產(chǎn)品名稱(chēng)：碳化鉭（TaC）
規格：0.8-10um（D50）
形貌：不規則
顏色：黑灰色
特點(diǎn)：高熔點(diǎn)、高硬度、高彈性模量、良好的化學(xué)穩定性和耐腐蝕性
用途：硬質(zhì)合金、切削工具、軍事、電極材料、金屬基復合材料等領(lǐng)域
中文名稱(chēng)：碳化鉭
CAS No.：12070-06-3
EINECS號：235-118-3
分子式：CTa
分子量：192.96
熔點(diǎn)：3880℃
沸點(diǎn)：5500℃
硬度：2100HV0.05
晶型：淺棕色金屬狀立方結晶粉末，屬于氯化鈉型立方晶系。
密度：14.3g/cm3
電阻：室溫為30Ω
性質(zhì)：不溶于水，難溶于無(wú)機酸，能溶于氫氟酸和硝酸的混合酸中并可分解。抗氧化能力強，易被焦硫酸鉀熔融并分解。
應用：（1）碳化鉭硬度大、熔點(diǎn)高、高溫性能好，主要用作硬質(zhì)合金添加劑。添加碳化鉭能細化硬質(zhì)合金的晶粒，是其熱硬度、抗熱沖擊和抗熱氧化等性能得到顯著(zhù)提高。長(cháng)期依賴(lài)多以單一的碳化鉭添加到碳化鎢（或碳化鎢與碳化鈦）中，與黏結劑金屬鈷混合、成型、燒結生產(chǎn)硬質(zhì)合金。為了降低硬質(zhì)合金成本，往往使用鉭鈮復合碳化物，目前主要使用的鉭鈮復合物有：TaC：NbC為80:20及60:40兩種，碳化鈮在復合物中的最高量達到40%（一般認為不超過(guò)20%為好）。在硬質(zhì)合金制作中，TAC主要起著(zhù)抑制合金晶粒增長(cháng)、提高合金的紅硬性和耐磨性，增強合金的抗氧化性和耐腐蝕性及改善合金組織結構的作用。在普通鎢鈷和鎢鈷鈦硬質(zhì)合金中只需加0.3%-0.4%即可，TaC不能單獨被鈷潤濕，需要搭配WC和TiC固溶體。
（2）用于粉末冶金、切削工具、精細陶瓷、化學(xué)氣相沉積、硬質(zhì)耐磨合金刀具、工具、模具和耐磨耐蝕結構部件添加劑，提高合金的韌性。碳化鉭的燒結體顯示金黃色，可作手表裝飾品。
制備方法:
（1）還原法
制備工藝主要為：氧化鉭或碳粉末與碳混合，在高溫、氫氣保護下或真空條件下進(jìn)行一次及二次碳化生成碳化鉭。需要進(jìn)行二次碳化的原因是第一次碳化由于多種因素的影響，碳化不徹底，產(chǎn)品中的化合碳、游離碳及雜質(zhì)等都難達到要求。二次碳化在真空條件下過(guò)量的碳與鉭生成碳化物。影響碳化物質(zhì)量的主要因素有：配碳量、原料粒度與純度、裝料方式、碳化溫度、碳化時(shí)間、二次碳化等。上述方法只能制備塊狀或大顆粒狀的TaC。
從工業(yè)角度考慮，金屬氧化物的碳熱還原法是使用得最廣泛的一種方法，但其還原溫度在1500℃以上，反應速率十分緩慢，更高溫度反應時(shí)TaC顆粒容易長(cháng)大，降低其力學(xué)性能。工業(yè)上，利用球磨法制備微米級碳化鉭粉末，方法是將固體碳球和五氧化二鉭混合后放在真空和氬氣氣氛中球磨，在1700℃的高溫下，進(jìn)行還原和滲碳處理，可以得到粒度尺寸大于2μm的碳化鉭粉末。為了加快反應速度，改善傳統方法的缺陷，微波還原法可以很好地提高粉末擴散速率，使反應溫度降低50-100℃，并縮短處理時(shí)間，節省能量，節約成本。其制備工藝為：Ta2O5+碳黑在1250℃-1500℃微波還原，加熱速度大于100℃/min，超過(guò)1400℃時(shí)，Ta2O5完成轉化為T(mén)aC，而沒(méi)有生成任何中間相或Ta的低價(jià)氧化物。
（2）化合法
化合法是一種常見(jiàn)的固相法制備TaC工藝。在一定的條件下，T啊和C發(fā)生化學(xué)反應直接生成TaC：Ta（s）+C（s）→TaC（s）
（3）化學(xué)氣相沉積法
CVD法制備TaC涂層需要用到源物質(zhì)-TaCl5。TaCl5在500K時(shí)氣化，將氣化了的TaCl5做為氣源倒入CVD爐，與其他導入的還原氣氛一起沉積生成TaC，其反應過(guò)程如下：
