本発明は、純粋なタンタルまたは実質的に純粋なタンタルと、Ru、Rh、Pd、Os、Ir,、Pt、Mo、W、およびReから選択される少なくとも１種の金属元素とを含むタンタル合金であって、耐水性腐食性を有するタンタル合金に関する。本発明はまた、タンタル合金の製造方法にも関する。
水素濃度が100 ppmを超えると、純粋なタンタルおよびタンタル合金の水素脆化効果が顕著になる。化学プロセス産業（CPI）において、純粋なタンタルは水素を吸収し、高温のHClおよびH₂SO₄に曝されると脆化する。Ta-3Wは、純粋なタンタルよりも優れた水素吸収耐性を示す。化学プロセス産業において、タンタルおよびタンタル合金を高温高濃度酸の容器として用いる場合、主な破損メカニズムは腐食による肉厚減少ではなく、水素脆化である。窒素の添加と保持を制御することで、合金の耐酸化性を向上させることができる。言い換えれば、窒素を添加して微細合金を形成することで、対象となる合金の微細構造、特に結晶粒径を制御できる、あるいは高温下で長期間にわたって比較的安定した構造を実現できることが分かっている。さらに、そして最も有利な点として、耐用年数を延ばすためには、本書に示すように、シリコンとチタンの比率を適切に調整する必要がある。
水素脆化耐性を向上させる方法としては、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Mo、W、およびReから選択される少なくとも1種類の金属元素と、純タンタルまたは実質的に純タンタルもしくはタンタル合金とを含む微細合金を形成することが挙げられる。好ましい実施形態は、NRC76に白金を添加することである。化学処理業界では、処理装置の運転温度を高くできる新しいタンタル合金が求められている。その目的の一つは、耐水性腐食性および耐水素脆化性に優れた改良型タンタル合金を得ることである。純タンタルまたは実質的に純タンタルもしくはタンタル合金と、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Mo、W、およびReから選択される少なくとも１種の金属元素とを含むタンタル合金も記載されている。金属元素の含有量は、タンタル中の当該金属の溶解度限界まで達することができる。
タンタルまたはタンタル合金は、好ましくは真空溶解法を用いて製造される。真空アーク再溶解（VAR）、電子ビーム溶解（EBM）、またはプラズマアーク溶解（PAM）も、合金を形成するために使用できる真空溶解法である。実際の合金を調製するには、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、プラチナ、モリブデン、タングステン、およびレニウム（Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Mo、W、およびRe）から選択される少なくとも１つの元素を、上記の真空溶解法のいずれかを用いて、純粋なタンタル材料、実質的に純粋なタンタル材料、またはタンタル合金に添加する。タンタル合金は、好ましくはタングステン、プラチナ、モリブデン、レニウム、またはこれらの混合物を含む。上記でVAR、EBM、PAMのいずれも使用可能であると述べましたが、VARが好ましい手法です。
タンタル含有量が89%以上のタンタル合金の例としては、タングステンを約3%以上含有するTa-3W（タンタル-タングステン合金）、タングステンを約3%以上含有するTa-3W-Pt（タンタル-タングステン-白金合金）、タングステンを約3%以上含有するTa-3W-Mo（タンタル-タングステン-モリブデン合金）、およびタングステンを約3%以上含有するTa-3W-Re（タンタル-タングステン-レニウム合金）などが挙げられますが、これらに限定されるものではありません。Ta-3W-Pt、Ta-3W-Mo、およびTa-3W-Reは、Ta-3Wの製造方法と同様の方法で配合および製造することができます。これらの合金は、好ましくはTa-3W（タンタル-タングステン）合金に他の金属を微量添加して作製される。
白金を添加することが最も好ましい実施形態である。白金は自由電子が最も多く、理論的には追加の酸素原子を引き付けてTa2O5酸化物層の空孔を塞ぎ、または低水素過電圧サイトを提供することで、Ta2O5酸化物層を安定化させることができる。別の好ましい実施形態としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、およびイリジウム（「白金族金属」、またはPGMとも呼ばれる）を添加する方法があり、これらも低水素過電圧サイトを提供することで、Ta₂O₅酸化物層を安定化させる。
試料は、レーザー積層造形（LAM）法または従来の真空アーク再溶解（VAR）法のいずれかを用いて作製される。前者の手法では、タンタル、タングステン、プラチナの粉末を所望の組成に従って混合し、不活性雰囲気下でレーザーを用いて溶融・凝固させる。これらのサンプルでは、最終的なタンタル合金はタングステン2.8重量％、プラチナ500ppmを含有する。後者の手法では、タンタルとプラチナの粉末を所望の組成に従ってヒル状の形状に成形し、NRC76ロッドの側面に溶接する（このアセンブリを以下「電極」と呼ぶ）。その後、電極を従来の真空アーク再溶解（VAR）法を用いて溶融する。これらのサンプルでは、最終的なタンタル合金はタングステン2.8重量％、プラチナ10,000ppmを含有する。
