내부식성이 높아야하는 분야라면 탄탈륨이 좋은 선택이 될 것입니다. 탄탈륨은 귀금속은 아니지만, 화학적 저항성은 그에 못지 않습니다. 게다가 탄탈륨은 체심 입방 결정 구조에도 불구하고 상온보다 훨씬 낮은 온도에서 매우 수월하게 작업이 가능합니다. 따라서 아주 많은 화학 응용 분야에서 중요하게 이용되는 소재입니다. 당사는 ‘타협하지 않는’ 소재를 이용하여 예를 들어 장비 건설 분야의 열교환기, 진공로 건설 시 리벳 처리된 랙, 의료 기술 분야의 임플란트, 전자 산업의 커패시터 구성요소 등을 생산합니다.
| 원자 번호 | 73 |
| CAS 번호 | 7440-25-7 |
| 원자량 | 180.95 [g/mol] |
| 녹는점 | 2996 °C |
| 끓는점 | 5458 °C |
| 20° C에서의 밀도 | 16.65 [g/cm3] |
| 결정 구조 | 체심 입방 |
| 20° C에서의 선형 열팽창계수 |
6.4 × 10-6 [m/(mK)] |
| 20° C에서의 열전도도 |
57.5 [W/(mK)] |
| 20 °C에서의 비열 | 0.14 [J/(gK)] |
| 20 °C에서의 전기전도도 | 8.0 × 106 [S/m] |
| 20 °C에서의 비저항 | 0.125 [(Ωmm2)/m] |
당사의 품질은 믿으셔도 좋습니다. 저희는 금속 분말부터 완제품까지 탄탈륨 제품을 생산합니다. 당사는 원재료로 가장 순수한 탄탈륨 분말만을 사용합니다. 이것이 바로 매우 높은 소재 순도를 확보하는 비결입니다.
그렇기 때문에 순도 99.95%(Nb 제외 금속 순도)의 소결 품질의 탄탈륨을 약속드릴 수 있는 것입니다. 남은 부분은 화학적 분석에 따라 주로 다음과 같은 원소로 이루어집니다.
| 원소 | 일반적인 최대값 [μg/g] |
보장되는 최대값 [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 |
Cr(VI)과 유기적인 불순물은 생산 공정에서 제거될 수 있습니다(H2 대기에서 1,000 °C를 초과하는 온도로 여러 차례 열 처리).
그렇기 때문에 순도 99.95%(Nb 제외 금속 순도)의 용융 품질의 탄탈륨을 약속드릴 수 있는 것입니다. 남은 부분은 화학적 분석에 따라 주로 다음과 같은 원소로 이루어집니다.
| 원소 | 일반적인 최대값 [μg/g] |
보장되는 최대값 [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 |
Cr(VI)과 유기적인 불순물은 생산 공정에서 제거될 수 있습니다(H2 대기에서 1,000 °C를 초과하는 온도로 여러 차례 열 처리).
| 소재 유형 | 화학 성분 (중량 퍼센트) |
|
| 소결 품질 S |
소결 품질 탄탈륨 (TaS) |
> 99.95 |
| TaW2.5 | 2.5% W | |
| TaW10 | 10% W | |
| 용융 품질 M | 용융 품질 탄탈륨 (TaM) | > 99.95 |
당사는 각 응용 분야에 알맞게 탄탈륨을 준비해드립니다. 다양한 합금 첨가물에 따라 다음 특성이 정의됩니다.
이게 끝이 아닙니다. 맞춤 제조 공정으로 다른 분야에서도 탄탈륨 속성을 다양화할 수 있습니다. 그 결과, 각 응용 분야에 맞추어 서로 다른 속성 프로파일을 지닌 탄탈륨 합금이 탄생합니다.
순수 소결 품질 탄탈륨과 순수 용융 품질 탄탈륨은 다음과 같은 동일한 속성을 갖습니다.
당사의 소결 품질 탄탈륨 (TaS)은 까다로운 상황에 사용됩니다. 분말 야금 생산 공정 덕분에 소결 품질 탄탈륨 (TaS)은 결정이 특히 미세하기 때문입니다. 그 결과 이 소재는 작업이 매우 용이하며 훌륭한 표면 품질과 견고한 기계적 특성으로 뛰어난 성질을 보입니다.
