Ниобиевый порошок

Обзор ниобиевого порошка

Ниобий - блестящий, белый тугоплавкий переходный металл, обладающий исключительной жаропрочностью и очень высокой температурой плавления. В виде порошка он демонстрирует отличную термическую, электрическую и химическую стабильность.

Основные свойства ниобиевого порошка включают:

• Высокая термостойкость и огнеупорность
• Отличная коррозионная стойкость
• Сверхпроводимость ниже 9,2K (-264¡"C)
• Термическая и электрическая стабильность
• Низкое поглощение нейтронов
• Порошок высокой плотности с хорошей химической чистотой
• Доступны различные диапазоны размеров частиц

Ниобиевый порошок применяется там, где можно использовать его тугоплавкие, проводящие и сверхпроводящие свойства. Основные области применения включают электронику, сверхпроводники, сплавы, химически/термостойкие компоненты, оптические покрытия и пиротехнику.

Состав ниобиевого порошка

Ниобиевый порошок имеет следующий типичный состав:

Элемент	Чистота
Ниобий (Nb)	мин. 99%
Тантал (Ta)	Макс. 0,5%
Гафний (Hf)	Макс. 0,01%
Азот (N)	не более 0,03%
Углерод (C)	макс. 0,05 %
Кислород (O)	0.1-0.2%
Водород (H)	0,0015% макс.

Ниобиевый порошок высокой чистоты содержит более 99% ниобия с низким содержанием примесей. Коммерческие сорта имеют более высокие допустимые примеси.

Свойства ниобиевого порошка

Ниобиевый порошок обладает следующими свойствами:

Имущество	Ценность
Плотность	8,57 г/см3
Температура плавления	2477¡"C
Теплопроводность	53 Вт/м?К
Удельное электрическое сопротивление	15 Ã×´Î?см
Модуль Юнга	105 ГПа
Коэффициент Пуассона	0.40
Прочность на растяжение	550 МПа
Прочность на сжатие	200 МПа
Твердость по Виккерсу	600 HV

Ниобий обладает чрезвычайно высокой температурой плавления и очень хорошей электропроводностью. Он обладает высокой прочностью при низких и высоких температурах. Температура сверхпроводящего перехода составляет 9,2 К.

Методы производства ниобиевого порошка

Ниобиевый порошок может быть получен такими методами, как:

• Гидрирование-дегидрированиеСлитки ниобия измельчают в крупный порошок и гидрируют. Гидрид ниобия подвергается вакуумной дегидратации и измельчается в мелкий порошок.
• Кальциотермическое сокращение' - Восстановление оксида ниобия кальцием с последующим уплотнением и измельчением в порошок.
• ЭлектролизЭлектролиз оксида ниобия в расплавленной соли для получения ниобиевой губки, которая измельчается в порошок.
• Сокращение выбросов углекислого газа?- Оксид ниобия восстанавливают углеродом и перерабатывают в порошок.

Наиболее распространен процесс гидрирования, но углеродное и электротермическое восстановление позволяют получить порошок более высокой чистоты.

Области применения порошка ниобия

Ниобиевый порошок используется в следующих основных областях:

• Электроника' - Конденсаторы, сверхпроводящие радиочастотные полости, джозефсоновские переходы, интегральные схемы.
• Металлические сплавы?- Добавляется в стали и сплавы на основе никеля для придания прочности и жаропрочности.
• Покрытия и краски?- Используется в токопроводящих покрытиях, искростойких красках, оптических покрытиях.
• Сварка?- В качестве присадочного материала для нержавеющей стали, никелевых сплавов и тугоплавких металлов.
• Химическая промышленность?- Компоненты, такие как теплообменники, корпуса реакторов, использующие стабильность ниобия.
• Пиротехника?- В качестве горючего и окислителя в пиротехнических составах.

Технические характеристики порошка ниобия

Ниобиевый порошок доступен в различных спецификациях:

• Степени чистоты?- От коммерческой чистоты до сверхвысокой чистоты (99,99%) по содержанию примесей.
• Размеры частиц?- От 1 до 150 микрон для различных применений.
• Морфология?- Неправильные, сферические, нодулярные и чешуйчатые формы порошка.
• Площадь поверхностиОт порошков с низкой площадью поверхности до порошков с высокой площадью поверхности.
• Содержание кислородаТакже доступны тонкодисперсные порошки с низким содержанием кислорода.
• Пользовательские оценки?- Характеристики и чистота частиц, специфичные для конкретного заказчика.

