Рассказы о металлах

Что же представляет собой тантал? Это тяжелый светло-серый металл со слегка синеватым отливом. По тугоплавкости (температура плавления около 3000 °C) он уступает лишь вольфраму и рению. Высокая прочность и твердость сочетаются в нем с отличными пластическими характеристиками. Чистый тантал хорошо поддается механической обработке, легко штампуется, раскатывается в тончайшие листы (толщиной в сотые доли миллиметра) и проволоку. Но несомненно самым важным свойством тантала является исключительная химическая стойкость — в этом отношении он уступает только благородным металлам, да и то не во всех случаях. Тантал не растворяется даже в таких грозных химических агрессорах, как царская водка и концентрированная азотная кислота. При 200 °C в 70 %-ной азотной кислоте тантал вовсе не подвергается коррозии; в серной кислоте при 150 °C коррозии также не наблюдается, а при 200 °C металл корродирует лишь на 0,006 миллиметра в год. Это делает тантал ценным конструкционным материалом для химической промышленности.

Танталовую аппаратуру применяют при производстве многих кислот (соляной, серной, азотной, фосфорной, уксусной), пероксида водорода, брома, хрома. На одном из предприятий, использующих газообразный хлористый водород, детали из нержавеющей стали выходили из строя уже через два месяца. Но как только сталь была заменена танталом, даже самые тонкие детали (толщиной 0,3–0,5 миллиметра) оказались практически вечными: срок службы их увеличился до двадцати лет. Лишь плавиковая кислота вправе утверждать, что перед ней пасует сам тантал.

Танталовые катоды применяют при электролитическом выделении золота и серебра. Достоинство этих катодов в том, что осадок золота и серебра растворяется царской водкой, которая не может причинить вреда танталу.

Уникальное качество тантала — его высокая биологическая совместимость с живыми тканями, т. е. способность уживаться с тканями тела, не вызывая их раздражения. На этом свойстве основано широкое применение его в медицине, главным образом в восстановительной хирургии — для "ремонта" человеческого организма. Пластинки из этого металла используют при повреждениях черепа. В литературе описан случай, когда из танталовой пластинки было создано искусственное ухо, причем пересаженная с бедра кожа при этом настолько хорошо прижилась, что ухо трудно было отличить от настоящего. Танталовая пряжа служит для возмещения мускульной ткани. С помощью тантала хирурги укрепляют после операции стенки брюшной полости. Танталовые скрепки, подобные тем, которыми сшивают тетради, надежно соединяют кровеносные сосуды. Сетки из тантала применяют при изготовлении глазных протезов. Тончайшие нити этого металла заменяют сухожилия и даже нервные волокна. И если выражение "железные нервы" обычно употребляется в переносном смысле, то людей с танталовыми нервами вы, быть может, не раз встречали на улице.

Медицина хотя и не самое важное, но, пожалуй, самое благородное занятие тантала. Право, есть что-то символическое в том, что именно на долю металла, названного в честь мифологического мученика, выпала гуманная миссия — облегчать людские страдания и муки.

На медицинские нужды расходуется примерно 5 % производимого в мире тантала. Около 20 % потребляет химическая промышленность. Основной же заказ на этот металл и его соединения (более 45 %) поступает от металлургов. В последние годы тантал все чаще используют в качестве легирующего элемента в специальных сталях — высокопрочных, коррозионностойких, жаропрочных. Действие, оказываемое на сталь танталом, сходно с влиянием ниобия. Добавка этих металлов к обычным коррозионностойким хромистым сталям повышает их прочность, понижает хрупкость после закалки и отжига.

Очень важная область применения тантала — производство жаропрочных сплавов, в которых все больше и больше нуждается ракетная и космическая техника. Замечательными свойствами обладает конструкционный сплав, состоящий из 90 % тантала и 10 % вольфрама. Листы из такого сплава можно применять до 2500 °C, а более массивные детали выдерживают чудовищные температуры — выше 3300 °C! За рубежом этот сплав считают вполне надежным для изготовления форсунок, выхлопных труб, деталей систем газового контроля и регулирования, передней кромки и многих других ответственных узлов космических кораблей. В тех случаях, когда сопла ракет охлаждаются жидким металлом, способным вызвать коррозию (литием или натрием), без сплава тантала с вольфрамом просто невозможно обойтись.

Еще более поразительной становится жаропрочность деталей из танталовольфрамового сплава, если на них нанесено покрытие — слой карбида тантала (температура плавления 4000 °C). При опытных запусках ракет такие сопла выдерживали колоссальные температуры, при которых сплав без покрытия довольно быстро корродирует и разрушается.