Tantal – Geschichte, Eigenschaften, Spezifikation

Geschichte
Tantal wurde 1802 erstmals von dem schwedischen Naturforscher Anders Gustaf Ekeberg in finnischem Columbit-Erz entdeckt. Er trennte ein sehr beständiges Oxid (Tantalpentoxid) ab, das sich in keiner Säure löste. Benannt ist es nach „Tantalos“ einer Figur aus der griechischen Mythologie. Ekeberg vergab diesen Namen, da das sehr beständige Oxid „schmachten muss und seinen Durst nicht löschen kann, wie Tantalus in der Unterwelt“. Erst 1903 gelang es Werner von Bolton reines, duktiles Tantal herzustellen. Dieses wurde erreicht durch Reduktion der glühenden Oxide im Vakuum und durch das Schmelzen von unreinem Tantal-Metall im elektrischen Flammenbogen unter Vakuum.

Physikalische Eigenschaften
Tantal, ein graues und hochschmelzendes Metall, kristallisiert in einer kubisch-raumzentrierten Struktur. Mit einem Schmelzpunkt von ca. 3000 °C besitzt Tantal den höchsten Schmelzpunkt aller Elemente nach Wolfram und Kohlenstoff. Während reines Tantal duktil ist und sich stark dehnen lässt, verbessern schon kleine Mengen Wolfram die mechanische Festigkeit deutlich.

Chemische Eigenschaften
Im Periodensystem befindet sich Tantal (chemisches Symbol: Ta) mit der Ordnungszahl 73 in der 5. Nebengruppe der Elemente.

Durch eine dünne, aber sehr stabile Schicht aus Tantalpentoxid entsteht die Passivierung, die die Korrosionsbeständigkeit von Tantal in vergleichbare Qualität der Edelmetalle bringt.

Durch die Passivierung ist Tantal gegen die meisten Säuren beständig, sogar Königswasser vermag das Metall nicht zu lösen. Angegriffen wird Tantal nur von Flusssäure, sauren Fluoridlösungen und Oleum (einer Mischung von Schwefelsäure und Schwefeltrioxid).

Durch die zuvor beschriebenen Eigenschaften eignet sich Tantal hervorragend als Konstruktions-
werkstoff für ein weitreichendes Spektrum von Bauteilen, die in der chemischen und pharmazeutischen Industrie zum Einsatz kommen. Tantal wird darüber hinaus für die Herstellung medizinischer Instrumente und Implantate verwendet, da es mit Körpergeweben und -flüssigkeiten nicht reagiert. Einen weiteren großen Anwendungsbereich findet man in der Elektronik-Industrie.

Spezifikation
Die Spezifikation für Tantal und Tantal-Legierungen sind in der ASTM wie folgt festgelegt:

ASTM B365 – 98(2004) Standard Specification for Tantalum and Tantalum Alloys – Rod and Wire
ASTM B521 – 98(2004) Standard Specification for Tantalum and Tantalum Alloys – Seamless and Welded Tubes
ASTM B708 – 05 Standard Specification for Tantalum and Tantalum Alloys – Plate, Sheet and Strip

Außerdem gibt es die Spezifikationen nach den VdTÜV Werkstoffblättern:
VdTÜV 382 – 9.96 Tantal unlegiert
VdTÜV 507 – 9.96 Tantal 2,5% Wolfram

In der chemischen und pharmazeutischen Industrie wird heute jedoch meistens die Legierung mit 2,5% Wolfram eingesetzt, da sich hier Zugfestigkeiten von mindestens 240 MPa bei 20°C erreichen lassen. Die Werkstoff-Spezifikation für diese Legierung ist in der ASTM unter der Qualität R05252 und dem Werkstoffblatt VdTÜV 507 definiert.

Siehe auch www.astm.org / www.vdtuev.de

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Tantal Beständigkeitstabelle

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