- Mo モリブデン
- W タングステン
- Ta タンタル
- W-MMC タングステン系金属基コンポジット
タンタル：特性および用途
タンタルに関する情報
| 原子番号 | 73 |
| CAS番号（キャス番号） | 7440-25-7 |
| 原子質量 | 180.95 [g/mol] |
| 融点 | 2996 °C |
| 沸点 | 5458°C |
| 20℃における密度 | 16.65 [g/cm3] |
| 結晶構造 | 体心立方体 |
| 20℃における線熱膨張係数 |
6.4 × 10-6 [m/(mK)] |
| 20℃における熱伝導率 |
57.5 [W/(mK)] |
| 20℃における比熱 | 0.14 [J/(gK)] |
| 20℃における電気伝導率 | 8.0 × 106 [S/m] |
| 20℃における比電気抵抗 | 0.125 [(Ωmm2)/m] |
特徴と用途
タンタルのメリットと品質の特徴
弊社のタンタルは、その材料のユニークな特性を活かして様々な産業分野で使用されています。タンタルは優れた耐性と良好な成形性および溶接性を兼ね備えており、様々な産業用途向けに提供する頑丈な部品やコンポーネントの最適な材料となっています。また、長年にわたるタンタルの加工経験から、弊社では、お客様のご要望に応じた複雑な寸法のものも製造することができます。タンタル製品についてはこちら：
弊社のタンタル製品
シートを含む半製品
- slideplansee-aem/components/imageSlide752555
- slideplansee-aem/components/imageSlide752557
- slideplansee-aem/components/imageSlide752559
特性
タンタル：特性
タンタルは、高融点金属（リフラクトリーメタルとも呼ばれる）に属します。リフラクトリーメタルは、プラチナ（1772℃）よりも高い融点を持っています。個々の原子間の結合エネルギーが特に高いからです。また、耐火物金属は高融点でありながら、蒸気圧が低いことも特徴です。また、耐火物金属は密度が高く、熱膨張率が低いことも特徴です。
周期表では、タンタルはタングステンと同じグループに位置します。タンタルの密度は16.65g/cm³で、タングステンと同様に高い密度を有しています。しかし、タンタルはタングステンと異なり、水素雰囲気では脆くなるため、高真空で焼結されます。
タンタルは、リフラクトリーメタルの中では間違いなく最も耐性が高く、また、ほとんどの酸（塩酸を除く）に対して耐性があります。
- タンタルの物理的特性は？
耐火物金属は、熱膨張率が低く、密度が比較的高いという特徴があります。タンタルも同様です。ただし、タンタルの熱伝導率は、タングステンやモリブデンに比べて低くなります。タンタルの熱物性は、温度によって変化します。以下の図は、最も重要な変数の曲線を示しています。
- タンタルとニオブの線熱膨張係数
- タンタルとニオブの比熱容量
- タンタルとニオブの熱伝導率
- タンタルの機械的特性は？
タンタルは、酸素、窒素、水素、カーボンなどの元素が少量でも溶け込んでいると、機械的性質が変化します。また、製造工程や変形のレベル、熱処理の種類も機械的特性に影響を与えます。
タンタルは、タングステンやモリブデンと同様、体心立方の結晶構造を持っています。脆性から延性への転移温度は室温よりも低い-200℃です。そのため、非常に加工しやすい金属です。成形性を高めると引張強さや硬さが増すが、同時に破断伸びも小さくなります。しかし、材料が脆くなることはありません。
高温安定性は、タングステンに比べて低いが、純モリブデンに近い値です。弊社では、高温安定性を高めるために、タンタルにタングステンなどの高融点金属を合金化しています。
タンタルの弾性率は、タングステンやモリブデンよりも低く、純鉄の弾性率に似ています。弾性率は温度の上昇とともに低下します。
- タンタルの弾性率をタングステン、モリブデン、ニオブと比較したもの。
その高い延性のおかげで、タンタルは曲げ、打ち抜き、プレス、深絞りなどのチップレス成形に適しています。タンタルの機械加工は非常に難しいです。チップがきれいに割れないからです。そのため、チップブレーカーの使用をお勧めします。タンタルは、タングステンやモリブデンに比べて溶接性に優れています。
耐火物金属の機械的処理について、ご質問がありますか？弊社の長年の経験を生かして、喜んでお手伝いさせていただきます。
