Tantal und Niob
Tantal (Ta) ist ein helles, sehr hartes, silbergraues Metall, das sich durch seine hohe Dichte, seinen extrem hohen Schmelzpunkt und seine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber allen Säuren außer Flusssäure bei normalen Temperaturen auszeichnet. Tantal ist chemisch Niob sehr ähnlich, weil beide ähnliche elektronische Konfigurationen haben und weil der Radius des Tantal-Ions aufgrund der Lanthanoidenkontraktion nahezu dem von Niob entspricht. Tantal ist duktil, leicht herstellbar, äußerst korrosionsbeständig durch Säuren, ein guter Wärme- und Stromleiter und hat einen hohen Schmelzpunkt. Die Hauptverwendung von Tantal als Tantalmetallpulver liegt in der Herstellung elektronischer Komponenten, hauptsächlich Tantalkondensatoren. Zu den wichtigsten Endanwendungen für Tantalkondensatoren gehören tragbare Telefone, Pager, Personalcomputer und Automobilelektronik. In Legierungen mit anderen Metallen wird Tantal auch zur Herstellung von Hartmetallwerkzeugen für Metallbearbeitungsgeräte und zur Herstellung von Superlegierungen für Komponenten von Strahltriebwerken verwendet.
Das reine Niobmetall ist weich und duktil; es sieht aus wie Stahl oder, wenn es poliert ist, wie Platin. Obwohl Niob eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweist, ist es ab etwa 400 °C (750 °F) anfällig für Oxidation. Niob lässt sich am besten in einer Mischung aus Salpeter- und Flusssäure lösen. Niob in Form von Ferroniob wird weltweit hauptsächlich als Legierungselement in Stählen und Superlegierungen verwendet. Erhebliche Mengen an Niob in Form von hochreinem Ferroniob und Nickel-Niob werden in Superlegierungen auf Nickel-, Kobalt- und Eisenbasis für Anwendungen wie Triebwerkskomponenten, Raketenbaugruppen sowie hitzebeständige und Verbrennungsgeräte verwendet. Es ist vollständig mit Eisen mischbar und wird einigen rostfreien Stählen in Form von Ferroniob zugesetzt, um beim Schweißen oder Erhitzen Stabilität zu verleihen. Niob wird als Hauptlegierungselement in Superlegierungen auf Nickelbasis und als kleiner, aber wichtiger Zusatzstoff in hochfesten, niedriglegierten Stählen verwendet. Aufgrund seiner Kompatibilität mit Uran, seiner Korrosionsbeständigkeit durch geschmolzene Alkalimetall-Kühlmittel und seines geringen thermischen Neutronenquerschnitts wurde es allein oder in Legierung mit Zirkonium in Hüllen für Kernreaktorkerne verwendet. Hartmetalle, die als Heißpressmatrizen und Schneidwerkzeuge verwendet werden, werden durch die Anwesenheit von Niob härter und widerstandsfähiger gegen Stöße und Erosion. Niob eignet sich für die Herstellung kryogener (niedriger Temperaturen) elektronischer Geräte mit geringem Stromverbrauch.
Material | Dichte (g/cm3) | Härte (HRC) | Dehnung (%) | Zugfestigkeit (Mpa) |
W98Ni1Fe1 | 18.5-18.7 | 30-36 | 2-5 | 550-750 |
W97Ni2Fe1 | 18.4-18.6 | 30-35 | 8-14 | 550-750 |
W96Ni3Fe1 | 18.2-18.3 | 30-35 | 6-10 | 600-750 |
W95Ni3,5Fe1,5 | 17.9-18.1 | 28-35 | 8-13 | 600-750 |
W95Ni3Fe2 | 17.9-18.1 | 28-35 | 8-15 | 600-750 |
W93Ni5Fe2 | 17.5-17.6 | 26-30 | 15-25 | 700-980 |
W93Ni4.9Fe2.1 | 17.5-17.6 | 26-30 | 18-28 | 700-980 |
W93Ni4Fe3 | 17.5-17.6 | 26-30 | 15-25 | 700-980 |
W92,5Ni5Fe2,5 | 17.4-17.6 | 25-32 | 24-30 | 700-980 |
W92Ni5Fe3 | 17.3-17.5 | 25-32 | 18-24 | 700-980 |
W91Ni6Fe3 | 17.1-17.3 | 25-32 | 16-25 | 700-980 |
Material | Dichte (g/cm3) | Härte (HRC) | Dehnung (%) | Zugfestigkeit (Mpa) |
W90Ni6Fe4 | 16.8-17.0 | 24-32 | 20-33 | 700-980 |
W90Ni7Fe3 | 16.9-17.15 | 24-32 | 20-33 | 700-980 |
W85Ni10,5Fe4,5 | 15,8-16,0 | 20-28 | 20-33 | 700-980 |
W96Ni2Cu2 | 17.9-18.1 | 25-33 | 2-4 | 500-600 |
W95Ni3,5Cu1,5 | 17.7-17.9 | 25-32 | 3-5 | 500-700 |
W95Ni3Cu2 | 17.8-18.0 | 25-30 | 4-7 | 500-700 |
W93Ni4Cu3 | 17.5-17.7 | 18-24 | 5-10 | 550-700 |
W93Ni4,9Cu2,1 | 17.5-17.6 | 20-25 | 5-8 | 550-750 |
W90Ni7Cu3 | 17.0-17.2 | 20-26 | 8-12 | 550-800 |
W90Ni6Cu4 | 17.0-17.2 | 18-23 | 8-16 | 550-750 |
W90Ni5Cu5 | 17.0-17.2 | 18-25 | 8-15 | 550-750 |