في الكيمياء إن كربيد التانتالوم عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (TaC)، وهو عبارة عن مسحوق رمادي إلى الأسود يمتلك نقطة الانصهار 3880 درجة مئوية ونقطة الغليان 5500 درجة مئوية وكثافة مقدارها 14.30 جم لكل سم مكعب، الكتلة المولية له مقدارها 192.96 جم /لكل مول، وهو قابل للذوبان في الماء وقابل للذوبان في حمض الهيدروفلوريك وحمض النيتريك، وهو ذو هيكل بلوري مكعب مثل هيكل كلوريد الصوديوم.
كربيد التانتالوم
- إن كربيد التانتالوم عبارة عن مادة صلبة وثقيلة وهي مقاومة للحرارة بلورية صلبة، تمتلك صلابة مقدارها 1800 كجم لكل مم مكعب، والمقاومة 30 μΩ سم (عند درجة حرارة الغرفة)، علما أنها مقاومة للغاية للتأثيرات الكيميائية إلا في درجات الحرارة المرتفعة، وهناك بعض التطبيقات الرئيسية لكربيد التنتالوم منها في مواد السيراميك المقاومة للحرارةK وفي أدوات القطع وبتات الأدوات وكمضاف إلى سبائك كربيد التنجستن.
- مزيج من مادة كربيد التنتالوم (TaC) والجرافيت يكون عبارة عن مادة شديدة الصلابة يتم استخدامها من أجل تشكيل حافة القطع لأدوات الماكينة، ويستخدم (Tantalum monocarbide)، وهو عبارة عن مسحوق ذهبي اللون يتم إنتاجه صناعيًا عن طريق التفاعل المباشر للكربون إما مع خردة التنتالوم أو خامس أكسيد التنتالوم عند درجات حرارة تصل إلى 1900 درجة مئوية (3452 درجة فهرنهايت).
- تتم إضافة كربيد التنتالوم بكميات صغيرة (0.2-2٪ بالوزن) على شكل (TaC) أو في صورة كربيدات مختلطة مثل (TaNbC) و (WTiTaC) إلى أدوات القطع القائمة على كربيد التنجستن من أجل تقليل نمو الحبوب، وإضافة 2-15٪ بالوزن من كربيد التنتالوم إلى الكربيدات الأسمنتية يزيد بشكل كبير من مقاومتها للصدمات الحرارية ومقاومتها للفوهات والأكسدة، ويوضح مخطط طور التنتالوم والكربون وجود العديد من الكربيدات الفرعية.
استخدامات كربيد التانتالوم
يستخدم كربيد التنتالوم في أدوات القطع والقوالب وأدوات كربيد الأسمنت، أما عن الاستخدامات الصناعية فإن مادة كربيد التنتالوم وكربيد التنجستن مجتمعين في مصفوفة من النيكل والكوبالت أو الكروم توفر تركيبة (RHM) مناسبة بشكل خاص لمزيج من التآكل ومقاومة التآكل، علما أن بعض الدرجات تقريبًا مقاومة للتآكل مثل البلاتين، وتعد الفوهات وألواح الفتحة ومكونات الصمامات من الاستخدامات النموذجية له أيضا.
- يتم إنتاج مركب كربيد التنتالوم (TaC) بشكل أساسي من خلال عملية اختزال الكربنة لمركب أكسيد التنتالوم (Ta2O5) بالكربون في درجات حرارة من درجة 1600 إلى درجة 2000 درجة مئوية، علما أن الشكل العام للتفاعل الكيميائي الحاصل هو على النحو التالي: (Ta2O5 + 7C → 2TaC + 5CO)، وعلى غرار كلا من التغستن (W) والنيوبيوم (Nb)، لقد تم تصنيع كربيد التنتالوم أيضًا عن طريق تفاعلات المرحلة الغازية لهاليدات التنتالوم مع الهيدروجين والميثان.
خصائص كربيد التانتالوم
- يكون التفاعل مشابهًا للتفاعل الموصوف أعلاه من أجل تكوين مركب كربيد التغستن (WC)، حيث أن المادة الأولية هنا هي خماسي كلوريد التنتالوم (TaCl5) ومن الممكن أن يتم استخدام هذه الطريقة من أجل عملية تشكيل جسيمات بحجم النانو والميكرون، كما حدد تحقيق لاحق أن أدنى درجة حرارة للتفاعل كانت 1400 درجة مئوية، ولم يكن لزيادة درجة حرارة التفاعل إلى 1600 درجة مئوية أي تأثير ملموس على نطاق حجم الجسيمات، مع تقدير أن 80 ٪ من الجسيمات المنتجة كانت بين 30 نانومتر و 50 نانومتر.
- كما وتظهر الجسيمات النانوية من كربيد التنتالوم (TaC) صلابة أكبر من صلابة الماس، علما أنه يتم إنتاج هذه الجسيمات من خلال عملية تسمى عملية التلبيد، وهناك تمييز آخر مرتبط بمركب كربيد التنتالوم، وهو أنه عبارة عن مركب ثنائي متكافئ يحتوي على أعلى نقاط انصهار وغليان، كما وينتمي التنتالوم إلى الكتلة (D) الفترة 6 بينما ينتمي الكربون إلى الكتلة (P)، الفترة 2 من الجدول الدوري.
- يحتوي مركب كربيد التنتالوم على لمعان معدني، ولكن يمكن العثور عليه أيضًا كمسحوق بني غامق إلى بني فاتح، يحترق في الهواء مع وميض ساطع وهو قابل للذوبان قليلاً في الأحماض، يمتلك بعض التطبيقات المختلفة حيث أنه غالبًا ما يضاف كربيد التنتالوم إلى تآكل مسحوق كربيد التنجستن / الكوبالت (WC / Co) من أجل تعزيز الخصائص الفيزيائية للبنية الملبدة، ويعمل أيضًا كمثبط لنمو الحبوب حيث يمنع تكوين الحبوب الكبيرة، وبالتالي إنتاج مواد ذات صلابة مثالية.
- كما أن مركب مركب كربيد التنتالوم يستخدم كطلاء للقوالب الفولاذية في قولبة سبائك الألومنيوم بالحقن، مع توفير سطح صلب ومقاوم للتآكل فإنه يوفر أيضًا سطحًا منخفض الاحتكاك، كما ويستخدم أيضًا في إنتاج الأدوات الحادة ذات المقاومة الميكانيكية الشديدة والصلابة.
