Нитрид тантала

При прокаливании смеси пятиокиси тантала с углеродом в токе азота всегда получают нитрид тантала с примесью карбида.

Фридерик и Зиттиг получили нитрид тантала с содержанием 6,9% N (для TaN теоретически 7,19% N). Было отмечено наличие нитридов состава Ta3N5 и TaN.

Чистый нитрид тантала можно получить непосредственной азотизацией металлического порошка при 1100—1200°.

Попытка Чиотти получить мононитрид тантала пропусканием аммиака над порошком тантала в течение 18 час. при 900° не увенчалась успехом. Полученный продукт содержал не более 6,12% N; при повторном его нагреве в вакууме до 2000° образовался гексагональный нитрид с 3,6% N соответственно формуле Ta2N. Из порошка такого нитрида можно было изготовлять детали прессованием и спеканием в вакууме.

О выделении нитрида тантала из газовой фазы (TaCl5 + N2 + H2) упоминает Ван-Аркель. По данным Moepca, этот процесс затрудняется в связи с осаждением в присутствии водорода также и металлического тантала. Лучше всего применять проточный чистый азот при высоких температурах нити (2500—2800°).

Получение осадков в виде монокристаллов затруднено. Нагрев танталовой проволоки в атмосфере азота приводит к образованию на поверхности нитридов; это подтверждают также Кемпбелл с сотр.

Кинетику реакций тантала с азотом при 500—800° систематически исследовали Гальбранзен и Эндрью.



Бесспорно наличие в этой системе мононитрида тантала с гексагональной компактной решеткой. Образование соединений Ta2N, Ta3N и TaN2 не подтверждается.

Чиотти показал, что при высоких температурах мононитрид тантала переходит в нитрид Ta2N с выделением азота.



Мононитрид тантала (7,19% N), как правило, — порошкообразный продукт серого цвета, от темного до голубоватого оттенка. Спеченные штабики очень хрупки. В изломе имеют голубовато-серый цвет. При высоких температурах они становятся мягкими и пластичными как и проволока нитрида тантала, полученная наращиванием.

Монокарбид тантала кристаллизуется в отличие от нитридов других металлов IV и V групп в гексагональной компактной решетке (предположительно тип вюрцита) с постоянными а = 3,05 А, с = 4,95 А.

На основе теоретических соображений Рандль пришел к заключению, что структура, приписываемая мононитриду тантала, на самом деле относится к нитриду Ta2N. Недавно Чиотти подтвердил это экспериментально.

Плотность, по данным Фридерика и Зиттига, 14,1 а/см3. Твердость по Moocy +8. Температура плавления нитрида тантала (плавится с выделением азота) 2890° по данным Фридерика и Зиттига, и 3090 ± 50° по данным Агте и Moepca. Термодинамические данные определены в ряде работ.

Удельное электрическое сопротивление нитрида тантала составляет 135 мком*см при комнатной температуре. Эндрью исследовал изменения электропроводности танталовой проволоки в процессе азотизации.

Нитрид TaN не обнаруживает сверхпроводимости даже при 1,88° К.

Электронная эмиссия нитрида тантала всегда ниже, чем у чистого тантала.