碳化钽 | 12070-06-3

• 物质功能分类: 无机化工 - 无机盐 - 碳化物及碳酸盐
• 分子结构分类: 有机化合物 - 碳氢化合物衍生物
• 中文名称: 碳化钽
• 英文名称: tantalum carbide
• 英文别名: Tantalum carbide (TaC)；methane;tantalum
• CAS: 12070-06-3
• 化学式: CTa
• 分子量: 192.959
• InChiKey: SLVPOVIZFDXMPC-UHFFFAOYSA-N

物化性质

• 熔点：
  3880°C
• 沸点：
  5500°C
• 密度：
  13.9
• 溶解度：
  溶于HF-HNO3混合物
• 物理描述：
  DryPowder; DryPowder, OtherSolid; WetSolid
• 稳定性/保质期：
  常温常压下稳定，避免与氧化物接触。不溶于水，难溶于无机酸，能溶于氢氟酸和硝酸的混合酸中并分解。抗氧化能力强，但易被焦硫酸钾熔融并分解。导电性大，在室温时电阻为30 Ω，显示出超导性质。结合碳含量为6.23%（质量分数）。其晶体结构属于氯化钠型立方晶系，晶格常数为4.454×10-10米。莫氏硬度9～10，微维氏硬度（负荷50g）为1787 kg/mm²。

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  0.63
• 重原子数：
  2
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  1.0
• 拓扑面积：
  0
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  0

安全信息

• TSCA：
  Yes
• 危险等级：
  4.1
• WGK Germany：
  3
• 危险品运输编号：
  UN3178
• 海关编码：
  2849909000
• 包装等级：
  III
• 危险类别：
  4.1
• 储存条件：
  常温下应密封保存，在阴凉、通风、干燥处存放。

SDS

---

模块 1. 化学品
1.1 产品标识符
: 碳化钽(IV)
产品名称
1.2 鉴别的其他方法
无数据资料
1.3 有关的确定了的物质或混合物的用途和建议不适合的用途
仅用于研发。不作为药品、家庭或其它用途。

---

模块 2. 危险性概述
2.1 GHS-分类
根据全球协调系统(GHS)的规定，不是危险物质或混合物。
2.3 其它危害物 - 无

---

模块 3. 成分/组成信息
3.1 物 质
: CTa
分子式
: 192.96 g/mol
分子量
无

---

模块 4. 急救措施
4.1 必要的急救措施描述
吸入
如果吸入,请将患者移到新鲜空气处。 如呼吸停止,进行人工呼吸。
皮肤接触
用肥皂和大量的水冲洗。
眼睛接触
用水冲洗眼睛作为预防措施。
食入
切勿给失去知觉者通过口喂任何东西。 用水漱口。
4.2 主要症状和影响，急性和迟发效应
4.3 及时的医疗处理和所需的特殊处理的说明和指示
无数据资料

---

模块 5. 消防措施
5.1 灭火介质
灭火方法及灭火剂
用水雾,抗乙醇泡沫,干粉或二氧化碳灭火。
5.2 源于此物质或混合物的特别的危害
碳氧化物, 氧化钽
5.3 给消防员的建议
如必要的话,戴自给式呼吸器去救火。
5.4 进一步信息
无数据资料

---

模块 6. 泄露应急处理
6.1 作业人员防护措施、防护装备和应急处置程序
避免粉尘生成。 避免吸入蒸气、烟雾或气体。
6.2 环境保护措施
不要让产品进入下水道。
6.3 泄漏化学品的收容、清除方法及所使用的处置材料
扫掉和铲掉。 放入合适的封闭的容器中待处理。
6.4 参考其他部分
丢弃处理请参阅第13节。

---

模块 7. 操作处置与储存
7.1 安全操作的注意事项
在有粉尘生成的地方,提供合适的排风设备。一般性的防火保护措施。
7.2 安全储存的条件,包括任何不兼容性
贮存在阴凉处。 使容器保持密闭，储存在干燥通风处。
7.3 特定用途
无数据资料

