Применение:

Из молибдена изготавливают сетки и электроды электронных ламп, рентгеновских трубок и различные вспомогательные детали электровакуумных приборов с напряженным тепловым режимом. Весьма важным является применение молибдена для изготовления вакуумплотных термически согласованных вводов в баллоны из тугоплавкого стекла. Молибден используется также в качестве нагревательных элементов электрических печей. Такие элементы в защитной атмосфере могут устойчиво работать при температурах 1700°С, при которых еще слабо выражены процессы рекристаллизации в молибдене.

В электровакуумной технике наиболее распространены марки молибдена МЧ (молибден чистый) и МК (молибден с присадкой окиси кремния). Последний обладает повышенной механической прочностью при высоких температурах.

Получение молибдена

Наиболее распространенным и промышленно важным минералом молибдена является молибденит (MoS₂). В результате переработки молибденовых руд обычно получают либо парамолибдат аммония, либо молибденовый ангидрид МоО₃. Исходным материалов для производства компактного молибдена, используемого в электронной технике, служит парамолибдат аммония – 3(NH₄)₂O·7MoO₃·4H₂O. Просеянный парамолибдат аммония прокаливается на воздухе при температуре 450 °С с образованием молибденового ангидрида:

3(NH₄)₂O·7MoO₃·4H₂O = 7MoO₃ + 6NH₃ + 7H₂O

Металлический молибден в порошкообразной форме получают восстановлением его оксидов водородом в две стадии:

MoO₃ + Н₂ = МоО₂ + H₂O Т = 500-550 °С

MoO₂ + Н₂ = Мо + H₂O Т = 870-900 °С в зависимости от марки молибдена

Повышение температуры во второй стадии может приводить к агломерации порошка. Для снижения кислорода в полученных порошках молибдена проводят дополнительное (третье) восстановление водородом при 1000-1050 °С.

Дальнейший процесс аналогичен производству вольфрама.

Свойства и получение порошкового тантала и ниобия

Физические свойства

Та – серый металл с синеватым оттенком, атомный вес 180.95,

Тпл = 3010 °С, Ткип = 5425 °С

Nb – блестящий металл бело-голубого цвета, атомный вес 92.91,

Тпл = 2468 °С, Ткип = 4742 °С

способны поглощать газы: водород, азот и кислород.

поглощенный водород делает металлы хрупкими, однако при нагревании в вакууме при температуре выше 1000 °С весь водород выделяется и исходные механические свойства восстанавливаются.

Химические свойства

при обычной температуре металлы устойчивы на воздухе

при нагревании на воздухе и при анодном окислении на поверхности тантала и ниобия образуются плотные пленки оксидов Та₂О₅ и Nb₂O₅, соответственно, которые не разлагается вплоть до температуры порядка 1500 °С.

в отличие от других тугоплавких металлов, тантал и ниобий не имеют промежуточных оксидов.

тантал и ниобий устойчивы к воздействию соляной, серной и азотной кислот любых концентраций при комнатной температуре и до 100 °С.

растворяются в плавиковой кислоте и особенно интенсивно - в смеси HF+HNO₃.

Применение

Из тантала изготавливают аноды и сетки генераторных ламп, катоды прямого и косвенного накала и различные вспомогательные детали электровакуумных приборов. Тантал широко используется в вакуумной технологии в качестве испарителей при осаждении тонких пленок различных веществ. Особое значение тантал имеет при производстве конденсаторов. Широкое применение получили электролитические и тонкопленочные конденсаторы, получаемые анодированием.

Из чистого ниобия или его сплавов изготовляют детали летательных аппаратов; оболочки для урановых и плутониевых тепловыделяющих элементов; контейнеры и трубы для жидких металлов; детали электролитических конденсаторов; «горячую» арматуру электронных (для радарных установок) и мощных генераторных ламп (аноды, катоды, сетки и др.); коррозионноустойчивую аппаратуру в химической промышленности.

