Niob w proszku

Przegląd proszku niobu

Niob jest błyszczącym, białym ogniotrwałym metalem przejściowym o wyjątkowej odporności na ciepło i bardzo wysokiej temperaturze topnienia. W postaci proszku wykazuje doskonałą stabilność termiczną, elektryczną i chemiczną.

Kluczowe właściwości proszku niobu obejmują:

• Wysoka odporność na ciepło i ogniotrwałość
• Doskonała odporność na korozję
• Nadprzewodnictwo poniżej 9,2K (-264′"C)
• Stabilność termiczna i elektryczna
• Niska absorpcja neutronów
• Proszek o wysokiej gęstości i dobrej czystości chemicznej
• Dostępne w różnych zakresach wielkości cząstek

Proszek niobu jest stosowany tam, gdzie można wykorzystać jego właściwości ogniotrwałe, przewodzące i nadprzewodzące. Główne zastosowania obejmują elektronikę, nadprzewodniki, stopy, elementy odporne na chemikalia/ciepło, powłoki optyczne i pirotechnikę.

Skład proszku niobu

Proszek niobu ma następujący typowy skład:

Element	Czystość
Niob (Nb)	min. 99 %
Tantal (Ta)	maks. 0,5%
Hafn (Hf)	Maks. 0,01%
Azot (N)	maks. 0,03%
Węgiel (C)	Maks. 0,05%
Tlen (O)	0.1-0.2%
Wodór (H)	0.0015% max

Proszek niobu o wysokiej czystości zawiera ponad 99% niobu metalicznego o niskim poziomie zanieczyszczeń. Gatunki komercyjne mają wyższe dopuszczalne zanieczyszczenia.

Właściwości proszku niobu

Proszek niobu wykazuje następujące właściwości:

Nieruchomość	Wartość
Gęstość	8,57 g/cm3
Temperatura topnienia	2477¡"C
Przewodność cieplna	53 W/m?K
Opór elektryczny	15 Ã×´Î cm
Moduł Younga	105 GPa
Współczynnik Poissona	0.40
Odporność na rozciąganie	550 MPa
Wytrzymałość na ściskanie	200 MPa
Twardość Vickersa	600 HV

Niob ma bardzo wysoką temperaturę topnienia i bardzo dobrą przewodność. Oferuje wysoką wytrzymałość w niskich i wysokich temperaturach. Temperatura przejścia nadprzewodzącego wynosi 9,2 K.

Metody produkcji proszku niobu

Proszek niobu może być wytwarzany metodami takimi jak

• Hydriding-DehydridingWlewki niobu są kruszone na gruboziarnisty proszek i uwadniane. Wodorek niobu jest odwadniany próżniowo i mielony na drobny proszek.
• Redukcja kalciotermicznaRedukcja tlenku niobu za pomocą wapnia, a następnie konsolidacja i kruszenie na proszek.
• ElektrolizaElektroliza stopionej soli tlenku niobu w celu wytworzenia gąbki niobowej, która jest kruszona na proszek.
• Redukcja emisji dwutlenku węglaTlenek niobu jest redukowany węglem i przetwarzany na proszek.

Proces hydratacji jest najbardziej powszechny, ale redukcja węglowa i elektrotermiczna zapewniają wyższą czystość proszku.

Zastosowania proszku niobu

Proszek niobu jest wykorzystywany w następujących głównych zastosowaniach:

• ElektronikaKondensatory, nadprzewodzące wnęki o częstotliwości radiowej, złącza Josephsona, układy scalone.
• Stopy metaliDodawany do stali i stopów na bazie niklu w celu zwiększenia wytrzymałości i odporności na ciepło.
• Powłoki i farbyStosowany w powłokach przewodzących, farbach odpornych na iskry, powłokach optycznych.
• SpawanieJako materiał wypełniający do stali nierdzewnej, stopów niklu i metali ogniotrwałych.
• Przemysł chemicznyKomponenty takie jak wymienniki ciepła, zbiorniki reaktorów wykorzystujące stabilność niobu.
• PirotechnikaJako paliwo i utleniacz w preparatach pirotechnicznych.

Specyfikacje proszku niobu

Proszek niobu jest dostępny w różnych specyfikacjach:

• Stopnie czystościOd czystości handlowej do ultra wysokiej czystości (99,99%) w oparciu o zanieczyszczenia.
• Rozmiary cząstekOd 1 mikrona do 150 mikronów dla różnych zastosowań.
• MorfologiaNieregularne, kuliste, sferyczne i płatkowe kształty proszku.
• Pole powierzchniOd niskiej powierzchni do wysokiej powierzchni proszku.
• Zawartość tlenuDostępne są również gatunki drobnego proszku o niskiej zawartości tlenu.
• Klasy niestandardoweSpecyficzne dla klienta właściwości i czystość cząstek.