---

模块 8. 接触控制和个体防护
8.1 容许浓度
最高容许浓度
没有已知的国家规定的暴露极限。
8.2 暴露控制
适当的技术控制
常规的工业卫生操作。
个体防护设备
眼/面保护
请使用经官方标准如NIOSH (美国) 或 EN 166(欧盟) 检测与批准的设备防护眼部。
皮肤保护
戴手套取 手套在使用前必须受检查。
请使用合适的方法脱除手套(不要接触手套外部表面),避免任何皮肤部位接触此产品.
使用后请将被污染过的手套根据相关法律法规和有效的实验室规章程序谨慎处理. 请清洗并吹干双手
所选择的保护手套必须符合EU的89/686/EEC规定和从它衍生出来的EN 376标准。
身体保护
根据危险物质的类型，浓度和量，以及特定的工作场所选择身体保护措施。,
防护设备的类型必须根据特定工作场所中的危险物的浓度和数量来选择。
呼吸系统防护
不需要保护呼吸。如需防护粉尘损害，请使用N95型（US）或P1型（EN 143)防尘面具。
呼吸器使用经过测试并通过政府标准如NIOSH（US）或CEN（EU）的呼吸器和零件。

---

模块 9. 理化特性
9.1 基本的理化特性的信息
a) 外观与性状
形状: 固体
b) 气味
无数据资料
c) 气味阈值
无数据资料
d) pH值
无数据资料
e) 熔点/凝固点
无数据资料
f) 沸点、初沸点和沸程
无数据资料
g) 闪点
无数据资料
h) 蒸发速率
无数据资料
i) 易燃性(固体,气体)
无数据资料
j) 高的/低的燃烧性或爆炸性限度 无数据资料
k) 蒸气压
无数据资料
l) 蒸汽密度
无数据资料
m) 密度/相对密度
无数据资料
n) 水溶性
无数据资料
o) n-辛醇/水分配系数
无数据资料
p) 自燃温度
无数据资料
q) 分解温度
无数据资料
r) 粘度
无数据资料

---

模块 10. 稳定性和反应活性
10.1 反应性
无数据资料
10.2 稳定性
无数据资料
10.3 危险反应
无数据资料
10.4 应避免的条件
无数据资料
10.5 不相容的物质
强氧化剂
10.6 危险的分解产物
其它分解产物 - 无数据资料

---

模块 11. 毒理学资料
11.1 毒理学影响的信息
急性毒性
无数据资料
皮肤刺激或腐蚀
无数据资料
眼睛刺激或腐蚀
无数据资料
呼吸道或皮肤过敏
无数据资料
生殖细胞致突变性
无数据资料
致癌性
IARC:
此产品中没有大于或等于 0。1%含量的组分被 IARC鉴别为可能的或肯定的人类致癌物。
生殖毒性
无数据资料
特异性靶器官系统毒性（一次接触）
无数据资料
特异性靶器官系统毒性（反复接触）
无数据资料
吸入危险
无数据资料
潜在的健康影响
吸入 吸入可能有害。 可能引起呼吸道刺激。
摄入 如服入是有害的。
皮肤 通过皮肤吸收可能有害。 可能引起皮肤刺激。
眼睛 可能引起眼睛刺激。
附加说明
化学物质毒性作用登记: 无数据资料

---

模块 12. 生态学资料
12.1 生态毒性
无数据资料
12.2 持久性和降解性
无数据资料
12.3 潜在的生物累积性
无数据资料
12.4 土壤中的迁移性
无数据资料
12.5 PBT 和 vPvB的结果评价
无数据资料
12.6 其它不良影响
无数据资料

