（Ta2O5）是电介质的，因此可用于制造电子行业的电容器。 与高品质玻璃混合使用时，它具有高折射率，非常适合相机和其他类型的镜头 。

冶炼方法：钽铌矿中常伴有多种金属，钽冶炼的主要步骤是分解精矿，净化和分离钽、铌，以制取钽、铌的纯化合物，最后制取金属。
矿石分解可采用氢氟酸分解法、氢氧化钠熔融法和氯化法等。钽铌分离可采用溶剂萃取法〔常用的萃取剂为甲基异丁基铜(MIBK)、磷酸三丁酯(TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步结晶法和离子交换法。
钽的制取：
①金属钽粉可采用金属热还原（钠热还原）法制取。在惰性气氛下用金属钠还原氟钽酸钾：K2TaF7+5Na─→Ta+5NaF+2KF。反应在不锈钢罐中进行，温度加热到900℃时,还原反应迅速完成。此法制取的钽粉，粒形不规则，粒度细，适用于制作钽电容器。金属钽粉亦可用熔盐电解法制取：用氟钽酸钾、氟化钾和氯化钾混合物的熔盐做电解质把五氧化二钽(Ta2O5)溶于其中，在750℃下电解,可得到纯度为99.8～99.9%的钽粉。
②用碳热还原Ta2O5亦可得到金属钽。还原一般分两步进行:首先将一定配比的Ta2O5和碳的混合物在氢气氛中于1800～2000℃下制成碳化钽(TaC)，然后再将TaC和Ta2O5按一定配比制成混合物真空还原成金属钽。金属钽还可采用热分解或氢还原钽的氯化物的方法制取。致密的金属钽可用真空电弧、电子束、等离子束熔炼或粉末冶金法制备。高纯度钽单晶用无坩埚电子束区域熔炼法制取。

尽管Oppenheimer等人使用嵌入式金属箔技术在714天的潜伏期后，已经在25只Wistar大鼠的50个钽金属包埋物中诱发了两个恶性纤维肉瘤，但这些结果仍然是一个有争议的问题。米勒等已经研究了钨，铁，镍和钴与钽的致癌转化潜力，以与永生化的非致瘤性人成骨样细胞系进行比较。没有报道钽的致癌活性。

1.主要矿物为钽铁矿。用溶剂萃取法获得纯五氧化二钽。用碳，钠或钙与五氧化二钽作用，或用钠与七氟钽酸钾(K ₂ TaF ₇ )作用可制得金属钽。

2.K2TaF7的钠还原法和熔盐电解法以及五氧化二钽的碳化钽还原法。目前主要采用K2TaF7的钠还原法。

将K2TaF7与钠交错装入高压弹式容器中，从外部加热，就会发生下述放热反应。反应生成物用乙醇处理，以除去过剩的钠，再用温水洗涤以除去氟化物副产物。制得的钽经酸洗、水洗后进行干燥。钽可以用电子束或电弧熔融法精炼