- タンタルの化学的挙動は？
タンタルはあらゆる化学物質に耐性があるため、しばしば貴金属と比較されます。しかし、熱力学的にはタンタルは卑金属であり、様々な元素と安定した化合物を形成することができます。タンタルは空気に触れると、非常に緻密な酸化膜（Ta2O5）を形成し、化学的な攻撃から母材を保護します。この酸化層がタンタルの耐腐食性を高めています。
常温でタンタルが耐性を持たない無機物は、濃硫酸、フッ素、フッ化水素、フッ化水素酸、フッ化物イオンを含む酸溶液などです。また、アルカリ溶液、溶融水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどもタンタルを侵します。一方、アンモニアの水溶液には耐性があります。タンタルが化学的な攻撃を受けると、金属の格子に水素が入り込み、材料がもろくなります。タンタルの耐食性は、温度の上昇とともに徐々に低下します。
タンタルは多くの溶液と接触しても不活性です。しかし、タンタルが混合溶液にさらされた場合、個々の成分に対して耐性があっても、耐食性が損なわれることがあります。複雑な腐食関連のトピックについて質問がありますか？弊社の経験を用いて社内の腐食研究所が喜んでお手伝いさせていただきます。
中 耐性 （+）、非耐性（-） 注意 水 お湯< 150 °Cd> + 酸類 フッ化水素酸、HF - 塩酸、HCI + < 30%, < 190 °Cd> リン酸、H3PO4 + < 85%, < 150 °Cd> 硫酸、H2SO4 + < 98%, < 190 °Cd> 硝酸、HNO3 + < 65%, < 190 °Cd> 有機酸 + ライズ アンモニア溶液、NH4OH + < 17%, < 50 °Cd> 水酸化カリウム、KOH + < 5%, < 100 °Cd> 炭酸ナトリウム、Na₂CO₃ + < 20%, < 100 °Cd> 水酸化ナトリウム、NaOH + < 5%, < 100 °Cd> ハロゲン フッ素、F2 - 塩素、Cl2 + < 150 °Cd> 臭素、Br2 + < 150 °Cd> ヨウ素、I2 + < 150 °Cd> 非金属 ボリン、B + < 1000 °Cd> リン酸塩、P + < 150 °Cd> 硫黄、S + < 150 °Cd> ガス タンタルは貴ガスと反応しません。そのため、高純度の貴ガスを保護ガスとして使用することができます。しかし、タンタルは温度が上がると、酸素や空気と強く反応し、水素や窒素を大量に吸収することがあります。タンタルは温度が上がると酸素や空気との反応が強くなり、水素や窒素を大量に吸収して脆くなります。タンタルを高真空中でアニールすると、これらの不純物が取り除かれます。水素は800℃で、窒素は1700℃で除去されます。 アンモニア、 NH3 + < 700 °Cd> 一酸化炭素、CO + < 1100 °Cd> 二酸化炭素、CO2 + < 500 °Cd> 炭化水素 + < 800 °Cd> 空気と酸素、O2 + < 300 °Cd> 貴ガス（He、Ar、N2） + 水素、H2 + < 340 °Cd> 水蒸気 + < 200 °Cd> 融液 タンタルのような基材がプラチナのような貴金属と接触すると、非常に早く化学反応が起こります。そのため、システム内に存在する他の材料と接触した際のタンタルの挙動、特に高い動作温度での挙動を十分に考慮する必要があります。 アルミニウム、Al - ベリリウム、Be - 鉛、Pb + < 1000 °Cd> セシウム、Cs + < 980 °Cd> 銅、Cu + < 1300 °Cd> ガリウム、Ga + < 450 °Cd> 鉄、Fe - リチウム、Li + < 1000 °Cd> マグネシウム、Mg + < 1150 °Cd> 水銀、Hg + < 600 °Cd> ニッケル、Ni - カリウム、K + < 1000 °Cd> 銀、Ag + < 1200 °Cd> ナトリウム、Na + < 1000 °Cd> 錫、Sn + < 260 °Cd> 亜鉛、Zn + < 500 °Cd> 炉の構造材料 高温の炉の中では、タンタルが耐火性の酸化物や黒鉛でできた構造部品と反応することがあります。アルミニウム、マグネシウム、酸化ジルコニウムのような非常に安定した酸化物であっても、タンタルと接触すると高温で還元されることがあります。グラファイトとの接触は、タンタルカーバイドの形成を引き起こし、タンタルの脆化につながる可能性があります。