---

模块 13. 废弃处置
13.1 废物处理方法
产品
将剩余的和不可回收的溶液交给有许可证的公司处理。
受污染的容器和包装
按未用产品处置。

---

模块 14. 运输信息
14.1 联合国危险货物编号
欧洲陆运危规: - 国际海运危规: - 国际空运危规: -
14.2 联合国运输名称
欧洲陆运危规: 非危险货物
国际海运危规: 非危险货物
国际空运危规: 非危险货物
14.3 运输危险类别
欧洲陆运危规: - 国际海运危规: - 国际空运危规: -
14.4 包裹组
欧洲陆运危规: - 国际海运危规: - 国际空运危规: -
14.5 环境危险
欧洲陆运危规: 否 国际海运危规 国际空运危规: 否
海洋污染物（是/否）: 否
14.6 对使用者的特别提醒
无数据资料

---

模块 15 - 法规信息
N/A

---

模块16 - 其他信息
N/A

制备方法与用途

概述

碳化钽是一种过渡金属碳化物，呈现出黑色或暗棕色的金属状粉末形态。其晶体结构为立方晶系，质地坚硬且不溶于水，仅能微溶于硫酸和氢氟酸，并能在氢氟酸和硝酸混合溶液中完全溶解。化学性质极其稳定，展现出优异的物理与化学性能：高硬度、高熔点、良好的导电性和抗热震性、较好的耐化学腐蚀性能以及高的抗氧化性和一定的催化作用。

碳化钽在工业及军事领域拥有广泛的应用场景，在硬质合金中作为添加剂使用，能够显著提高硬质合金的高温强度并抑制碳化钨颗粒的长大。此外，它还能用作切削工具中的坚硬涂层，增加基体金属的抗化学腐蚀性和耐磨性；在军事上，可以用于喷气发动机涡轮叶片和火箭喷嘴涂层以提升其抗烧蚀性能、延长使用寿命；同时，在电极材料中，通过电火花线切割能制成复杂形状。此外，碳化钽还作为第二相颗粒增强金属基复合材料，广泛应用于航空航天、冶金、建材、电力、水电及矿山等行业。

理化性质

碳化钽是一种黑色或暗棕色的金属状粉末，属立方晶系结构，质地坚硬，熔点为3880℃，沸点为5500℃，相对密度13.9，硬度达9～10。它能溶于硝酸和氢氟酸的混合酸中，而不溶于水和单一酸。

在常温常压条件下，TaC具有简单的NaCl型晶体结构，并能在碳素晶格中容纳大量空缺位而不会引起相变的发生。其硬度与断裂韧度最高值分别为（20±0.5）GPa 和 (12.7±0.7)MPa·m^1/2。

尽管化学性质相对稳定，能够抵抗大多数酸碱的侵蚀，不过氢氟酸除外。当暴露于空气中时会转化为五氧化二钽，并且能与焦硫酸钾熔融。

制备方法 工业制备

工业上通过将五氧化二钽与碳进行球磨混合，在非氧化气氛（如真空或氩气）中，于1700℃高温下还原和渗碳处理，可以得到粒度大于2μm的碳化钽粉末。

液相先驱体法

该方法在非氧化气氛条件下通过热处理制备纳米级碳化钽粉末。具体步骤为：将5mL无水乙醇与0.3g五氧化二钽混合，再加入少量碳黑，在搅拌下均匀分散。随后，将其倒入20ml去离子水中，并超声分散1小时。然后将此溶液转移到反应釜中，密封后放入管式炉内，在氮气气氛保护下加热至500℃保持4小时进行一次碳化处理；再在真空中于900℃条件下继续保温3小时完成二次碳化，最终获得所需的碳化钽纳米粉末。

传统制备法

以五氧化二钽和炭黑为原料制备碳化钽：将1 mol五氧化二钽与7 mol炭黑充分混合后放入还原炉中，在氢或真空中于l500℃下加热1小时，即可获得碳化钽粉末；或者在惰性气体氛围中加热至1900℃进行还原。为了提高产品质量，可以先在惰性气体中完成一次碳化生成初级碳化物，再在真空条件下进行二次碳化制得最终的碳化钽产品。

