Prášek niobu

Přehled práškového niobu

Niob je lesklý, bílý žáruvzdorný přechodný kov s vynikající tepelnou odolností a velmi vysokým bodem tání. Ve formě prášku vykazuje vynikající tepelnou, elektrickou a chemickou stabilitu.

Mezi klíčové vlastnosti niobového prášku patří:

• Vysoká tepelná odolnost a žáruvzdornost
• Vynikající odolnost vůči korozi
• Supravodivost pod 9,2 K (-264′"C)
• Tepelná a elektrická stabilita
• Nízká absorpce neutronů
• Prášek s vysokou hustotou a dobrou chemickou čistotou
• K dispozici v různých velikostech částic

Práškové niobium se používá tam, kde lze využít jeho žáruvzdorných, vodivých a supravodivých vlastností. Mezi hlavní aplikace patří elektronika, supravodiče, slitiny, chemicky/tepelně odolné součásti, optické povlaky a pyrotechnika.

Složení práškového niobu

Prášek niobu má následující typické složení:

Element	Čistota
Niob (Nb)	99% min
Tantal (Ta)	max. 0,5 %
Hafnium (Hf)	Max. 0,01 %
Dusík (N)	max. 0,03 %
Uhlík (C)	Maximálně 0,05 %
Kyslík (O)	0.1-0.2%
Vodík (H)	0,0015% max

Prášek niobu vysoké čistoty obsahuje více než 99% kovového niobu s nízkým obsahem nečistot. Komerční druhy mají vyšší přípustné množství nečistot.

Vlastnosti práškového niobu

Práškové niobium vykazuje následující vlastnosti:

Nemovitost	Hodnota
Hustota	8,57 g/cm3
Teplota tání	2477¡"C
Tepelná vodivost	53 W/m?K
Elektrický odpor	15 Ã×´Î?cm
Youngův modul	105 GPa
Poissonův poměr	0.40
Pevnost v tahu	550 MPa
Tlaková pevnost	200 MPa
Tvrdost podle Vickerse	600 HV

Niob má extrémně vysoký bod tání a velmi dobrou vodivost. Nabízí vysokou pevnost při nízkých i vysokých teplotách. Teplota supravodivého přechodu je 9,2 K.

Metody výroby práškového niobu

Práškové niobium lze vyrábět metodami, jako jsou:

• Hydridace a dehydridace?- Niobové ingoty rozdrcené na hrubý prášek a hydridované. Hydrid niobu je vakuově dehydridován a rozemlet na jemný prášek.
• Kalciotermická redukce?- Redukce oxidu niobu vápníkem s následnou konsolidací a drcením na prášek.
• Elektrolýza?- elektrolýza oxidu niobu roztavenou solí za účelem získání niobové houby, která se rozdrtí na prášek.
• Snížení emisí uhlíku?- Oxid niobu se redukuje uhlíkem a zpracovává se na prášek.

Nejčastěji se používá hydridace, ale uhlíková a elektrotermická redukce nabízí prášek vyšší čistoty.

Aplikace práškového niobu

Práškové niobium se používá v následujících hlavních aplikacích:

• Elektronika?- Kondenzátory, supravodivé radiofrekvenční dutiny, Josephsonovy přechody, integrované obvody.
• Slitiny kovů?- Přidává se do ocelí a slitin na bázi niklu pro zvýšení pevnosti a tepelné odolnosti.
• Nátěry a barvy?- Používá se ve vodivých nátěrech, nátěrech odolných proti jiskrám, optických nátěrech.
• Svařování?- Jako výplňový materiál pro nerezovou ocel, niklové slitiny a žáruvzdorné kovy.
• Chemický průmysl?- Komponenty jako tepelné výměníky, reaktorové nádoby využívající stability niobu.
• Ohňostroj?- Jako palivo a okysličovadlo v pyrotechnických přípravcích.

Specifikace prášku niobu

Prášek niobu je k dispozici v různých specifikacích:

• Stupně čistoty?- Od komerční čistoty po ultra vysokou čistotu (99,99%) na základě nečistot.
• Velikost částic?- Od 1 mikronu do 150 mikronů pro různé aplikace.
• Morphologie?- Nepravidelné, kulovité, kyjovité a vločkovité tvary prášku.
• Povrchová plocha?- Od práškových materiálů s nízkým povrchem až po práškové materiály s vysokým povrchem.
• Obsah kyslíku?- K dispozici jsou také jemné práškové druhy s nízkým obsahem kyslíku.
• Vlastní třídy?- Specifické vlastnosti a čistota částic podle zákazníka.