タンタルは通常、モリブデンやタングステンなどの他の耐火性金属と問題なく組み合わせることができますが、六方晶窒化ホウ素や窒化ケイ素と反応する可能性があります。下記の限界温度は、真空中での適用です。保護ガスが使用されている場合、これらの温度は約100～200℃低くなります。 アルミナ、Al2O3 + < 1900 °Cd> 酸化ベリリウム、BeO + < 1600 °Cd> 六方晶窒化ホウ素、BN + < 700 °Cd> グラファイト、C + < 1000 °Cd> 酸化マグネシウム、MgO + < 1800 °Cd> モリブデン、Mo + 窒化ケイ素、Si3N4 + < 700 °Cd> トリウム酸化物、ThO2 + < 1900 °Cd> タングステン、W + 酸化ジルコニウム、ZrO2 + < 1600 °Cd> タンタルの腐食挙動
水素ぜい化
硫酸98%、250°C 原子状水素 > 25°C 塩酸30%、190°C 350℃の水素 塩酸 貴族度の低い
溶解性物質によるカソード分極水素脆化への対策は以下の通りです：
- 金属の電気絶縁
- 金属の正極性化（約＋15V）
- 溶液への酸化剤の添加
- 形成された金属表面の使用
- より高貴な金属（Pt，Au，Pd，Rh，Ruなど）との電気的接触
脆くなったタンタルは、800℃の高真空アニールによって再生することができます。
材料の種類
純タンタルなのか、それとも合金なのか。喜んでアドバイスさせていただきます。
品質面でも安心してお使いいただけます。タンタル製品は、金属粉から完成品まですべて製造しています。原料には純度の高いタンタルパウダーのみを使用しています。このようにして、非常に高い材料純度を保証することができるのです。弊社の粉末冶金生産工程については、以下のセクションで詳しく説明しています。
弊社の焼結品質タンタル（Nbを含まない金属純度）は99.95%の純度を保証しています。残りの部分は、化学分析により、主に以下の元素で構成されています：
| 要素 | 標準最大値 [μg/g] |
保証された最大値 [μg/g] |
| Fe |
17 |
50 |
| Mo |
10 |
50 |
| Nb |
10 |
100 |
| Ni |
5 | 50 |
| Si |
10 |
50 |
| Ti |
1 | 10 |
| W | 20 |
50 |
| C | 11 |
50 |
| H | 2 |
15 |
| N | 5 | 50 |
| O | 81 |
150 |
| Cd | 5 |
10 |
| Hg | - |
1 |
| Pb | 5 |
10 |
通过生产工艺的特点（超过1000℃，高真空气氛，多种热处理），Cr（VI）及有机杂质的存在可完全被排除。*初始数值
溶解した品質タンタル（Nbを含まない金属純度）は、99.95%の純度を保証しています。残りの部分は、化学分析により、主に以下の元素で構成されています：
| 要素 | 標準最大値 [μg/g] |
保証された最大値 [μg/g] |
| Fe |
5 |
100 |
| Mo |
10 |
100 |
| Nb |
19 |
400 |
| Ni |
5 | 50 |
| Si |
10 |
50 |
| Ti |
1 | 50 |
| W | 20 |
100 |
| C | 10 |
30 |
| H | 4 |
15 |
| N | 5 | 50 |
| O | 13 |
100 |
| Cd | - |
10 |
| Hg | - |
1 |
| Pb | - |
10 |
通过生产工艺的特点（超过1000℃，高真空气氛，多种热处理），Cr（VI）及有机杂质的存在可完全被排除。*初始数值
| 材料指定 | 化学組成 （重量パーセント） |
|
| 焼結品質 S |
焼結品質のタンタル （TaS） |
> 99.95 |
| TaW2.5 | 2.5% W | |
| TaW10 | 10% W | |
| 溶けた品質のM | 溶解した品質のタンタル（TaM） | > 99.95 |
タンタルは用途に応じて最適なものを用意しています。弊社は、様々な合金の添加による以下の特性を定義しています。
- 物性（例：融点、密度、電気伝導率、熱伝導率、熱膨張率など）
- 機械的性質（強度、延性など）
- 化学的性質（耐腐食性、エッチング挙動など）
- 加工性（被削性、成形性、溶接性など）
