ニオブ粉

ニオブ粉末の概要

ニオブは光沢のある白色の耐火性遷移金属で、優れた耐熱性と非常に高い融点を備えています。粉末状では、優れた熱的、電気的、化学的安定性を示します。

ニオブ粉末の主な特性は次のとおりです。

• 高い耐熱性と耐火性
• 優れた耐食性
• 9.2K (-264°C) 未満で超電導
• 熱的および電気的安定性
• 低い中性子吸収
• 化学純度の高い高密度粉末
• さまざまな粒子サイズ範囲で利用可能

ニオブ粉末は、その耐火性、導電性、および超電導性の特性を利用できる場合に使用されます。主な用途には、エレクトロニクス、超電導体、合金、耐薬品性/耐熱性コンポーネント、光学コーティング、火工品などがあります。

ニオブ粉末の組成

ニオブ粉末の典型的な組成は次のとおりです。

高純度ニオブ粉末には、不純物レベルが低く、99% 以上のニオブ金属が含まれています。商用グレードでは、許容される不純物がより高くなります。

ニオブ粉末の性質

ニオブ粉末は次の特性を示します。

ニオブは融点が非常に高く、導電性が非常に優れています。低温および高温でも高い強度を発揮します。超伝導転移温度は9.2Kです。

ニオブ粉末の製造方法

ニオブ粉末は次のような方法で製造できます。

• 水素化-脱水素化 – ニオブインゴットを粗粉末に粉砕し、水素化します。水素化ニオブは真空脱水され、微粉末に粉砕されます。
• 石灰熱還元 – 酸化ニオブをカルシウムで還元し、その後、固めて粉末に粉砕します。
• 電解 – 酸化ニオブを溶融塩電気分解してニオブスポンジを生成し、それを粉末に粉砕します。
• 炭素削減 – 酸化ニオブを炭素で還元し、粉末に加工します。

水素化プロセスが最も一般的ですが、炭素および電熱還元により、より高純度の粉末が得られます。

ニオブ粉末の用途

ニオブ粉末は次の主な用途に使用されます。

• エレクトロニクス – コンデンサー、超伝導高周波空洞、ジョセフソン接合、集積回路。
• 金属合金 – 強度と耐熱性を高めるために鋼およびニッケルベースの合金に添加されます。
• コーティングとペイント – 導電性コーティング、耐火花性塗料、光学コーティングに使用されます。
• 溶接 – ステンレス鋼、ニッケル合金、高融点金属の充填材として。
• 化学工業 – ニオブの安定性を利用した熱交換器、反応容器などのコンポーネント。
• 花火技術 – 火工品配合物の燃料および酸化剤として。

ニオブ粉末の仕様

ニオブ粉末はさまざまな仕様で入手可能です。

• 純度グレード – 商業純度から不純物ベースの超高純度（99.99%）まで。
• 粒子サイズ – さまざまな用途に対応する 1 ミクロンから 150 ミクロンまでの範囲。
• 形態学 – 不規則、球状、結節状、フレーク状の粉末形状。
• 表面積 – 低表面積から高表面積の粉末グレードまで。
• 酸素含有量 – 低酸素微粉末グレードも用意しています。
• カスタムグレード – 顧客固有の粒子特性と純度。

ニオブ粉末の世界的なサプライヤー

主要な世界的なニオブ粉末サプライヤーには次のようなものがあります。

• HC シュタルク（ドイツ）
• CBMM (ブラジル)
• ナイオベック (カナダ)
• ESPIメタルズ（米国）
• コンチネンタル スチール & チューブ (米国)
• 珠州東方粉末冶金（中国）

これらの企業は、さまざまな製造方法を使用して、商業レベルから高純度レベルまでのさまざまなグレードのニオブ粉末を製造しています。

ニオブ粉末の価格

ニオブ粉末の価格は次のような要因によって決まります。

• 純度グレード – 商業純度の $50/kg から超高純度グレードの $500/kg 以上。
• 粒子径 – ナノスケールおよびサブミクロンの粉末は高価です。
• 形態学 – 球形で滑らかなパウダーはプレミアム価格がかかります。
• 数量 – 規模の経済により、大量の場合は価格が下がります。
• メーカー – 主要な世界的サプライヤーは、より競争力のある価格を提供します。
• 地理 – 価格は世界の地域によって異なります。

ニオブ粉末の保管と取り扱い

ニオブ粉末は、次の目的で管理された保管と取り扱いが必要です。

• 酸化を最小限に抑えるために空気や湿気への曝露を避けてください
• 微粉による発火や爆発の危険を回避する
• 取り扱い中は適切な換気と呼吸保護具を使用してください
• サプライヤーからの安全データシートの注意事項に従ってください
• 密封した容器は、混触物から離れた涼しく乾燥した場所に保管してください

ニオブ粉末を取り扱うときは、不活性ガスグローブボックス、適切な接地、および PPE を使用する必要があります。

ニオブ粉末の検査と試験

通常、ニオブ粉末に対して次の検査とテストが実行されます。

• 化学分析 – 組成と純度のチェックに使用される誘導結合プラズマまたは蛍光 X 線技術。
• 粒度試験 – レーザー回折技術を使用して ASTM B822 規格に従って実行されます。
• 形態学 – 形状と表面積を決定するために使用される走査型電子顕微鏡。
• 比表面積 – 単位質量あたりの表面積の測定に使用される BET ガス吸収法。
• 不純物検査 – ICP-MS は、タンタル、酸素、窒素、その他の不純物のレベルを定量化するために使用されます。
• 粉体の流れ – ASTM B213 規格に従ってホール流量計を使用してテスト済み。

ニオブ粉末とタンタル粉末の比較

ニオブ粉末とタンタル粉末は、類似した 2 つの高融点金属粉末を比較します。

タンタルは密度、融点が高く、耐酸化性に優れていますが、ニオブよりも高価です。

ニオブ粉末に関するよくある質問

Q: ニオブ粉末はどのように製造されますか?

A: ニオブ粉末の主な製造方法は、酸化ニオブ源の水素化・脱水素化、石灰熱還元、電気分解、炭素還元です。

Q: ニオブ粉末は何に使用されますか?

A: ニオブ粉末の主な用途には、エレクトロニクス、金属合金、コーティング、化学工業、溶接、火工品、超電導体などがあります。

Q: 溶射コーティング用の一般的なニオブ粉末のサイズはどれくらいですか?

A: 溶射プロセスでは、通常、ニオブ粉末は 45 ～ 150 ミクロンの粒径範囲で使用されます。粉末が細かいと酸化の問題が発生する可能性があります。

Q: ニオブ粉末は可燃性または爆発性ですか?

A: はい、他の細かく分割された金属と同様に、ニオブ粉末は可燃性または爆発性がある可能性があります。安全な取り扱いと保管には適切な予防措置が必要です。

Q: 超電導用途用の高純度ニオブ粉末はどこで購入できますか?

A: 超電導用途に適した超高純度 (99.99%) ニオブ粉末は、HC Starck、CBMM、ESPI Metals などの主要サプライヤーから購入できます。