Tantalfolie: Egenskaper, prosessering og bruksområder

Hva er tantalfolie

Tantalfolie er et tynt, flatt-valset produkt av tantalmetall, som normalt leveres i tykkelser fra ca. 0,01 mm til 0,5 mm og i bredder opptil noen få hundre millimeter. Tantal er et ildfast metall med atomnummer 73, en tetthet på 16,6 g/cm3 og et smeltepunkt på 2996 C. Dens mest nyttige karakteristikk er en naturlig formende, selv-helbredende tantalpentoksidfilm (Ta2O5) som gjør metallet inert overfor de fleste klorsyre- og svovelsyretemperaturer, bl.a. Angrepet er hovedsakelig begrenset til flussyre, varm konsentrert svovelsyre og sterke varme alkalier.

Viktige fysiske og mekaniske egenskaper

På grunn av den stabile oksidfilmen brukes tantal i elektrolytiske kondensatorer der Ta2O5-laget fungerer som dielektrikum. Metallet er også biokompatibelt, noe som støtter bruken i kirurgiske implantater og instrumentering, og det er ikke ferromagnetisk, så det er kompatibelt med magnetisk resonansavbildning.

Karakterer og styrende standarder

Tantalfolie og -plate leveres til ASTM B708, som dekker valset plate, stripe og plate. De viktigste ulegerte kvalitetene er R05200, produsert ved elektron-strålesmelting, og R05400, produsert ved vakuum-buesmelting; begge gir den samme korrosjonsmotstanden og skiller seg hovedsakelig i de gjenværende urenhetsnivåene etter smelteveien. Legerte kvaliteter som Ta-2,5W og Ta-10W gir høyere styrke for strukturell bruk i kjemisk utstyr. Stang, stang og wire er dekket av ASTM B365, og sømløst og sveiset rør av ASTM B521, slik at en komplett utstyrspakke kan kjøpes mot et konsistent sett med aksepttester.

Behandlingsmetoder

Folie formes til komponenter på flere måter, og valget avhenger av tykkelse, toleranse og mengde:

Kjemisk etsing bruker sure eller alkaliske etsemidler for å produsere presise former med god overflatekvalitet, og passer til små deler med høy-nøyaktighet, selv om rester må skylles grundig av før service. Elektrokjemisk bearbeiding fjerner metall ved anodisk oppløsning i en elektrolytt, og gir store-rester-frie, høy-rester deler. Laserskjæring produserer høy-presisjonskanter med en minimal varmepåvirket sone- og passer til små partier og fine geometrier. Elektron-skjæring er rask og presis, men krever spesialisert{10} høyenergiutstyr. Valsing eller kalandrering reduserer folien ytterligere mellom ruller, og både temperatur og trykk må kontrolleres fordi tantal er formbart, men følsomt for overflateforurensning.

Etter forming blir komponenter vanligvis glødet for å gjenopprette duktilitet, rengjort for å fjerne prosessrester og inspisert for overflateintegritet. Utglødning utføres i høyvakuum eller i en inert atmosfære, fordi tantal absorberer oksygen, nitrogen og hydrogen ved forhøyet temperatur og blir sprø.

Sammenføynings- og fabrikasjonsnotater

Tantal kan sveises med wolfram inertgass- og elektronstrålemetoder- under streng inertgassskjerming. Smeltet tantal absorberer oksygen og nitrogen raskt, så sveising utføres normalt i en argon-fylt hanskeboks eller med effektiv etterfølgende skjerming, og sveisebassenget bør aldri utsettes for luft. Tynn folie under ca. 0,05 mm sammenføyes vanligvis ved motstandssveising, nagling eller mekanisk fastspenning i stedet for smeltesveising. Mekanisk skjæring av tynn folie er mulig, men den kuttede kanten kan trenge avgrading og hardt verktøy kan initiere kantsprekker, så laserskjæring eller etsing foretrekkes for kritiske deler.

Søknader

Tantalfolie brukes i kjemisk prosessutstyr som reaktorforinger, bajonettvarmere og varmevekslere, hvor tynn folie ofte bindes til en stålbakside for å kombinere korrosjonsbestandighet med strukturell styrke. Kondensatorproduksjon forbruker store volumer av de tynnere målerne, med oksidfilmen dannet anodisk på folieoverflaten. Ved fremstilling av halvledere fungerer tantalfolie og ark som sputteringsmål og diffusjonsbarrierelag. Andre bruksområder inkluderer vakuumrørkomponenter, ovnsskjerming med høy-temperatur, termoelementkapper og medisinske implantater der både magnetisk resonanskompatibilitet og korrosjonsmotstand er nødvendig.

Ofte stilte spørsmål

Q:Hvilket tykkelsesområde er tilgjengelig for tantalfolie?
A: Kommersiell tantalfolie rulles vanligvis til 0,01-0,5 mm, og tynnere målere ned til noen få mikrometer kan produseres for kondensatoranodefolie ved spesielle rulle- og etseprosesser.

Q:Hvilken standard regulerer tantalfolie?
A: ASTM B708 ​​dekker tantal og tantallegeringsark, -strimmel og -plate, inkludert ulegerte kvaliteter R05200 og R05400 og legerte kvaliteter som Ta-2,5W og Ta-10W.

Q:Kan tantalfolie sveises?
A: Ja, med TIG eller elektronstråle under streng inertgassskjerming, vanligvis i en argon-fylt hanskeboks, fordi smeltet tantal absorberer oksygen og nitrogen veldig raskt.

Q:Er tantalfolie korrosjonsbestandig i sjøvann og syrer?
A: Oksydfilmen gjør tantal motstandsdyktig mot sjøvann, saltsyre, salpetersyre og de fleste kloridmiljøer ved moderat temperatur. Den er ikke egnet for flussyre, varm rykende svovelsyre eller sterke varme kaustiske løsninger.

Q:Hvorfor brukes tantalfolie i kondensatorer?
A: Det anodiske oksidlaget som dannes på folieoverflaten er stabilt og har en høy dielektrisk konstant, noe som tillater svært små kondensatorer med høy kapasitans per volumenhet.

Q:Hvordan skal tynn folie kuttes uten å skade kanten?
A: Laserskjæring eller kjemisk etsing foretrekkes. Mekanisk skjæring er mulig, men kanten kan trenge avgrading og hardt verktøy kan forårsake sprekker på svært tynne målere.