가장 비싼 제품이 항상 가장 좋은 것은 아닙니다. 용융 품질 탄탈륨 (TaM)은 보통 소결 품질 탄탈륨보다 더 경제적으로 생산할 수 있으면서도 많은 응용 분야에 충분한 품질을 갖습니다. 하지만 이 소재는 소결 품질 탄탈륨처럼 미세하거나 균질하지는 않습니다. 연락주십시오. 기꺼이 도움을 드리도록 하겠습니다.
탄탈륨-텅스텐 (TaW)은 우수한 기계적 특성과 훌륭한 내부식성을 자랑하는 소재입니다. 이 소재는 순수 탄탈륨에 2.5에서 10중량퍼센트 사이의 텅스텐을 첨가하여 생산됩니다. 이렇게 만들어진 합금은 순수 탄탈륨보다 최대 1.4배 더 강하면서도 최고 1600 °C의 온도에서 작업하기 쉬운 상태를 유지합니다. 당사의 TaW 합금은 화학 장비 건설의 열교환기와 핫존 그리고 항공 우주 산업의 구성요소에 특히 적합합니다.
탄탈륨은 높은 녹는점을 지닌 금속(고융점 금속이라고도 함) 그룹에 속해 있습니다. 고융점 금속은 녹는점이 백금(1772 °C)보다 높습니다. 개별 원자의 결합 에너지가 특히 높습니다. 고융점 금속은 낮은 증기압과 결부된 높은 녹는점 또한 특징입니다. 또, 높은 밀도와 낮은 열팽창계수도 고융점 금속의 특성입니다.
주기율표에서 탄탈륨은 텅스텐과 같은 그룹에 속해 있습니다. 밀도가 16.65 g/cm³인 탄탈륨은 텅스텐과 비슷하게 밀도가 높습니다. 하지만 텅스텐과 달리 탄탈륨은 수소 대기에서 취성이 되므로 높은 진공에서 소결됩니다.
탄탈륨은 의심의 여지없이 가장 저항성이 큰 고융점 금속이며 모든 산과 염기(플루오르화수소산 제외)에도 저항합니다.
보통 낮은 열팽창계수와 상대적으로 높은 밀도는 고융점 금속의 특징입니다. 탄탈륨의 특성도 이와 같습니다. 하지만 탄탈륨의 열전도성은 텅스텐과 몰리브덴에 비해 더 낮습니다. 탄탈륨의 열역학적 속성은 온도에 따라 다릅니다. 아래의 다이어그램은 가장 중요한 변수들을 나타낸 것입니다.
미량일지라도 산소, 질소, 수소, 탄소와 같은 원소가 틈새에 녹아들면 탄탈륨의 기계적 속성이 변할 수 있습니다. 그리고 제조 공정, 변형 정도, 이용된 열처리 유형 또한 기계적 속성에 영향을 줍니다.
텅스텐과 몰리브덴과 마찬가지로, 탄탈륨도 체심 입방 결정 구조를 갖고 있습니다. 취성-연성 천이 온도는 -200 °C로, 상온보다 훨씬 낮습니다. 따라서 작업이 매우 용이한 금속입니다. 성형을 많이 할수록 인장력과 경도가 높아지는 동시에 소재의 파괴 세장 특성은 낮아집니다. 하지만 소재가 취성으로 변하지는 않습니다.
이 소재의 고온 안정성은 텅스텐보다 낮지만 순수 몰리브덴의 값과 비슷한 수준입니다. 탄탈륨을 텅스텐과 같은 고융점 금속과 합금하면 고온 안정성을 높일 수 있습니다.
탄탈륨의 탄성률은 텅스텐과 몰리브덴보다 낮으며 순수 철과 유사합니다. 온도가 높아지면 탄력성은 떨어집니다.