用途 粉末冶金

适用于粉末冶金工艺。

切削工具

用作切削工具中的坚硬涂层材料以增强其抗腐蚀和耐磨性。

细腻陶瓷

具备优良的化学稳定性和耐热性，可用于精细陶瓷制品制造。

化学气相沉积（CVD）

适合用于化学气相沉积技术。

硬质耐磨合金添加剂

能够显著提升硬质合金材料的韧性与耐磨性能。

此外，碳化钽具有独特的光学及电学特性，因此也可作为手表装饰品。而当与其他材料如碳化钨和碳化铌结合使用时，则可以制备出超级硬质合金以进一步提高其综合性能。

生产方法 氧化钽碳化法

采用五氧化二钽与炭黑为原料来制备碳化钽粉体。具体操作是将1摩尔的五氧化二钽与7摩尔的炭黑充分混合，然后将其放入还原炉中，在氢气或真空中于1500℃下加热1小时进行还原处理以得到目标产物；或者选择在惰性气体环境中升温至1900℃进行一次碳化反应后，再置于真空条件下进一步加热到约900℃进行二次碳化获得更为纯净的碳化钽粉末。这种方法对于提升产品质量十分有效。

氧化物碳化法

以五氧化二钽和炭黑为原料制备碳化钽：将1摩尔五氧化二钽与7摩尔炭黑充分混合后放入还原炉中，在氢或真空中于1500℃下加热1小时，即可获得碳化钽粉末。或者在惰性气体中加热至1900℃进行一次碳化处理生成初级碳化物后再将此材料置于真空条件下升温至约800～900℃实施二次碳化制得纯净的碳化钽粉体。

请注意，本文中的某些工艺参数可能需要根据具体实验条件和设备调整。

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  碳化钽 在 air 作用下， 以 neat (no solvent) 为溶剂， 生成 tantalum(V) oxide
  参考文献：
  名称：

  Densification, Mechanical Properties, and Oxidation Resistance of TaC-TaB₂Ceramics

  摘要：

  通过添加10 wt% (11 vol%) 的钽硼化物 (TaB2)，钽碳化物 (TaC) 的致密化得到了显著增强。在 2100°C 或 2200°C 下通过热压，并施加 30 MPa 的压力，TaC 的相对密度达到了 98.6%。通过 X 射线衍射分析发现，体系中存在两种相：TaC 和钽硼化物 (TaB2)，且未观察到明显的峰位偏移，这表明在这些温度下固溶性并不显著。 对热压温度为 2100°C 的 TaC–10 wt% (11 vol%) TaB2 复合材料进行了力学性能测试，并与热压温度为 2300°C 的纯 TaC 材料进行了对比。杨氏模量从纯 TaC 的 472 GPa 增加到 TaC–10 wt% (11 vol%) TaB2 复合材料的 543 GPa。维氏硬度从 14.1 GPa 增加到 19.4 GPa。断裂韧性值在 3.4–3.5 MPa·m1/2 范围内，与纯 TaC 相当。复合材料的平均弯曲强度为 600 MPa，与纯 TaC 的弯曲强度 (686 MPa) 相当。 热重分析表明，TaC–10 wt% (11 vol%) TaB2 复合材料的氧化温度略高于纯 TaC。综上所述，实验结果表明 TaB2 是一种有效的烧结助剂，能够显著促进 TaC 的致密化。

  DOI：

  10.1111/j.1551-2916.2008.02780.x
• 作为产物：
  描述：

  tantalum(V) ethoxide 在 乙酰丙酮 、 蔗糖 作用下， 以 正丁醇 为溶剂， 生成 碳化钽
  参考文献：
  名称：

  摘要：

  Polymeric precursors for carbothermal reactions were prepared from niobium alkoxide, tantalum alkoxide and molybdenum ethylene glycolate, respectively, by simultaneous reaction with a chelating reagent (acetylacetone) and organic compounds having two or more reactive OH groups, such as ethylene glycol, saccharose, tartaric acid or dihydroxybenzenes. The precursors exist in common polar and non-polar solvents mostly as linear polymers. The viscous solutions show rheological properties that allow for the preparation of polymer fibres and films. At temperatures up to 1500 degrees C, bulk precursors as well as fibres and films were thermally converted into carbide powders, fibres and coatings. The structural transformations of the polymeric materia Is into carbides were investigated using simultaneous thermogravimetric-differential thermal ana lyses (TGA-DTA), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). (C) 1998 Kluwer Academic Publishers.