Мировые поставщики ниобиевого порошка

Некоторые из основных мировых поставщиков порошка ниобия включают:

• H.C. Starck (Германия)
• CBMM (Бразилия)
• Ниобек (Канада)
• ESPI Metals (США)
• Continental Steel & Tube (США)
• Чжучжоуская восточная порошковая металлургия (Китай)

Эти компании производят порошок ниобия различных марок с использованием различных методов производства с чистотой от коммерческой до высокой.

Ценообразование порошка ниобия

Цены на ниобиевый порошок зависят от таких факторов, как:

• Степень чистотыОт $50/кг для коммерческой чистоты до более $500/кг для сверхвысокой чистоты.
• Размер частиц?- Наноразмерные и субмикронные порошки имеют более высокую цену.
• Морфология''- Сферические и гладкие порошки имеют высокую цену.
• Количество?- Цены снижаются при оптовых партиях благодаря экономии на масштабе.
• Производитель?- Крупные мировые поставщики предлагают более конкурентоспособные цены.
• География?- Цены в разных регионах мира отличаются.

Хранение и обращение с порошком ниобия

Ниобиевый порошок требует контролируемого хранения и обращения:

• Не допускайте воздействия воздуха и влаги, чтобы минимизировать окисление
• Избегайте опасности воспламенения и взрыва из-за мелкого порошка
• Используйте соответствующую вентиляцию и средства защиты органов дыхания во время работы
• Соблюдайте меры предосторожности, указанные в паспорте безопасности поставщика
• Храните запечатанные контейнеры в сухом прохладном месте, вдали от несовместимых веществ.

При работе с порошком ниобия следует использовать перчаточные боксы с инертным газом, надлежащее заземление и СИЗ.

Проверка и испытание ниобиевого порошка

Следующие проверки и испытания обычно проводятся для порошка ниобия:

• Химический анализ?- Методы индуктивно-связанной плазмы или рентгеновской флуоресценции используются для проверки состава и чистоты.
• Испытания на определение размера частиц?- Выполнено в соответствии со стандартом ASTM B822 с использованием метода лазерной дифракции.
• МорфологияСканирующая электронная микроскопия используется для определения формы и площади поверхности.
• Удельная площадь поверхности?- Метод газовой абсорбции БЭТ, используемый для измерения площади поверхности на единицу массы.
• Испытание на содержание примесейИСП-МС используется для количественного определения содержания тантала, кислорода, азота и других примесей.
• Поток порошкаИспытания проводились с помощью расходомера Холла в соответствии со стандартом ASTM B213.

Сравнение ниобиевого и танталового порошка

Порошки ниобия и тантала - это два похожих порошка тугоплавких металлов:

Параметр	Ниобиевый порошок	Танталовый порошок
Плотность	8,57 г/см3	16,6 г/см3
Температура плавления	2477¡"C	2996¡"C
Удельное электрическое сопротивление	15 Ã×´Î.см.	13 Ã×´Î.см.
Прочность на растяжение	550 МПа	400 МПа
Коррозийная устойчивость	Умеренный	Лучше
Цена	Низкий	Выше
ПРИМЕНЕНИЯ	Сплавы, конденсаторы	Медицина, электроника

Тантал имеет более высокую плотность, температуру плавления и лучшую устойчивость к окислению, но стоит дороже ниобия.

Вопросы и ответы о порошке ниобия

Вопрос: Как производится ниобиевый порошок?

A: Основными методами производства порошка ниобия являются гидрирование-дегидрирование, кальциотермическое восстановление, электролиз и углеродное восстановление источников оксида ниобия.

Вопрос: Для чего используется ниобиевый порошок?

О: Основные области применения порошка ниобия включают электронику, металлические сплавы, покрытия, химическую промышленность, сварку, пиротехнику и сверхпроводники.

Вопрос: Каков типичный размер порошка ниобия для покрытий, наносимых методом термического напыления?

О: Для процессов термического напыления обычно используется порошок ниобия с размером частиц 45-150 микрон. Более мелкий порошок может привести к проблемам с окислением.

Вопрос: Является ли порошок ниобия легковоспламеняющимся или взрывоопасным?

О: Да, как и другие мелкодисперсные металлы, порошок ниобия может быть огнеопасным или взрывоопасным. Для безопасного обращения и хранения необходимы соответствующие меры предосторожности.

Вопрос: Где можно купить порошок ниобия высокой чистоты для сверхпроводящих приложений?

О: Ниобиевый порошок сверхвысокой чистоты (99,99%), пригодный для сверхпроводящих применений, можно приобрести у крупных поставщиков, включая HC Starck, CBMM и ESPI Metals.