높은 연성도 덕분에 탄탈륨은 굽힘, 스탬핑, 프레싱, 딥 드로잉과 같은 칩이 없는 성형 공정에 아주 적합합니다. 탄탈륨에는 머시닝 공정을 이용하기가 매우 어렵습니다. 칩이 깔끔하게 부러지지 않기 때문입니다. 따라서 칩 브레이커를 이용하시기를 권장합니다. 탄탈륨은 텅스텐과 몰리브덴에 비해 용접성이 좋습니다.
고융점 금속의 기계적 가공에 대해 질문이 있으십니까? 당사에서 다년 간의 경험으로 여러분을 기쁘게 도와드릴 것입니다.
탄탈륨은 모든 화학 물질 유형에 저항성이 있기 때문에, 종종 귀금속과 비교됩니다. 하지만 그럼에도 불구하고 열역학적 측면에서 탄탈륨은 다양한 원소와 함께 안정적인 복합체를 형성하는 기본 금속입니다. 공기에 노출되면 탄탈륨은 매우 밀도가 높은 산화층(Ta2O5)을 형성하여 기본 금속을 화학적 공격으로부터 보호합니다. 이 산화층이 탄탈륨을 부식에 강하게 해주기 때문입니다.
상온에서 탄탈륨은 무기물질(플루오린, 플루오르화 수소, 플루오르화 수소산, 플루오르 이온을 함유한 산성 용액)에만 저항성이 없습니다. 알칼리성 용액, 용융된 수산화나트륨과 수산화칼륨 또한 탄탈륨을 공격합니다. 하지만 탄탈륨은 수성 암모니아 용액에는 저항성이 있습니다. 탄탈륨이 화학적 공격에 노출되면, 수소가 금속 격자 구조로 침투되어 재료가 취성으로 변합니다. 탄탈륨의 내부식성은 온도가 올라갈수록 점차 떨어집니다.
탄탈륨은 많은 용액에서 접촉 시 비활성입니다. 하지만 탄탈륨이 혼합 용액에 노출되면 각각의 요소에 따로 노출되었을 때는 저항성이 있는 경우라도 내부식성이 저해될 수 있습니다. 복잡한 부식 관련 주제에 대해 질문이 있으십니까? 당사의 경험과 자체 부식 연구소를 통해 기꺼이 도와드리겠습니다.
| 매질 | 저항 (+), 비저항 (-) | 참고 |
| 물 | ||
| 온수 < 150 °C | + | |
| 산 | ||
| 플루오린화 수소산, HF | - | |
| 염산, HCl | + | < 30%, < 190 °C |
| 인산, H3PO4 | + | < 85%, < 150 °C |
| 황산, H2SO4 | + | < 98%, < 190 °C |
| 질산, HNO3 | + | < 65%, < 190 °C |
| 유기산 | + | |
| 알칼리 | ||
| 암모니아 용액, NH4OH | + | < 17%, < 50 °C |
| 수산화칼륨, KOH | + | < 5%, < 100 °C |
| 탄산나트륨, Na₂CO₃ | + | < 20%, < 100 °C |
| 수산화나트륨, NaOH | + | < 5%, < 100 °C |
| 할로겐 | ||
| 플루오르, F2 | - | |
| 염소, Cl2 | + | < 150 °C |
| 브롬, Br2 | + | < 150 °C |
| 요오드, I2 | + | < 150 °C |
| 비금속 | ||
| 붕소, B | + | < 1000 °C |
| 인, P | + | < 150 °C |
| 황, S | + | < 150 °C |
| 기체 | ||
| 탄탈륨은 비활성 기체와 반응하지 않습니다. 그래서 고순도 비활성 기체를 보호 가스로 사용할 수 있습니다. 하지만 온도가 높아지면 탄탈륨은 산소 또는 공기와 매우 강하게 반응하여 대량의 수소와 질소를 흡수할 수 있습니다. 그러면 탄탈륨이 취성이 됩니다. 고진공에서 탄탈륨을 어닐링하면 이러한 불순물이 제거됩니다. 수소는 800 °C에서 제거되며 질소는 1700 °C에서 제거됩니다. | ||
| 암모니아, NH3 | + | < 700 °C |
| 일산화탄소, CO | + | < 1100 °C |