  DOI：

  10.1023/a:1004476701618
• 作为试剂：
  描述：

  4-甲硫基苯乙酮 在 碳化钽 、 双氧水 作用下， 以 甲醇 、 水 为溶剂， 反应 5.5h， 以83%的产率得到1-(4-(甲基亚磺酰基)苯基)乙酮
  参考文献：
  名称：

  碳化钽或碳化铌催化氧化硫化物与过氧化氢：亚砜和砜的高效化学选择性合成

  摘要：

  在碳化钽催化下用 30% 的过氧化氢氧化硫化物，以高产率提供相应的亚砜。在碳化铌催化下硫化物与 30% 过氧化氢的反应有效地提供了相应的砜。这些催化剂可以容易地从反应混合物中回收并且可以重复用作氧化催化剂而不会失去它们的活性。

  DOI：

  10.1055/s-0029-1219947

文献信息

• Gas-phase reactions of tantalum carbide cluster ions with deuterium and small hydrocarbons
  作者：Carolyn J. Cassady、Stephen W. McElvany

  DOI：10.1021/ja00168a025

  日期：1990.6

  gas-phase ion/molecule reactions of tantalum carbide cluster ions (TaCsub y}sup +}, y = 0-14) with Dsub 2}, CHsub 4}, Csub 2}Hsub 4}, and Csub 2}Hsub 6} have been investigated by Fourier transform mass spectrometry. Product branching ratios and reaction rate constants are reported. The addition of tantalum dramatically alters the reactivity relative to that of the corresponding carbon clusters (Csub

  碳化钽簇离子(TaCsub y}sup +}, y = 0-14)与Dsub 2}, CHsub 4}, Csub 2}H的气相离子/分子反应sub 4} 和 Csub 2}Hsub 6} 已经通过傅里叶变换质谱法进行了研究。报告了产物支化率和反应速率常数。相对于相应碳簇 (Csub y}sup +}) 的反应性，钽的添加显着改变了反应性，从而得出结论：TaCsub y}sup +} 反应是在金属上引发的。此外，对于 TaCsub y}sup +}，观察到表征 Tasup +} 与烃反应的广泛脱氢和二次反应性。进行了同位素标记前体的实验，以及主要反应产物的低能碰撞诱导解离研究。讨论了这些研究对 TaCsub y}sup +} 结构和反应机制的影响。在 TaCsub y}sup +} 与 sup 13}CHsub 4} 的反应过程中发生了标记碳的总加扰。
• Microwave-monomode energy transfer: Chemical syntheses, crystallographic and thermal properties of mineral powders
  作者：Michel Gasgnier、Alain Petit、Henri Jullien、André Loupy

  DOI：10.1016/0025-5408(96)00103-1

  日期：1996.9

  The high energy transfer produced by means of the electromagnetic beam of microwave apparatus is used more and more to carry out chemical syntheses of numerous chemical compounds. This paper draws particular attention to the formation of metals, viz. copper and silver, and carbides, viz. TaC, carried out at ambient atmosphere. The monomode technique is highly available; in this case, the beam was nearly

