Tantal

Tantal ist ein schweres, in seinen chemischen und physikalischen Eigenschaften dem Niob sehr ähnliches, bis ~250 °C luftbeständiges, durch eine dünne Oxidschicht sich selbst schützendes, sehr gut umformbares Metall, das kubisch raumzentriert kristallisiert. Bei Temperaturen über 250 °C reagiert Tantal mit Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Kohlenstoff und setzt daher eine Bearbeitung über dieser Temperatur im Vakuum oder unter Schutzgas voraus. Tantal ist beständig gegen alle Säuren, außer heißer, rauchender Schwefelsäure (Oleum) und Flusssäure. Von Alkalilaugen wird es nur langsam angegriffen. In seinen Verbindungen tritt es in Wertigkeiten von -3, -1, 0, +2, +3, +4 und +5 auf, wobei sich die meisten jedoch vom fünfwertigen Tantal ableiten lassen. Bei einer Temperatur unterhalb 4,28 K ist Tantal supraleitend.

Die bedeutendsten Lagerstätten befinden sich in Australien (~70 %), Brasilien (~20 %), Kanada und Afrika. Tantal kommt in seinen Mineralien vorwiegend als Mischoxid (wichtigstes: Tantalit) sowie in Zinnseifen, immer verschwistert mit Niob vor. Daher muss zur Herstellung von Tantal das Niob nach dem Auflösen des Erzkonzentrates durch aufwendige flüssig/flüssig Extraktion mittels MIBK oder durch Destillation der Chloride abgetrennt werden. Das dabei gewonnene Ta₂O₅ kann anschließend mit Natrium (wichtigster Prozess) zu Tantal-Metall reduziert werden. Die Reinigung des Metalls erfolgt danach durch mehrfaches Schmelzen im Vakuum in einer Elektronenstrahlschmelzanlage.

Zirka 60 % der Jahresweltproduktion (2007 ca. 1100 t) werden zu Kondensatoren verarbeitet. Weitere Anwendung findet Tantal im chemischen Apparatebau sowie für Laborgeräte, als Implantat in der Medizintechnik, als Elektrode in Röntgenröhren, in Superlegierungen mit Nickel für Turbinen / Hochtemperaturanwendungen und als Ta₂O₅ wegen des hohen Brechungsindexes in optischen Gläsern. Tantalcarbid wird mit einer, dem Diamant sehr nahe kommenden Härte und einem extrem hohen Schmelzpunkt (~3900 °C) als Schutzschicht auf hochwarmfesten Legierungen für Triebwerke und Schneidwerkzeuge eingesetzt. Ebenfalls wird Tantal als Bestandteil von Wolframcarbid-Hartmetallen eingesetzt, um vor allem die Härte bei hoher Temperatur zu erhöhen.