| 이산화탄소, CO2 | + | < 500 °C |
| 탄화수소 | + | < 800 °C |
| 공기 및 산소, O2 | + | < 300 °C |
| 비활성 기체(He, Ar, N2) | + | |
| 수소, H2 | + | < 340 °C |
| 수증기 | + | < 200 °C |
| 용융물 | ||
| 탄탈륨과 같은 기본 재료는 플래티넘과 같은 귀금속과 접촉하게 되면 화학 반응이 매우 빠르게 일어납니다. 따라서 시스템에, 특히 고온에서 작동하는 시스템에 이러한 다른 소재가 있는 경우 탄탈륨의 이런 특성에 특히 주의해야 합니다. | ||
| 알루미늄, Al | - | |
| 베릴륨, Be | - | |
| 납, Pb | + | < 1000 °C |
| 세슘, Cs | + | < 980 °C |
| 구리, Cu | + | < 1300 °C |
| 갈륨, Ga | + | < 450 °C |
| 철, Fe | - | |
| 리튬, Li | + | < 1000 °C |
| 마그네슘, Mg | + | < 1150 °C |
| 수은, Hg | + | < 600 °C |
| 니켈, Ni | - | |
| 포타슘, K | + | < 1000 °C |
| 은, Ag | + | < 1200 °C |
| 나트륨, Na | + | < 1000 °C |
| 주석, Sn | + | < 260 °C |
| 아연, Zn | + | < 500 °C |
| 진공로 건설 소재 | ||
| 고온 진공로에서 탄탈륨은 고융점 산화물 또는 흑연으로 제작된 부품과 반응할 수 있습니다. 알루미늄, 마그네슘, 지르코늄 산화물과 같이 매우 안정적인 산화물일지라도 고온에서 탄탈륨과 접촉하면 환원이 될 수 있습니다. 흑연과 접촉하면 탄탈륨 카바이드에 변형이 생겨 탄탈륨이 부서질 수 있습니다. 탄탈륨은 보통 문제없이 몰리브덴이나 텅스텐과 같은 다른 고융점 금속들과 결합되지만, 육방정 질화붕소와 질화규소와는 반응할 수 있습니다. 진공에서 제한 온도는 다음과 같습니다. 보호 가스를 사용하는 경우, 이 온도는 약 100에서 200 °C 더 낮아집니다. | ||
| 알루미나, Al2O3 | + | < 1900 °C |
| 산화베릴륨, BeO | + | < 1600 °C |
| 육방질화붕소, BN | + | < 700 °C |
| 흑연, C | + | < 1000 °C |
| 산화마그네슘, MgO | + | < 1800 °C |
| 몰리브덴, Mo | + | |
| 질화 규소, Si3N4 | + | < 700 °C |
| 산화 토륨, ThO2 | + | < 1900 °C |
| 텅스텐, W | + | |
| 산화지르코늄, ZrO2 | + | < 1600 °C |
선택된 물질에 대한 탄탈륨의 부식 거동
| 250 °C의 황산 98% | 원자 수소 > 25 °C |
| 190 °C의 염산 30% | 350 °C의 수소 |
| 플루오린화 수소산 | 비활성 특성이 덜한 용해되는 소재로 캐소드 분극 |
수소 취화를 막기 위한 조치는 다음과 같습니다.
취성이 된 탄탈륨은 800°C의 고진공 어닐링을 통해 재생산될 수 있습니다.
다양한 산업 응용 분야에 당사의 탄탈륨이 이용된다는 사실은 이 소재의 독특한 특성을 잘 보여줍니다. 간단하게 다음의 한 가지 특성을 소개합니다.
훌륭한 성형 가능성과 용접성 그리고 우수한 저항성을 지닌 탄탈륨은 열교환기에 완벽한 소재입니다. 당사의 탄탈륨 열교환기는 매우 안정적이고 저항성이 좋습니다. 다년 간의 탄탈륨 머시닝 경험을 지닌 당사는 복잡한 제품도 제조 가능하여 여러분의 요건을 정밀하게 충족시켜드릴 수 있습니다.