TaCl5+CmHn+H2→TaC+HCl+H2
貯存條件：惰氣防靜電包裝，應密封保存于干燥、陰涼的環(huán)境中，不宜長(cháng)久暴露于空氣中。
碳化鉭（TaC）是一種超高溫陶瓷材料，所謂超高溫陶瓷（UHTCs）通常指熔點(diǎn)超過(guò)3000℃，并在2000℃以上的高溫及腐蝕環(huán)境中（如氧原子環(huán)境）使用的一類(lèi)陶瓷材料，如ZrC、HfC、TaCHfB2、ZrB2、HfN等。碳化鉭熔點(diǎn)高達3880℃，具有高硬度（莫氏硬度9～10）、較大的導熱系數（22W·m-1·K-1）、較大的抗彎強度（340～400MPa），以及較小的熱膨脹系數（6.6×10-6K-1），并展現出優(yōu)良的熱化學(xué)穩定性和優(yōu)異的物理性能，與石墨及C/C復合材料具有良好的化學(xué)相容性和力學(xué)相容性，因此TaC涂層被廣泛應用于航空航天熱防護、單晶生長(cháng)、能源電子，以及醫療器械等領(lǐng)域。
應用領(lǐng)域：
1）TaC具有優(yōu)良的熱化學(xué)穩定性和優(yōu)異的物理性能，且與石墨具有良好的化學(xué)相容性和力學(xué)相容性，在石墨表面制備TaC涂層，可以有效增強其抗氧化、抗腐蝕、耐磨及力學(xué)性能等。尤其適用于MOCVD設備生長(cháng)GaN或AlN單晶和PVT設備生長(cháng)SiC單晶，所生長(cháng)的單晶質(zhì)量得到明顯提高。由于TaC涂層對H2，HCl，NH3具有優(yōu)異的耐酸堿性，在碳化硅半導體產(chǎn)業(yè)鏈中，TaC還可在MOCVD等外延處理過(guò)程中完全保護石墨基體材料，凈化生長(cháng)環(huán)境。
2）多孔碳化鉭陶瓷可更好的實(shí)現氣相組元過(guò)濾，調整局部溫度梯度，引導物質(zhì)流方向，控制泄漏等。
3）隨著(zhù)現代飛行器如航空航天器、火箭、導彈向著(zhù)高速、高推力、高空的方向發(fā)展，對其表面材料在極端條件下的耐高溫性和抗氧化性要求也越來(lái)越高。飛行器進(jìn)入大氣層時(shí)面臨著(zhù)熱流密度高、駐點(diǎn)壓力大和氣流沖刷速度快等極端環(huán)境，同時(shí)面臨著(zhù)與氧氣、水蒸氣和二氧化碳反應而產(chǎn)生的化學(xué)燒蝕。在飛行器飛出和飛入大氣層時(shí)，其頭錐和機翼周?chē)目諝鈺?huì )受到劇烈壓縮而與飛行器表面產(chǎn)生較大的摩擦，導致其表面受氣流流動(dòng)加熱。飛行器表面除了在飛行過(guò)程中受氣動(dòng)加熱外，還會(huì )在飛行過(guò)程中受到太陽(yáng)輻射、環(huán)境輻射等的影響，使飛行器的表面溫度不斷升高，這一變化會(huì )嚴重影響飛行器的服役狀況。TaC是耐超高溫陶瓷家族的一員，高的熔點(diǎn)和出色的熱力學(xué)穩定性使TaC廣泛應用于飛行器熱端部位，例如可以對火箭發(fā)動(dòng)機噴管的表面涂層起到保護作用。
4）TaC還在切削工具、研磨材料、電子材料以及催化劑等領(lǐng)域具有廣泛應用前景。例如，將TaC添加在硬質(zhì)合金中可以阻止硬質(zhì)合金的晶粒生長(cháng)，提高硬質(zhì)合金的硬度，改善其使用壽命；TaC具有良好的導電性，并且可以組成非化學(xué)計量化合物，導電性隨組分不同而產(chǎn)生變化，這種特性使TaC在電子材料領(lǐng)域具有誘人的應用前景；在TaC的催化脫氫方面，有研究者對TiC、TaC的催化性能研究表明，在較低溫度下，TaC基本沒(méi)有催化活性，但在高于1000℃時(shí)，其催化活性明顯升高。對于CO的催化性能方面的研究發(fā)現，300℃時(shí)TaC的催化產(chǎn)物有甲烷、水以及少量的烯烴。