  借助微波装置的电磁波束产生的高能量转移越来越多地用于进行多种化合物的化学合成。本文特别关注金属的形成，即。铜和银，以及碳化物，即。TaC，在环境气氛下进行。单模技术是高度可用的；在这种情况下，光束几乎聚焦在装有粉末的试管的中心。研究了化合物半氧化铜、半硫化铜、五氧化二钽、二氧化钛（锐钛矿和金红石）、钯黑粉以及五氧化二钒和二氧化锆的混合化合物。这些材料的晶体结构在处理前后通过 X 射线衍射系统地确定。给出了铜金属的扫描电子显微照片，并且针对氧化银和硫化银评估介电吸收参数的值。解决了白炽红色粉末情况下的温度测量问题，因为它会导致各种争议。
• Effects of Nitrogen, Methane, and Oxygen on Structure and Electrical Properties of Thin Tantalum Films
  作者：D. Gerstenberg、C. J. Calbick

  DOI：10.1063/1.1713324

  日期：1964.2

  investigation was made of tantalum films sputtered in argon containing individual small amounts of nitrogen, methane, and oxygen. With argon alone, 1000‐A bcc tantalum films deposited on glass substrates heated to 400°C had a specific resistivity four times the bulk value, with the increase attributable to a reactive gas residual pressure of 10−6 to 10−5 Torr. The mixed argon‐nitrogen experiments produced

  对在含有少量氮气、甲烷和氧气的氩气中溅射的钽薄膜进行了研究。单独使用氩气，沉积在加热到 400°C 的玻璃基板上的 1000-A bcc 钽膜的电阻率是体积值的四倍，其增加归因于 10-6 至 10-5 Torr 的反应气体残余压力。混合氩氮实验最初产生 hcp Ta2N，在更高的压力下产生 fcc 相归因于新的 TaN 结构。使用甲烷只能获得 fcc TaC，而使用氧，无定形相最初开始生长，并且在更高的压力下占主导地位，其结构与阳极形成的 Ta2O5 相同。氮化物和碳化物的电阻率在 200–300×10−6 Ω cm 之间，温度系数在 +3×10−4 和 -2×10−4 deg−1 之间。随着氧含量的增加，比电阻率大约呈指数增加；正温度系数减小，在降水前变为零……
• Jet cooled laser-induced fluorescence spectroscopy of tantalum monocarbide: Observation of the ground state vibrations and the low-energy states
  作者：S.G. Nakhate、Sheo Mukund、Soumen Bhattacharyya

  DOI：10.1016/j.molstruc.2021.130888

  日期：2021.11

  Laser-induced excitation and dispersed fluorescence (DF) spectra of TaC molecule, produced in laser vaporization free-jet apparatus, were studied to investigate the electronic structure. The DF from the earlier reported and newly assigned bands showed the ground state vibrational progression v = 0−3 and 5. Further, the observation and rotational analysis of the hot band from v = 1 of the ground state confirmed

  研究了在激光汽化自由喷射装置中产生的 TaC 分子的激光诱导激发和分散荧光 (DF) 光谱，以研究电子结构。来自较早报告和新分配的波段的 DF 显示基态振动级数v  = 0-3 和 5。此外， 对基态v = 1的热带的观察和旋转分析证实了吨v=1=769.108(9)C米-1. 对振动和带原点数据的分析得出了X 2 Σ +基电子态的谐波频率ω e  = 769.1(1) cm -1。该值与早先报道的由阴离子光电子能谱工作确定的 1064 cm -1值明显不同（Phys. Rev. A 92 (2015) 042503）。此外，位移波数 2400 到 5900 cm -1之间的相当强的分散荧光峰暂时分配给早期ab initio研究预测的低洼状态。
• New group V metal containing precursors and their use for metal containing film deposition
  申请人：L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude

  公开号：EP1916253A1

  公开（公告）日：2008-04-30

  Compound of the formula (Ia): or of the formula (Ib): These new precursors are useful for pure metal, metallic oxide, oxynitride, nitride and/or silicide film deposition to make electrodes and/or high k layers, and/or copper diffusion barrier layers, etc...

  化合物的公式(Ia)的组合物，或者化合物的公式(Ib)的组合物：这些新的前体物对于制备电极和/或高k层，和/或铜扩散屏障层等纯金属、金属氧化物、氧氮化物、氮化物和/或硅化物薄膜沉积非常有用。