1802년 스웨덴의 화학자 Anders Gustav Ekeberg가 컬럼바이트 광석에서 오산화탄탈륨(Ta2O5)을 최초로 분리해내는 데 성공했습니다. 이 산화물은 그리스 신화에 등장하는 탄탈로스라고 하는 인물의 이름을 따 라틴어로 탄탈루스라는 이름이 붙었습니다. 탄탈로스가 물에 손을 뻗으면 물이 그를 피해 물러나기 때문에 그는 갈증을 절대 해소할 수 없다고 합니다. 이렇게 물이 탄탈로스를 피하는 것처럼 산화탄탈륨도 산과 반응하지 않습니다. Ta라는 원소기호는 1814년 Jöns Jakob Berzelius가 제안한 것입니다. Berzelius는 초기의 탄탈륨을 최초로 만들어낸 사람이기도 합니다. 그러나 Heinrich Rose가 이러한 방식으로 생산된 탄탈륨에는 탄탈륨이 50%밖에 함유되어 있지 않다는 사실을 알아냈습니다. 1844년 Rose는 탄탈륨과 니오븀을 서로 다른 구분되는 원소라고 증명하는 데 성공하였습니다. 그리고 100년이 지난 후에야 Werner von Bolton이 나트륨으로 포타슘 헵타플루오로탄탈레이트를 환원하여 순수 탄탈륨을 만들어낼 수 있었습니다.
탄탈륨은 자연에서 (Fe, Mn) [(Nb,Ta)O3]2라는 화학식으로 표현되는 탄탈석 광석 형태로 가장 자주 발견됩니다. 탄탈륨 성분이 주가 되면 이 광석은 탄탈석이라고 불립니다. 탄탈륨보다 니오븀이 더 많은 경우에는 컬럼바이트 또는 니오바이트라고 합니다. 세계에서 탄탈륨이 가장 많이 매장되어 있는 곳은 호주, 브라질 그리고 아프리카 국가들 다수입니다.
이 광석에서 다양한 방법을 이용하여 약 70%의 농축 (Ta, Nb)2O5 을 얻습니다. 그 후 이 농축물을 불화수소와 황산 혼합물에 용해시킵니다. 그러면 플루오르 복합물(TaF7)이 액체 추출 공정을 통해 유기상으로 전환됩니다. 이 유기상은 수상에서 분리됩니다. 이 탄탈륨은 플루오르화수소칼륨을 이용하여 유기상에서 분리됩니다. 이 공정으로 칼륨 헵타플루오로탄탈산염(K2TaF7)이 생산됩니다. 이렇게 얻은 탄탈륨 화합물을 나트륨으로 환원하면 순수 금속 탄탈륨이 생성됩니다.
탄탈륨의 일부는 분쟁 지역인 콩고민주공화국(DRC) 내부와 그 인근에서 채굴되며 ‘분쟁 광물’로 분류되어 있습니다. 그 책임을 인식하는 기업으로서 당사는 특히 우리가 조달하는 원재료에 특히 우려를 표하며 책임감있게 소싱을 하며 분쟁에는 기여하지 않고 있습니다. 그렇기 때문에 당사는 탄탈륨의 출처에 ‘분쟁이 없음’을 증명서를 통해 확인해드리고 있습니다. 이 인증서는 책임있는 광물 공급 연합(RMI)이 Plansee가 윤리적으로 문제없는 소스의 탄탈륨 원재료를 이용한다는 것을 인증합니다. 이 감사는 감사 기간 및/또는 감사 기간 동안 제조된 모든 탄탈륨 함유 제품을 다룹니다.
이 감사는 책임있는 비즈니스 연합(RBA, 이전의 EICC)와 글로벌 e-지속가능성 이니셔티브(GeSI)가 공동으로 추진한 ‘책임있는 광물 보장 프로세스(RMAP) 다운스트림 감사 프로그램’의 일환으로 실시되었으며 Plansee는 자발적 의무로 이 감사를 채택하였습니다. 당사와 고객 그리고 공급업체에게 이 점은 당사가 책임있는 광물 보장 프로세스(RMAP)를 준수한다는 제삼자의 확인을 의미합니다.