Получение тантала и ниобия

Наиболее важным минеральным источником тантала и ниобия служит танталатониобат марганца и железа (Мn,Fe)(Ta,Nb)₂O₆. Если в минерале содержится больше Та₂O₅ , чем Nb₂O₅, то он называется танталитом, а если меньше, то колумбитом.

Получение

1. Руда подвергается обогащению по основному веществу. Обогащенная руда сплавляется со щелочью

Fe(TaO₃)₂ + NaOH = NaTaO₃ + Fe₂O₃ + H₂O.

2. Затем расплав выщелачивается путем растворения в воде, в раствор перейдут многие примеси Na₂WO₄ и Na₂SiO₃ и другие, а в осадке остаются NaTaO₃ + Fe₂O₃.

3. Осадок обрабатывается соляной кислотой, соединения марганца и железа растворяются, остаются кислота тантала и ниобия, при этом они распадаются на оксиды.

NaTaO3 + Fe2O3 FeCl3 + Ta2O5 (Nb2O5) + NaCl

4. Необходимо разделить Ta₂O₅ и Nb₂O₅ без потерь как ниобия, так и тантала.

Ta₂O₅ + HF = H₂TaF₇ + H₂O

Nb₂O₅ + HF = H₂NbF₇ + H₂O

Далее добавляем в реакционную смесь KF

K₂TaF₇ в 12 раз хуже растворяется по сравнению с K₂NbF₇ (фторниобат калия). Путем многократной перекристаллизации их разделяют.

5. Далее для извлечения тантала используют метод металлотермии. Восстановлением водородом или другими газами тантал получить нельзя, так как он геттер, поглощает газы.

K₂ТаF₇ + Na ТaF + KF + Na + Q

Процесс ведется в стальных тиглях, в которые послойно загружаются натрий и хлорид натрия для предотвращения окисления тантала. Реакция идет с большим выделением тепла, температура к концу реакции достигает 950 °С. Содержимое тиглей обрабатывается водой с целью гашения избытка натрия. Затем обрабатывают в соляной кислоте, промывают в спирте и продукт сушится. В результате получают порошок тантала.

В настоящее время используют другой метод – электролиз Ta₂O₅ . данный метод стал возможным, в связи с внедрением экстракционного метода разделения оксидов тантала и ниобия.

6. Далее порошок тантала прессуют в штабики и проводится спекание их в вакууме при давлении 10^–4 мм рт.ст., далее следует сварка при 2700 °С.

7. Извлечение ниобия осуществляется нагреванием смеси в вакууме:

Nb₂O₅ + NbC =Nb + CO

Свойства и получение порошкового никеля

Физические свойства:

Ni –светло-серебристый металл;

Тпл = 1453°С, Ткип = 2732°С;

его поверхность характеризуется очень высокой отражающей способностью;

никель характеризуется высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, что обусловлено образованием на его поверхности тонкой и прочной защитной пленки;

ферромагнитный металл.

Химические свойства:

устойчив к воздействию воды и многих агрессивных сред;

заметное окисление никеля на воздухе наблюдается при температурах выше 700-800°С;

серная и соляная кислоты растворяют никель медленно, а в азотной он растворяется легко;

органические кислоты воздействуют на никель только после длительного соприкосновения с ним.

Получение:

Металлический никель получают различными способами в зависимости от того, для какой цели предназначается, этот металл. Существует ряд методов, основанных на переработке его оксидов или солей при высоких температурах: восстановление водородом, оксидом углерода или углеродом или электролиз расплавов. Этим путем получают основную массу никеля, которая потребляется в металлургии.

Для получения особо чистого металла используется реакция, основанная на диссоциации карбонила никеля Ni(CO)₄, который испаряется и разлагается на никель и оксид углерода при сравнительно невысоких температурах. Основным методом очистки никеля является электрорафинирование.