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タンタルとは
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タンタル加工について
タンタル切削加工
切削が難しい理由
タンタルは、同じく高融点金属として知られる「タングステン」や「モリブデン」といった焼結金属とは異なり、一般的な金属と同様に溶融によって生成されます。
そのため、素材欠陥が少なく、高機能材料とも呼ばれています。しかし、特有の粘り気によって切り屑が工具に巻きつきやすいこと、素材の酸化による加工硬化を伴うことなど、切削において多数の難点を抱えています。
切削加工の注意点ポイント
タンタルが持つ粘り気によって、切り屑が工具に付着しやすく、工具摩耗や破損を引き起こす原因となります。また、工具先端に付着した切り屑が新たな切れ刃として作用してしまう「構成刃先」と呼ばれる現象により、表面粗さの悪化にもつながります。さらにタンタルは、切削時の摩耗熱によって素材の酸化が進むと、加工硬化によって切削性が著しく低下してしまいます。
これら難点への対策としては、切削速度と切削油の選定が鍵を握ります。切削速度を上げることで工具への切り屑付着を防ぐことはできますが、一方で、切削速度が上がると加工硬化の発生促進につながるため、安易に切削速度を上げることは有効ではありません。
このように高精度でタンタルを加工するためには、経験や実績に基づいた、切削速度や切削油の適切な選定が不可欠です。
タンタル板金加工
- モリブデンやタングステンよりも曲げ易く成形は容易
- レーザー切断すると切断面が硬化しバリトリが困難になる
- プレス加工時も粘質な材料な為、バリが発生し易い
タンタル接合加工
- タンタルのTIG溶接は困難
- 電子ビーム溶接（EB溶接）は良好。溶接割れなど不良の発生は少ない。
- 困難な溶接よりも「リベット留め」が安価
タンタル材料の製造工程
タンタルの物理的特性
| 融点 | K | 3269 |
| 沸点 | K | 5731 |
| 密度（20℃） | g/cm3 | 16.65 |
| 線膨張係数 20℃ | 10-6/K | 6.4 |
| 比熱（20℃） | J/g･K | 0.14 |
| 比電気抵抗（20℃） | Ω･mm2/m | 0.125 |
| 熱伝導率 | W/m･k | 57.5 |
タンタルの化学的特性
また希ガスと反応しないので希ガスを保護雰囲気として使用する事も可能です。高温でグラファイトと接触すると炭化タンタルを形成し、タンタルが脆化します。
タンタルの気体との反応
| 空気及び酸素 | 約300℃まで | 安定 |
| 水蒸気 | 200℃以上 | 安定 |
| 水素(H2) | 約340℃まで | 安定 |
| 窒素(N2) | 約700℃まで | 安定 |
| 炭化水素(CnH2n) | 約800℃まで | 安定 |
| 一酸化炭素(CO) | 約1100℃まで | 安定 |
| 二酸化炭素(CO2) | 約500℃まで | 安定 |
タンタルの炉材との反応
| カーボン(C) | 1000℃まで | 安定 |
| アルミナ(Al2O3) | 1900℃まで | 安定 |
| ジルコニア(ZrO2) | 1600℃まで | 安定 |
| トリア(ThO2) | 安定 | |
| モリブデン(Mo) | 安定 |
純タンタル及びタンタル合金の丸棒・ワイヤーの用途
純タンタルおよびタンタル合金の丸棒やワイヤーは、高温耐性や耐食性、冷間加工性に優れています。下記の産業に幅広く利用されています。（ASTM規格：ASTMB365-98）
・航空宇宙
・化学
・高温技術
・原子エネルギー産業
純タンタルおよびタンタル合金の丸棒やワイヤーが、利用される製品箇所の一例として次の分野があります。
・超音速機やロケットの燃料噴射装置
・飛行船の燃焼室部品
・炉の高温耐性部品
・硝酸、塩酸、硫酸の耐食性部品
化学成分
| Elements | RO5200 | RO5400 | RO5255 | RO5252 | RO5240 |
| %wt.(Max.) | |||||
| C | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| O | 0.015 | 0.03 | 0.015 | 0.015 | 0.02 |
| N | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| H | 0.0015 | 0.0015 | 0.0015 | 0.0015 | 0.0015 |
| Nb | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.5 | 35~42 |
| Fe | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| Ti | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| W | 0.05 | 0.05 | 9~11 | 2~3.5 | 0.05 |
| Mo | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.002 | 0.02 |
| Si | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 |
| Ni | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| Ta | Balance | ||||
