Cтраница 4
Тантал легко поддается холодной деформации, но деформации в горячем состоянии следует избегать, так как при нагреве металл взаимодействует с такими газами, как кислород, азот и двуокись углерода, в результате чего охрупчивается. Можно применять обработку резанием, но для получения при этом хорошего качества поверхности необходимо принимать особые меры. Высокая прочность, хорошая обрабатываемость и отличная коррозионная стойкость тантала позволяют изготовлять детали с очень тонкими стенками. Толщина обычно используемого в химическом оборудовании материала составляет 0 33 мм. Перечисленные свойства в сочетании со способностью поверхности тантала ускорять процессы образования пузырьков пара при нагревании жидкостей, а также формирования капель при конденсации паров делают этот металл идеальным конструкционным материалом для теплооб-менного оборудования, работающего в сильных кислотах. [46]
Один из основных вопросов, интересующих исследователей реактивного распыления, заключается в определении той области распылительной системы, где происходит реакция. Образует ли химически активный газ слой на поверхности катода, после чего распыляются молекулы соединения, или же реакции происходит непосредственно на подложке. Реакция в газовой фазе маловероятна из-за возникающих проблем сохранения импульса и рассеяния теплоты реакции. Однако известны факты испускания котодом и молекулярных частиц. Так, например, в работе [86] проведен масс-спектрометрический анализ ионов, эмиттиро-ванных с поверхности тантала, распыляемой в парах ртутч в условиях, не исключающих загрязнения катода. [47]
Метод анодной защиты при помощи катодного протектора может быть использован не только для защиты от коррозии, но также для защиты от возникновения водородной хрупкости. При этом отношение защищаемой анодной поверхности ( тантала) к катоду ( платина или палладий) очень велико. Защита от наводороживания вызывается сдвигом потенциала тантала к значениям, близким к значению равновесного водородного потенциала, что в значительной степени затрудняет процесс водородной деполяризации на тантале. Кроме того, анодная поляризация тантала при контакте с катодом ( платиной, палладием) также тормозит процесс восстановления водорода на тантале. Эти факторы и приводят к устранению водородной хрупкости тантала при контакте его с платиной, палладием ( табл. 36) и с другими металлами платиновой группы, а также при введении в раствор ионов этих металлов или при создании гальванических осадков этих металлов на поверхности тантала. [48]
При нагревании в атмосфере воздуха до 300 тантал практически не подвергается газовой коррозии. С дальнейшим повышением темп-ры он начинает заметно окисляться с образованием на поверхности окисной пленки. Эта пленка при нагревании до 500 - темная, плотная и хорошо сцеплена с ме-таллич. При более высоких темп - pax скорость окисления увеличивается и на поверхности образуется светлый, пористый окисел Та2О5, легко отделяющийся от металлич. На поверхности тантала образуется слой нитрида тантала ( ТаЛ), толщина к-рого увеличивается с повышением темп-ры. С водородом тантал начинает взаимодействовать уже при комнатной темп-ре. При 500 - 600 увеличивается скорость поглощения водорода танталом, при дальнейшем повышении темп-ры скорость поглощения снижается. [49]
Коэффициент иелученйя тантала мал по сравнению с коэффициентом излучения столь черного материала, как графит. С другой стороны, необходимо следить за тем, чтобы температура танталовых деталей не поднялась до такого значения, при котором выделяются газы. Это обстоятельство может потребовать увеличения излучающей поверхности матированием или применением охлаждающих ребер. До сих пор, однако, еще не найден удовлетворительный способ получения и сохранения черной поверхности тантала. Черные окислы, образующиеся при нагревании тантала на воздухе, растворяются в металле при нагреве его в вакууме до температур выше 800 С, но, как уже было указано выше, присутствие окислов в металле нежелательно. Карбонизация поверхности тантала также не дает удовлетворительных результатов, так как во время обезгаживания образуются карбиды, восстанавливающиеся в присутствии окислов. Кроме того, такие углеродные покрытия легко отслаиваются. Поэтому обычно применяемым и удовлетворительным способом увеличения излучающей способности блестящей металлической поверхности является обработка ее песко-струйкой, при помощи мелких частиц. Для этой цели можно применять пескоструйку, но песок применять нельзя, так как он внедряется в поверхность тантала и разлагается при его обез-гаживании, вызывая появление хрупких участков и длительное газовыделение. Лучшим материалом для подобной обработки являются острые стальные опилки; часто применяют и карборунд. Поверхность тантала легко очищается от внедрившихся в нее стальных или железных опилок обработкой в кислоте, но при карборунде это невозможно и оставшиеся на поверхности детали частицы, разлагаясь во время обезгаживания, вызывают дополнительное выделение газов. Применение карборунда объясняется тем, что его частицы долгое время остаются острыми, тогда как стальные опилки быстро тупятся. [50]
Для пайки изделий из платиновых металлов рекомендуется применять тонкое листовое золото. Некоторое количество плакированных платиной или палладием изделий изготовляют путем сварки этих металлов с брусками или листами никеля или серебра. Затем производят протяжку или прокатку до нужной толщины. Покрытие из платины имеет толщину не менее 0 05 - 0 075 мм. Совсем недавно получило развитие производство плакированных платиной электродов, являющихся незаменимыми для применения в целях борьбы с коррозией ( см. стр. В этом случае платина используется в качестве покрытия на поверхности тантала или титана [ 15, 661; по одному способу производства лист платины накатывают на лист тантала или платиновую трубу протягивают по танталовому стержню, а затем плакированный материал обрабатывают в вакуумной печи для получения хорошей металлургической связи. [51]