- 構造および再結晶挙動（再結晶温度、粒の大きさなど）
また、それだけではありません。オーダーメイドの製造プロセスにより、他の領域でもタンタルの特性を変化させることができます。その結果、それぞれの用途に合わせてカスタマイズされた、異なる特性プロファイルを持つタンタル合金が生まれます。
純度の高い焼結品質のタンタルと純度の高い溶融品質のタンタルは、以下の特性を共有しています：
- 2996℃の高融点
- 優れた低温延性
- 800℃～1200℃での再結晶（塑性加工のレベルと純度による）
- 水溶液や金属溶融に対する優れた耐性
- 超電導性
- 高水準の生体適合性
- 焼結品質のタンタル（TaS）
弊社の焼結品質タンタルは、このような厄介な状況に使用されます。弊社の粉末冶金製造プロセスにより、焼結品質タンタル（TaS）は、特に細粒となっています。その結果、この材料は非常に加工しやすく、優れた表面品質と堅牢な機械的特性を備えています。
- 溶解した品質のタンタル（TaM）
高価なものが必ずしも良いものとは限りません。溶解タンタル（TaM）は、通常、焼結タンタルよりも経済的に製造することができ、多くの用途に十分な品質を提供します。しかし、焼結品質のタンタルほど微細ではなく、均質でもありません。ご連絡ください。喜んでアドバイスさせていただきます。
- タンタル-タングステン（TaW）
タンタル・タングステン（TaW）は、優れた機械的特性と優れた耐食性を持っています。純タンタルに2.5～10重量％のタングステンを添加しています。その結果、純タンタルの最大1.4倍の強度を持つ合金となりますが、1600℃の高温でも加工しやすいという特徴があります。そのため、弊社のTaW合金は、化学機器の製造、航空宇宙産業の部品に使用される熱交換器やホットゾーンに特に適しています。
連絡先
用途に適した材料をお探しですか？直接弊社までお問い合わせください。
鉱床と調達
タンタル鉱床と持続可能な調達
- タンタルはどこで自然から採掘されているのですか？
1802年、スウェーデンの化学者アンダース・グスタフ・エーケベルグは、コロンバイト鉱石から五酸化タンタル（Ta2O5）を初めて分離しました。この酸化物の名前は、ギリシャ神話に登場する人物、タンタロスにちなんで付けられました。タンタロス（ラテン語）は、自分の周りの水がいつも手に届く前に引いてしまうので、喉の渇きを満たすことができませんでした。同じように、酸化タンタルはどんな酸とも反応しません。化学記号Taは、1814年にJöns Jakob Berzeliusによって提案されました。ベルゼリウスは、タンタルの原石を初めて製造した人物です。しかし、ハインリッヒ・ローズは、この方法で作られたタンタルが実際には50％のタンタルしか含まれていないことを認識していました。1844年、ローズはタンタルとニオブが別個の元素であることを証明することに成功しました。その後、ウェルナー・フォン・ボルトンがヘプタフルオロタンタル酸カリウムをナトリウムで還元して純粋なタンタルを製造したのは、それから100年後のことです。
タンタルは天然ではタンタライト鉱石の形で最も多く産出され、式(Fe, Mn) [(Nb,Ta)O3]2で表されます。タンタルが多く含まれている場合はタンタライトと呼ばれます。タンタルよりもニオブが多く含まれている場合はコロンバイトまたはニオバイトと呼ばれています。世界最大のタンタル鉱床は、オーストラリア、ブラジル、アフリカの国々にあります。
鉱石は様々な方法で精錬され、約70% (Ta, Nb)2O5の精鉱が得られます。この濃縮物をフッ化水素酸と硫酸の混合液に溶かします。次に、得られたフッ化物錯体（TaF7）を、液体抽出プロセスによって有機相に変換します。この有機相を水相から分離します。その後、フッ化水素カリウムを用いて有機相からタンタルを分離します。この過程でヘプタフルオロタンタル酸カリウム（K2TaF7）が得られます。このようにして得られたタンタル化合物をナトリウムで還元すると、純粋な金属タンタルが得られます。
RMAP-準拠のタンタル調達源
タンタルの一部は紛争および高危険エリアとみなされる地域で採掘されているため、「コンフリクトミネラル」として分類されています。弊社はその責任を認識しているため、原材料の調達には特に注意しています。
RMAP認定証などを含むさまざまな手段に基づき、社会的、倫理的、または生態学的に疑わしい供給源から原材料の調達・使用しないようにしています。