Globální dodavatelé práškového niobu

Mezi hlavní světové dodavatele niobového prášku patří:

• H.C. Starck (Německo)
• CBMM (Brazílie)
• Niobec (Kanada)
• ESPI Metals (USA)
• Continental Steel & Tube (USA)
• ZhuZhou Oriental Powder Metallurgy (Čína)

Tyto společnosti vyrábějí různé druhy práškového niobu různými výrobními metodami na komerční až vysoké úrovni čistoty.

Ceny práškového niobu

Ceny práškového niobu závisí na faktorech, jako jsou:

• Stupeň čistoty?- Od $50/kg pro komerční čistotu až po více než $500/kg pro třídy s velmi vysokou čistotou.
• Velikost částic?- Nano- a submikronové prášky jsou dražší.
• Morphologie?- Sférické a hladké prášky mají vyšší cenu.
• Množství?- Ceny se snižují u velkých množství díky úsporám z rozsahu.
• Výrobce?- Hlavní světoví dodavatelé nabízejí konkurenceschopnější ceny.
• Zeměpis?- Ceny se v různých regionech světa liší.

Skladování a manipulace s práškovým niobem

Prášek niobu vyžaduje kontrolované skladování a manipulaci, aby:

• Zabraňte působení vzduchu a vlhkosti, abyste minimalizovali oxidaci.
• Vyhněte se nebezpečí vznícení a výbuchu jemného prášku.
• Při manipulaci používejte vhodné větrání a ochranu dýchacích cest.
• Dodržujte opatření uvedená v bezpečnostním listu dodavatele.
• Skladujte uzavřené nádoby na chladném a suchém místě mimo dosah neslučitelných látek.

Při manipulaci s práškovým niobem by se měly používat rukavice s inertním plynem, řádné uzemnění a osobní ochranné pomůcky.

Kontrola a testování práškového niobu

U práškového niobu se obvykle provádějí následující kontroly a zkoušky:

• Chemická analýza?- Indukčně vázaná plazma nebo rentgenová fluorescence pro kontrolu složení a čistoty.
• Testování velikosti částic?- Provedeno podle normy ASTM B822 pomocí laserové difrakční techniky.
• Morphologie?- skenovací elektronová mikroskopie slouží k určení tvaru a povrchu.
• Specifická plocha povrchu?- Metoda absorpce plynu BET se používá k měření plochy povrchu na jednotku hmotnosti.
• Testování nečistot?- ICP-MS se používá ke kvantifikaci obsahu tantalu, kyslíku, dusíku a dalších nečistot.
• Průtok prášku?- Testováno pomocí Hallova průtokoměru podle normy ASTM B213.

Srovnání prášku z niobu a tantalu

Prášky niobu a tantalu jsou dva podobné žáruvzdorné kovové prášky:

Parametr	Prášek niobu	Tantalový prášek
Hustota	8,57 g/cm3	16,6 g/cm3
Teplota tání	2477¡"C	2996¡"C
Elektrický odpor	15 Ã×´Î.cm	13 Ã×´Î.cm
Pevnost v tahu	550 MPa	400 MPa
Oxidační odolnost	Střední	Lepší
Cena	Nizší	Vyšší
APLIKACE	Slitiny, kondenzátory	Zdravotnictví, elektronika

Tantal má vyšší hustotu, bod tání a lepší odolnost proti oxidaci, ale je dražší než niob.

Nejčastější dotazy týkající se práškového niobu

Otázka: Jak se vyrábí práškové niobium?

Hlavní metody výroby práškového niobu jsou hydridace-dehydridace, kalciotermická redukce, elektrolýza a redukce oxidu niobu uhlíkem.

Otázka: K čemu se používá práškové niobium?

Hlavní aplikace niobového prášku zahrnují elektroniku, kovové slitiny, nátěry, chemický průmysl, svařování, pyrotechniku a supravodiče.

Otázka: Jaká je typická velikost prášku niobu pro povlaky nanášené tepelným nástřikem?

Odpověď: Pro procesy tepelného nástřiku se obvykle používá niobový prášek o velikosti částic 45-150 mikronů. Jemnější prášek může vést k problémům s oxidací.

Otázka: Je niobový prášek hořlavý nebo výbušný?

Odpověď: Ano, stejně jako ostatní jemně dělené kovy může být prášek niobu potenciálně hořlavý nebo výbušný. Pro bezpečnou manipulaci a skladování je třeba přijmout vhodná opatření.

Otázka: Kde mohu koupit práškové niobium vysoké čistoty pro supravodivé aplikace?

Odpověď: Prášek niobu s velmi vysokou čistotou (99,99%) vhodný pro supravodivé aplikace lze zakoupit od významných dodavatelů, jako jsou HC Starck, CBMM a ESPI Metals.