По мере повышения температуры тантал начинает медленно взаимодействовать с большим числом реагентов, и это взаимодействие ускоряется с температурой. Специфические условия, в которых протекают те или иные реакции, изменяются в зависимости от реагента, как, впрочем, и в случае любого элемента. При температурах в несколько сотен градусов тантал становится чрезвычайно реакционноспособным в большинстве сред, в том числе на воздухе, но за некоторыми важными исключениями, указанными ниже. Инертность тантала обусловлена присутствием на поверхности металла тонкой прочной самозатягивающейся пленки пятиокиси тантала; химические реагенты действуют на металл только в тех случаях, когда они вступают в реакцию с этой пленкой или проникают через нее. Пленка препятствует протеканию тока от тантала к электролиту, если металл служит анодом, хотя ток может идти, если есть контакт металла с металлом. Это свойство делает тантал ценным для применения в выпрямителях и конденсаторах. Тантал в гальванических парах почти со всеми металлами является катодом. Следовательно, в ряду электроотрицательное тантал занимает верхнее положение, вследствие чего в гальванических парах с большинством металлов образующийся на поверхности тантала атомарный водород быстро им абсорбируется, что вызывает хрупкость металла. Такой же эффект могут вызывать паразитные токи. Поэтому крайне важно, чтобы тантал, из которого, например, изготовлено химическое оборудование, не стал катодом; это необходимо для предотвращения изменения структуры металла. [52]
Коэффициент иелученйя тантала мал по сравнению с коэффициентом излучения столь черного материала, как графит. С другой стороны, необходимо следить за тем, чтобы температура танталовых деталей не поднялась до такого значения, при котором выделяются газы. Это обстоятельство может потребовать увеличения излучающей поверхности матированием или применением охлаждающих ребер. До сих пор, однако, еще не найден удовлетворительный способ получения и сохранения черной поверхности тантала. Черные окислы, образующиеся при нагревании тантала на воздухе, растворяются в металле при нагреве его в вакууме до температур выше 800 С, но, как уже было указано выше, присутствие окислов в металле нежелательно. Карбонизация поверхности тантала также не дает удовлетворительных результатов, так как во время обезгаживания образуются карбиды, восстанавливающиеся в присутствии окислов. Кроме того, такие углеродные покрытия легко отслаиваются. Поэтому обычно применяемым и удовлетворительным способом увеличения излучающей способности блестящей металлической поверхности является обработка ее песко-струйкой, при помощи мелких частиц. Для этой цели можно применять пескоструйку, но песок применять нельзя, так как он внедряется в поверхность тантала и разлагается при его обез-гаживании, вызывая появление хрупких участков и длительное газовыделение. Лучшим материалом для подобной обработки являются острые стальные опилки; часто применяют и карборунд. Поверхность тантала легко очищается от внедрившихся в нее стальных или железных опилок обработкой в кислоте, но при карборунде это невозможно и оставшиеся на поверхности детали частицы, разлагаясь во время обезгаживания, вызывают дополнительное выделение газов. Применение карборунда объясняется тем, что его частицы долгое время остаются острыми, тогда как стальные опилки быстро тупятся. [53]
Коэффициент иелученйя тантала мал по сравнению с коэффициентом излучения столь черного материала, как графит. С другой стороны, необходимо следить за тем, чтобы температура танталовых деталей не поднялась до такого значения, при котором выделяются газы. Это обстоятельство может потребовать увеличения излучающей поверхности матированием или применением охлаждающих ребер. До сих пор, однако, еще не найден удовлетворительный способ получения и сохранения черной поверхности тантала. Черные окислы, образующиеся при нагревании тантала на воздухе, растворяются в металле при нагреве его в вакууме до температур выше 800 С, но, как уже было указано выше, присутствие окислов в металле нежелательно. Карбонизация поверхности тантала также не дает удовлетворительных результатов, так как во время обезгаживания образуются карбиды, восстанавливающиеся в присутствии окислов. Кроме того, такие углеродные покрытия легко отслаиваются. Поэтому обычно применяемым и удовлетворительным способом увеличения излучающей способности блестящей металлической поверхности является обработка ее песко-струйкой, при помощи мелких частиц. Для этой цели можно применять пескоструйку, но песок применять нельзя, так как он внедряется в поверхность тантала и разлагается при его обез-гаживании, вызывая появление хрупких участков и длительное газовыделение. Лучшим материалом для подобной обработки являются острые стальные опилки; часто применяют и карборунд. Поверхность тантала легко очищается от внедрившихся в нее стальных или железных опилок обработкой в кислоте, но при карборунде это невозможно и оставшиеся на поверхности детали частицы, разлагаясь во время обезгаживания, вызывают дополнительное выделение газов. Применение карборунда объясняется тем, что его частицы долгое время остаются острыми, тогда как стальные опилки быстро тупятся. [54]