この自主的な誓約により、弊社は弊社のタンタルが責任を持って調達されていることを実証し、責任ある鉱物の推進（RMI）の認証を受けています。これは、レスポンシブル・ビジネス・アライアンス（RBA）の監査委員会にって裏付けられており、弊社はタンタルをRMAPに沿って調達していることが確認されています。プランゼーのお客様にとって、この証明書は、弊社がResponsible Minerals Assurance Process（RMAP：責任ある鉱物保証プロセス）に準拠していることを示す独立した証拠となります。
生産工程
粉末冶金に基づくタンタルの製造
粉末冶金とは何か？
現在、鉄鋼、アルミニウム、銅などの工業用金属・合金のほとんどは、鋳型で溶解・鋳造して製造されていることはよく知られています。一方、粉末冶金では、溶融工程がなく、金属粉を圧縮して、材料の溶融温度以下で熱処理（焼結）することで製品を製造します。粉末冶金の分野では、金属粉そのものと、成形・焼結プロセスの3つが最も重要な要素となります。これらの要素を自社でコントロールし、最適化することができます。
なぜ粉末冶金を使うのか？
粉末冶金では、2000℃をはるかに超える融点の材料を製造することができます。この方法は、少量の生産であれば特に経済的です。また、オーダーメイドの混合粉を使用することで、様々な特性を持った均質な材料を作り出すことができます。
タンタル粉末から最終製品まで
このタンタル粉末を合金化元素と混合し、鋳型に充填します。その後、混合物を最大2000バールの圧力で圧縮します。その後、プレスされたブランク（グリーンコンパクトとも呼ばれる）は、特殊な炉で2000℃以上の温度で焼結されます。この過程で、密度が高まり、微細構造が形成されます。優れた高温安定性や硬度、流動特性などの特殊な特性は、鍛造、圧延、絞りなどの適切な成形方法を用いているためです。これらのステップが完璧に噛み合ってこそ、厳しい品質要求を達成し、純度と品質の高い製品を製造することができるのです。
酸化モリメット社（チリ）は、世界最大のモリブデン鉱石精鉱の加工業者であり、三酸化モリブデンの主な供給元でもあります。プランゼーグループはモリーメット社の21.15％の株式を保有しています。Global Tungsten & Powders社（米国）はプランゼーグループの一部門で、タングステン金属粉の主要サプライヤーです。
製品ラインナップ
| 材料 | シート [厚さ] |
リボン [厚さ] |
ロッド ［直径］ |
管 |
| TaS | ご要望に応じて | ご要望に応じて | ご要望に応じて | ご要望に応じて |
| TaM | 0.10～40 mm | ご要望に応じて | 3.0～120 mm | ご要望に応じて |
ご要望に応じて、その他の寸法、お客様の仕様に合わせた成形品、機械加工品、完成品をご用意いたします。
オンラインショップ
プランゼーのオンラインショップでタンタルを注文する
オンラインショップでは、シート、ロッド、リボン、ワイヤーなど、寸法を自由に設定できる製品を迅速かつ簡単に注文できます。
プランゼーオンラインショップの製品をご覧ください
ダウンロード
タンタル製品データシート：
タンタルとその合金について、もっと知りたいと思いませんか？製品データシートはこちらでご覧いただけます。
よくある質問
タンタルに関するよくある質問
- タンタルの用途は？
タンタルは、その特性から機器構造用熱交換器に最適な材料です。また、タンタルから炉構造用リベットラック、医療技術用インプラント、電子産業用コンデンサー部品も製造しています。
- タンタルの名前の由来は？
1802年、スウェーデンの化学者アンダース・グスタフ・エーケベルグは、コロンバイト鉱石から五酸化タンタル（Ta2O5）を初めて分離しました。この酸化物の名前は、ギリシャ神話に登場する人物、タンタロスにちなんで付けられました。タンタロス（ラテン語）は、自分の周りの水がいつも手に届く前に引いてしまうので、喉の渇きを満たすことができませんでした。同じように、酸化タンタルはどんな酸とも反応しません。化学記号Taは、1814年にJöns Jakob Berzeliusによって提案されました。
- タンタルはどこで採掘される？
タンタルは天然ではタンタライト鉱石の形で最も多く産出され、式（Fe, Mn）[（Nb, Ta） O3]2で表されます。 世界最大のタンタル鉱床は、オーストラリア、ブラジル、アフリカの国々にあります。
その他の資料