Globalni dostawcy proszku niobowego

Niektórzy z głównych światowych dostawców proszku niobowego to:

• H.C. Starck (Niemcy)
• CBMM (Brazylia)
• Niobec (Kanada)
• ESPI Metals (USA)
• Continental Steel & Tube (USA)
• ZhuZhou Oriental Powder Metallurgy (Chiny)

Firmy te produkują różne gatunki proszku niobu przy użyciu różnych metod produkcji na poziomach czystości od komercyjnego do wysokiego.

Ceny proszku niobu

Ceny proszku niobu zależą od takich czynników jak:

• Stopień czystościOd $50/kg dla czystości handlowej do ponad $500/kg dla gatunków o bardzo wysokiej czystości.
• Wielkość cząstekProszki w nanoskali i submikronowe są droższe.
• MorfologiaSferyczne i gładkie proszki mają wyższą cenę.
• IlośćCeny są niższe w przypadku ilości hurtowych ze względu na ekonomię skali.
• ProducentGłówni globalni dostawcy oferują bardziej konkurencyjne ceny.
• GeografiaCeny różnią się w zależności od regionu świata.

Przechowywanie i obchodzenie się z proszkiem niobu

Proszek niobu wymaga kontrolowanego przechowywania i obsługi:

• Zapobieganie ekspozycji na powietrze i wilgoć w celu zminimalizowania utleniania
• Unikanie ryzyka zapłonu i wybuchu spowodowanego drobnym proszkiem
• Podczas obchodzenia się z produktem należy stosować odpowiednią wentylację i ochronę dróg oddechowych.
• Należy przestrzegać środków ostrożności podanych w karcie charakterystyki dostarczonej przez dostawcę.
• Szczelnie zamknięte pojemniki należy przechowywać w chłodnym, suchym miejscu, z dala od substancji szkodliwych.

Podczas pracy z proszkiem niobu należy stosować komory rękawicowe z gazem obojętnym, odpowiednie uziemienie i środki ochrony indywidualnej.

Kontrola i testowanie proszku niobu

Następujące kontrole i testy są zwykle przeprowadzane na proszku niobu:

• Analiza chemicznaTechniki plazmy sprzężonej indukcyjnie lub fluorescencji rentgenowskiej stosowane do sprawdzania składu i czystości.
• Testowanie wielkości cząstekPrzeprowadzono zgodnie ze standardem ASTM B822 przy użyciu techniki dyfrakcji laserowej.
• MorfologiaSkaningowa mikroskopia elektronowa używana do określania kształtu i pola powierzchni.
• Powierzchnia właściwaBET - metoda absorpcji gazu stosowana do pomiaru pola powierzchni na jednostkę masy.
• Testowanie zanieczyszczeńICP-MS używany do ilościowego oznaczania poziomów tantalu, tlenu, azotu i innych zanieczyszczeń.
• Przepływ proszkuTestowane przy użyciu przepływomierza Halla zgodnie z normą ASTM B213.

Porównanie proszku niobowego i tantalowego

Proszki niobu i tantalu to dwa podobne proszki metali ogniotrwałych:

Parametr	Niob w proszku	Proszek tantalu
Gęstość	8,57 g/cm3	16,6 g/cm3
Temperatura topnienia	2477¡"C	2996¡"C
Opór elektryczny	15 Ã×´Î.cm	13 Ã×´Î.cm
Odporność na rozciąganie	550 MPa	400 MPa
Odporność na utlenianie	Średnia	Lepiej
Koszt	Niżej	Wyżej
APLIKACJE	Stopy, kondensatory	Medycyna, elektronika

Tantal ma wyższą gęstość, temperaturę topnienia i lepszą odporność na utlenianie, ale jest droższy niż niob.

Najczęściej zadawane pytania dotyczące proszku niobowego

P: Jak produkowany jest proszek niobu?

Głównymi metodami produkcji proszku niobu są hydriding-dehydriding, redukcja kalciotermiczna, elektroliza i redukcja węgla źródeł tlenku niobu.

P: Do czego służy proszek niobu?

Główne zastosowania proszku niobu obejmują elektronikę, stopy metali, powłoki, przemysł chemiczny, spawanie, pirotechnikę i nadprzewodniki.

P: Jaki jest typowy rozmiar proszku niobu dla powłok natryskiwanych termicznie?

O: W procesach natryskiwania termicznego proszek niobu jest zwykle stosowany w zakresie wielkości cząstek 45-150 mikronów. Drobniejszy proszek może prowadzić do problemów z utlenianiem.

P: Czy proszek niobu jest łatwopalny lub wybuchowy?

O: Tak, podobnie jak inne drobno rozdrobnione metale, proszek niobu może być potencjalnie łatwopalny lub wybuchowy. Niezbędne są odpowiednie środki ostrożności w celu bezpiecznego obchodzenia się i przechowywania.

P: Gdzie mogę kupić proszek niobu o wysokiej czystości do zastosowań nadprzewodzących?

O: Proszek niobu o bardzo wysokiej czystości (99,99%) odpowiedni do zastosowań nadprzewodzących można nabyć od głównych dostawców, w tym HC Starck, CBMM i ESPI Metals.