Tantal wird aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, seines hohen Schmelzpunkts (ca. 3017 °C) und seiner guten Biokompatibilität in der Chemie-, Elektronik-, Medizin- und Luftfahrtindustrie weit verbreitet eingesetzt. Bei höheren Temperaturen, höheren Belastungen und anspruchsvolleren Einsatzbedingungen reichen die Hochtemperaturfestigkeit und die Kriechfestigkeit von reinem Tantal jedoch nicht aus. Durch die Zugabe von Wolfram (W) zur Bildung von Tantal-Wolfram-Legierungen lassen sich die Hochtemperaturfestigkeit, die Kriechfestigkeit und die Verschleißfestigkeit des Materials deutlich verbessern, während die hervorragende Korrosionsbeständigkeit von Tantal erhalten bleibt. Unter ihnen sind Ta-2.5W, Ta-7.5W und Ta-10W die drei am weitesten verbreiteten Tantal-Wolfram-Legierungen in industriellen Anwendungen.
Ta-2.5W ist eine Tantal-Wolfram-Legierung, die ein ausgewogenes Verhältnis von Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit bietet. Sie zeichnet sich durch einen niedriglegierten Werkstoff aus, der durch die Zugabe von ca. 2,5 % Wolfram zu reinem Tantal entsteht. Im Vergleich zu reinem Tantal weist sie eine leicht verbesserte Festigkeit, gute Plastizität und Duktilität, ausgezeichnete Kaltverformungseigenschaften, gute Schweißbarkeit und eine Korrosionsbeständigkeit auf, die der von reinem Tantal nahekommt. Daher eignet sich Ta-2.5W für Anwendungen, die komplexe Umformprozesse und anschließendes Schweißen erfordern. Hauptanwendungsgebiete: 1. Chemisch korrosionsbeständige Anlagen, eingesetzt in der Herstellung von: Wärmetauschern, Reaktorauskleidungen, Beizanlagen, Ventilen und Pumpenkomponenten sowie Rohrleitungssystemen. Besonders geeignet für stark korrosive Medien wie Salzsäure, Schwefelsäure und Salpetersäure. 2. Halbleiteranlagen: Ta-2,5W zeichnet sich durch gute Korrosionsbeständigkeit und Dimensionsstabilität aus und eignet sich für: Sputtertargetträger, Hohlraumkomponenten, Heizelemente und Vakuumanlagenteile. 3. Medizinprodukte: Dank der hervorragenden Biokompatibilität von Tantal kann Ta-2,5W für folgende Anwendungen eingesetzt werden: Teile von Medizinprodukten, chirurgische Instrumente und die Forschung an speziellen Implantatmaterialien.
Ta-7,5W – Eine Hochtemperatur-Tantallegierung mit ausgewogenen Eigenschaften. Ta-7,5W ist derzeit die am weitesten verbreitete Tantallegierung mit mittlerem Wolframgehalt in der Industrie. Im Vergleich zu Ta-2,5W zeichnet es sich durch höhere Hochtemperaturfestigkeit, bessere Kriechfestigkeit, überlegene Verschleißfestigkeit und gute thermische Stabilität aus. Gleichzeitig behält es seine gute Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. Hauptanwendungsgebiete: 1. Luft- und Raumfahrt: Weit verbreitet in Raketentriebwerkskomponenten, Hochtemperatur-Hitzeschilden, Wärmeschutzstrukturen und Teilen von Vakuumantriebssystemen. 2. Hochtemperatur-Ofenanlagen: Verwendung in der Herstellung von Heizkomponenten für Vakuumöfen, Hochtemperaturvorrichtungen, Halterungen und Wärmebehandlungswerkzeugen. 3. Elektronikindustrie: Verwendung in Hochtemperaturelektroden, Vakuumelektronikbauteilen und hochzuverlässigen Steckverbindern. 4. Forschungsausrüstung: In der Materialforschung und in Hochtemperatur-Experimentiergeräten wird Ta-7,5W häufig in Hochtemperatur-Reaktionsgefäßen, Vakuum-Experimentiergeräten und speziellen Prüfwerkzeugen eingesetzt.
Ta-10W – Eine Tantal-Wolfram-Legierung mit ausgezeichneter Hochtemperaturfestigkeit und Kriechfestigkeit. Ta-10W wird durch die Zugabe von ca. 10 % Wolfram zu Tantal hergestellt und zählt damit zu den Tantal-Wolfram-Legierungen mit der höchsten Hochtemperaturfestigkeit. Zu seinen Hauptvorteilen gehören: hohe Streckgrenze, ausgezeichnete Kriechfestigkeit, gute Beständigkeit gegen thermische Ermüdung und hohe Dimensionsstabilität bei hohen Temperaturen. Mit steigendem Wolframgehalt erhöht sich auch die Verarbeitungsschwierigkeit des Materials, weshalb es üblicherweise in Anwendungen mit extrem hohen Leistungsanforderungen eingesetzt wird.
Hauptanwendungsgebiete:
1. Raketentriebwerke: Ta-10W findet breite Anwendung in Düsenbaugruppen, Brennkammerkomponenten, Hochtemperaturverbindern und Heißendkomponenten.
2. Vakuum-Hochtemperaturanlagen: Hierzu zählen hauptsächlich Komponenten für die Heißzone von Vakuumöfen, Hochtemperatur-Abschirmungskomponenten, Thermoelement-Schutzrohre und Hochtemperatur-Tragkonstruktionen.
Ta-2,5W eignet sich für Anlagen der chemischen Industrie, Halbleiteranlagen und Bauteile, die komplexe Bearbeitungs- und Schweißprozesse erfordern. Es bietet hervorragende Verarbeitungseigenschaften bei gleichzeitig nahezu gleichbleibender Korrosionsbeständigkeit wie reines Tantal und ist somit eine kostengünstige Alternative.
Ta-7,5W eignet sich für die Luft- und Raumfahrt, Hochtemperatur-Ofenanlagen und wissenschaftliche Instrumente. Es bietet ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit und ist somit eine vielseitige Tantal-Wolfram-Legierung.
Ta-10W ist der ideale Werkstoff für Anwendungen, bei denen Bauteile über längere Zeiträume hohen Temperaturen, hohen Spannungen und thermischen Belastungen standhalten müssen, wie beispielsweise Raketentriebwerke, Flugkörperantriebe und Anlagen der Nuklearindustrie. Ta-10W bietet eine hohe Hochtemperaturfestigkeit und Kriechfestigkeit und ist daher ein wichtiger Werkstoff für extreme Bedingungen.