※化学組成分表は、インゴット時点の組成です。
お客様のご希望/ご要望をお伺いしオーダーメイド品の製造も可能です。是非お問い合わせください。
完成品の化学構成
Elements | RO5200 | RO5400 | RO5252 | RO5255 | RO5240 |
| %wt.(Max.) | |||||
| C | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
| O | 0.025 | 0.035 | 0.025 | 0.025 | 0.025 |
| N | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| H | 0.0015 | 0.0015 | 0.0015 | 0.0015 | 0.0015 |
お客様のご要望をお受けし別途契約書等でご指定頂けた場合のみ発行されます。
機械特性（焼結後）
| Grade | Ultimate Tensile Strength σ b, psi (MPa), ≥ | Yield strength σ 0.2, psi(MPa), ≥ | Elongation δ, %, ≥ |
| Rod , Diameter 0.125 in (3.18mm) ~2.5 in (63.5mm) | |||
| RO5200/RO5400 | 25000 (172) | 15000 (103) | 25 |
| RO5252 | 40000 (276) | 28000 (193) | 20 |
| RO5255 | 70000 (482) | 55000 (379) | 20 |
| RO5240 | 35000 (244) | 15000 (103) | 25 |
| Wire, Diameter, in(mm) | Ultimate Tensile Strength σ b, psi (MPa), ≥ | Elongation ≥, % | |
| RO5200/RO5400 | 0.010(0.254)~0.0149(0.379) | 35000 (241) | 10 |
| 0.015(0.381)~0.0249(0.633) | 35000 (241) | 15 | |
| 0.025(0.635)~0.124(3.14) | 30000 (207) | 20 | |
| RO5252 | 0.010(0.254)~0.0149(0.379) | 40000 (276) | 5 |
| 0.015(0.381)~0.0249(0.633) | 40000 (276) | 10 | |
| 0.025(0.635)~0.124(3.14) | 40000 (276) | 15 | |
| RO5255 | 0.010(0.254)~0.0149(0.379) | 70000 (482) | 5 |
| 0.015(0.381)~0.0249(0.633) | 70000 (482) | 10 | |
| 0.025(0.635)~0.124(3.14) | 70000 (482) | 15 | |
| RO5240 | 0.010(0.254)~0.0149(0.379) | 35000 (244) | 10 |
| 0.015(0.381)~0.0249(0.633) | 35000 (244) | 15 | |
| 0.025(0.635)~0.124(3.14) | 35000 (244) | 20 | |
※10インチ（254mm）のゲージ長から0.050インチ（1.27mm）の直径、および1インチ（25.4mm）または2インチ（50.8mm）のゲージ長から0.050インチ（1.27mm）の直径。
規格公差
| 直径Diameter in(mm) | 公差Tolerance , in (mm) |
| 0.010~0.020 (0.25~0.50) | 0.0005 (0.013) |
| 0.020~0.030 (0.51~0.76) | 0.00075 (0.019) |
| 0.030~0.060 (0.76~1.52) | 0.001 (0.025) |
| 0.060~0.090 (1.52~2.29) | 0.0015 (0.038) |
| 0.090~0.125 (2.29~3.18) | 0.002 (0.051) |
| 0.125~0.187 (3.18~4.75) | 0.003 (0.076) |
| 0.187~0.375 (4.75~9.53) | 0.004 (0.102) |
| 0.375~0.500 (9.53~12.7) | 0.005 (0.127) |
| 0.500~0.625 (12.7~15.9) | 0.007 (0.178) |
| 0.625~0.750 (15.9~19.1) | 0.008 (0.203) |
| 0.750~1.000 (19.1~25.4) | 0.010 (0.254) |
| 1.000~1.500 (25.4~38.1) | 0.015 (0.381) |
| 1.500~2.000 (38.1~50.8) | 0.020 (0.508) |
| 2.000~2.500 (50.8~63.5) | 0.03 (0.762) |
純タンタル及びタンタル合金の管材の用途
純タンタルおよびタンタル合金「Ta-2.5W」「Ta-10W」「Ta-40NB」の管材は、高温耐性や耐食性と冷間加工性に優れています。下記の産業等に幅広く利用されています。（ASTM規格：ASTMB521-98）
・化学
・高温技術
・原子エネルギー産業
純タンタルおよびタンタル合金の管材が利用される箇所の一例として次の分野があります。