분말 야금이 뭐냐고요? 오늘날에는 강철, 알루미늄, 구리와 같은 산업용 금속과 합금들이 몰드에서 용융과 캐스팅을 통해 생산된다는 사실이 잘 알려져있습니다. 하지만 분말 야금은 이런 용융 공정을 거치지 않으며, 금속 분말을 압축한 후 이 소재의 녹는점 아래의 온도에서 열처리(소결)를 하여 제품을 제조합니다. 분말 야금 분야에서 가장 중요한 요소 세 가지는 금속 분말 그 자체와 압축 성형 및 소결 공정입니다. 당사는 이런 모든 요소들을 모두 자체적으로 제어하고 최적화할 수 있습니다.
분말 야금을 이용하는 이유는 무엇인가요? 당사는 분말 야금을 통해 녹는점이 2000 °C가 넘는 소재들을 생산합니다. 이런 공정은 적은 수량을 생산할 때도 특히 경제적입니다. 또한 맞춤 분말 혼합물을 이용하여 특정한 속성을 갖춘 극도로 균질한 소재를 다양하게 생산할 수 있습니다.
탄탈륨 분말은 합금 성분과 혼합된 후 몰드에 채워집니다. 그 후 이 혼합물은 최고 2,000bar의 압력으로 압축됩니다. 이렇게 제작된 압축 블랭크(‘압분체’라고도 함)은 그 후 2000 °C가 넘는 온도의 특수 진공로에서 소결됩니다. 이 공정으로 밀도와 미세 구조가 형성됩니다. 고온 안정성과 경도 또는 흐름 특성과 같은 당사 소재들의 매우 특수한 속성들은 적절한 성형 방법(예: 단조, 압연, 드로잉)을 이용하여 얻어집니다. 이런 모든 단계가 완벽히 맞아들어야만 정확한 품질 요구사항을 달성할 수 있으며 뛰어난 순도와 품질을 갖춘 제품을 제조할 수 있는 것입니다.
| 소재 | 시트 [두께] |
리본 [두께] |
로드 [직경] |
튜브 |
| TaS | 요청 시 | 요청 시 | 요청 시 | 요청 시 |
| TaM | 0.10 – 40 mm | 요청 시 | 3.0 – 120 mm | 요청 시 |
고객의 사양에 따라 다른 치수, 성형 및 머시닝 부품 또는 완제품은 요청 시 제공됩니다.
당사의 온라인 스토어에서 구성 가능한 치수의 시트, 로드, 리본, 와이어 및 기타 제품들을 빠르고 쉽게 주문하실 수 있습니다.
탄탈륨과 탄탈륨 합금에 대해 더 알아보고자 하십니까? 여기에서 당사의 제품 데이터 시트를 살펴보십시오.
탄탈륨은 그 속성 때문에 장비 건설 시 열교환기의 소재로 알맞습니다. 당사는 진공로 건설용 리벳 처리된 랙, 의료 기술용 임플란트, 전자 산업의 커패시터 부품 또한 탄탈륨으로 제조합니다.
1802년 스웨덴의 화학자 Anders Gustav Ekeberg가 컬럼바이트 광석에서 오산화탄탈륨(Ta2O5)을 최초로 분리해내는 데 성공했습니다. 이 산화물은 그리스 신화에 등장하는 탄탈로스라고 하는 인물의 이름을 따 라틴어로 탄탈루스라는 이름이 붙었습니다. 탄탈로스가 물에 손을 뻗으면 물이 그를 피해 물러나기 때문에 그는 갈증을 절대 해소할 수 없다고 합니다. 이렇게 물이 탄탈로스를 피하는 것처럼 산화탄탈륨도 산과 반응하지 않습니다. Ta라는 원소기호는 1814년 Jöns Jakob Berzelius가 제안한 것입니다.
탄탈륨은 자연에서 (Fe, Mn) [(Nb,Ta)O3]2라는 화학식으로 표현되는 탄탈석 광석 형태로 가장 자주 발견됩니다. 세계에서 탄탈륨이 가장 많이 매장되어 있는 곳은 호주, 브라질 그리고 아프리카 국가들 다수입니다.