・工業用リアクタ ・熱交換器 ・パイプ
・差込式コンデンサ ・スクリューコイル（ヘリサート）
・熱電対保護管 ・U字型チューブ ・液体金属用リアクターやパイプ
化学成分
| Elements | RO5200 | RO5400 | RO5255 | RO5252 | RO5240 |
| %wt.(Max.) | |||||
| C | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| O | 0.015 | 0.03 | 0.015 | 0.015 | 0.02 |
| N | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| H | 0.0015 | 0.0015 | 0.0015 | 0.0015 | 0.0015 |
| Nb | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.5 | 35~42 |
| Fe | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| Ti | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| W | 0.05 | 0.05 | 9~11 | 2~3.5 | 0.05 |
| Mo | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.002 | 0.02 |
| Si | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 |
| Ni | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| Ta | Balance | ||||
※化学組成分表は、インゴット時点の組成です。
お客様のご希望/ご要望をお伺いしオーダーメイド品の製造も可能です。是非お問い合わせください。
機械特性（焼結後）
| Grade | Ultimate Tensile Strength σ b, psi (MPa), ≥ | Yield strength σ 0.2, psi(MPa), ≥ | Elongation δ, %, ≥ |
| RO5200/RO5400 | 30000 (207) | 20000 (138) | 25 |
| RO5252 | 40000 (276) | 28000 (193) | 20 |
| RO5255 | 70000 (481) | 60000 (414) | 15 |
| RO5240 | 40000 (276) | 28000 (193) | 20 |
規格公差
| Outside Diameter, in.(mm) | Variation in Outside Diameter in. (mm),士
| Permissible Variations in Wall Thickness , %, ±
|
| <1 (25.4) | 0.004 (0.102) | 10 |
| 1-1.5 (25.4 38.1) | 0.005 (0.127) | 10 |
| 1.5~2 (38.1~50.8) | 0.006 (0.152) | 10 |
| 2~2.5 (50.8~63.5) | 0.007 (0.178) | 10 |
| 2.5~3.5 (63.5~88.9) | 0.010 (0.254) | 10 |
※お客様のご希望/ご要望をお伺いしオーダーメイド品の製造も可能です。是非お問い合わせください。
弯曲度
| Length, ft | Maximum Curvature Depth of Arc, in.(mm) |
| >3-6 (0.91~1.83) | 1/8 (3.2) |
| >6~8 (1.83~2.44) | 3/16 (4.8) |
| >8~10 (2.44~3.05) | 1/4 (6.4) |
| >10 (3.05) | 1/4in. / 10ft. (2.1mm/m) |
追加性能測定
試験種類のご指定と別途ご注文を頂ければ、シームレスチューブのフレア試験、溶接チューブの逆平坦化試験、圧力試験などの非破壊テストを行うことができます。
タンタルの名前の由来
神話の中で罪を犯したタンタロスに、神は、食べ物や飲み物が近くにあるのに手を伸ばしても届かない「もどかしい」罪を与えました。タンタライトというタンタルを多く含む鉱物を、酸の中で溶かそうと試みたところなかなか溶けず、「もどかしい」鉱物と言われたことがタンタロスの神話に繋がったという説があります。その他には、ギリシャ語でtantalizeはイライラするという意味があります。タンタルの元素を分離するのにイライラさせられた事がタンタルの由来とも言われています。
タンタル＆ニオブ 成膜用ターゲット
タンタルとニオブは、高い導電性、熱安定性に優れ、更に他原子の侵入を防ぐ強力なバリア特性を備えています。タンタルやニオブを集積回路の表面などにスパッタリング成膜すると、シリコン基板への腐食や銅の拡散を防ぐことが期待できます。
タンタルおよびニオブの被膜は、これまで広く使用されていたチタンターゲット材料よりも優れたバリア効果を発揮します。タンタルやニオブの成膜厚さの目安は0.005〜0.01um前後になります。タンタルおよびニオブのスパッタリング被膜は、最新の集積回路開発に必要な多回路化や、多層金属化の構造に必要な成膜厚さとバリア効果に優れております。さらに、タンタルまたはニオブの成膜用ターゲットは、サーマルインクジェットプリンタや、LCDパネル分野でも広く使用されています。
