Ниобиевый порошок

Обзор ниобиевого порошка

Ниобий — блестящий белый тугоплавкий переходный металл с исключительной термостойкостью и очень высокой температурой плавления. В виде порошка он демонстрирует превосходную термическую, электрическую и химическую стабильность.

К основным свойствам ниобиевого порошка относятся:

• Высокая термостойкость и огнеупорность.
• Отличная коррозионная стойкость
• Сверхпроводимость ниже 9,2К (-264°C)
• Термическая и электрическая стабильность
• Низкое поглощение нейтронов
• Порошок высокой плотности с хорошей химической чистотой.
• Доступен в различных диапазонах размеров частиц

Порошок ниобия используется 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:

Порошок ниобия высокой чистоты содержит более 99% металлического ниобия с низким уровнем примесей. Товарные сорта имеют более высокие допустимые примеси.

Свойства ниобиевого порошка

Порошок ниобия проявляет следующие свойства:

Ниобий имеет чрезвычайно высокую температуру плавления и очень хорошую проводимость. Он обеспечивает высокую прочность при низких и высоких температурах. Температура сверхпроводящего перехода составляет 9,2К.

Методы производства ниобиевого порошка

Ниобиевый порошок можно производить такими методами, как:

• Гидридирование-Обезвоживание – Слитки ниобия измельчают в крупный порошок и гидрируют. Гидрид ниобия обезвоживается в вакууме и измельчается в мелкий порошок.
• Кальциотермическое восстановление – Восстановление оксида ниобия кальцием с последующим уплотнением и измельчением в порошок.
• Электролиз – Электролиз оксида ниобия в расплавленных солях с получением губчатого ниобия, который измельчается в порошок.
• Сокращение выбросов углерода – Оксид ниобия восстанавливается углеродом и перерабатывается в порошок.

Процесс гидрирования является наиболее распространенным, но углеродное и электротермическое восстановление позволяют получить порошок более высокой чистоты.

Применение ниобиевого порошка

Ниобиевый порошок используется в следующих основных областях:

• Электроника – Конденсаторы, сверхпроводящие радиочастотные резонаторы, джозефсоновские переходы, интегральные схемы.
• Металлические Сплавы – Добавляется в стали и сплавы на основе никеля для повышения прочности и жаростойкости.
• Покрытия и краски – Используется в токопроводящих покрытиях, искробезопасных красках, оптических покрытиях.
• Сварка – В качестве присадочного материала для нержавеющей стали, никелевых сплавов и тугоплавких металлов.
• Химическая промышленность – Такие компоненты, как теплообменники и корпуса реакторов, использующие стабильность ниобия.
• Пиротехника – В качестве топлива и окислителя в пиротехнических составах.

Характеристики ниобиевого порошка

Ниобиевый порошок доступен в различных спецификациях:

• Классы чистоты – От коммерческой чистоты до сверхвысокой чистоты (99.99%) по примесям.
• Размеры частиц – В диапазоне от 1 микрона до 150 микрон для различных применений.
• Морфология – Порошок неправильной, сферической, узловатой и хлопьевидной формы.
• Площадь поверхности – От порошков с низкой площадью поверхности до марок с большой площадью поверхности.
• Содержание кислорода – Также доступны мелкодисперсные порошки с низким содержанием кислорода.
• Пользовательские оценки – Характеристики и чистота частиц, определяемые заказчиком.

Мировые поставщики ниобиевого порошка

Некоторые из крупнейших мировых поставщиков ниобиевого порошка включают:

• ХК Старк (Германия)
• CBMM (Бразилия)
• Ниобек (Канада)
• ESPI Metals (США)
• Continental Steel & Tube (США)
• ZhuZhou Oriental Powder Metallurgy (Китай)

Эти компании производят различные марки ниобиевого порошка, используя разные методы производства, от коммерческой до высокой степени чистоты.

Цены на ниобиевый порошок

Цены на ниобиевый порошок зависят от таких факторов, как:

• Степень чистоты – От $50/кг для промышленной чистоты до более $500/кг для марок сверхвысокой чистоты.
• Размер частиц – Наноразмерные и субмикронные порошки стоят дороже.
• Морфология – Сферические и гладкие порошки требуют более высокой цены.
• Количество – Цены на оптовые партии снижаются за счет эффекта масштаба.
• Производитель – Крупнейшие мировые поставщики предлагают более конкурентоспособные цены.
• География – Цены различаются в разных регионах мира.

Хранение и обращение с ниобиевым порошком

Ниобиевый порошок требует контролируемого хранения и обращения с целью:

• Предотвращайте воздействие воздуха и влаги, чтобы минимизировать окисление.
• Избегайте опасности возгорания и взрыва мелкодисперсного порошка.
• Во время работы используйте соответствующую вентиляцию и защиту органов дыхания.
• Соблюдайте меры предосторожности, указанные в паспорте безопасности поставщика.
• Храните запечатанные контейнеры в прохладном, сухом месте, вдали от несовместимых продуктов.

При работе с ниобиевым порошком следует использовать перчаточные боксы с инертным газом, надлежащее заземление и средства индивидуальной защиты.

Проверка и тестирование ниобиевого порошка

С ниобиевым порошком обычно проводятся следующие проверки и испытания:

• Химический анализ – Методы индуктивно-связанной плазмы или рентгеновской флуоресценции, используемые для проверки состава и чистоты.
• Тестирование размера частиц – Выполнено в соответствии со стандартом ASTM B822 с использованием метода лазерной дифракции.
• Морфология – Сканирующая электронная микроскопия, используемая для определения формы и площади поверхности.
• Удельная площадь поверхности – Метод газовой абсорбции БЭТ, используемый для измерения площади поверхности на единицу массы.
• Тестирование примесей – ИСП-МС используется для количественного определения уровней тантала, кислорода, азота и других примесей.
• Порошковый поток – Протестировано с использованием расходомера Холла в соответствии со стандартом ASTM B213.

Сравнение порошков ниобия и тантала

Порошки ниобия и тантала представляют собой два похожих порошка тугоплавких металлов по сравнению:

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

Часто задаваемые вопросы о ниобиевом порошке

Вопрос: Как производится ниобиевый порошок?

Ответ: Основными методами производства ниобиевого порошка являются гидридирование-дегидрирование, кальцийтермическое восстановление, электролиз и восстановление углеродом источников оксида ниобия.

Вопрос: Для чего используется ниобиевый порошок?

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

Вопрос: Каков типичный размер ниобиевого порошка для покрытий, наносимых термическим напылением?

Ответ: Для процессов термического напыления обычно используется ниобиевый порошок с размером частиц 45–150 микрон. Более мелкий порошок может привести к проблемам с окислением.

Вопрос: Является ли ниобиевый порошок легковоспламеняющимся или взрывоопасным?

Ответ: Да, как и другие мелкодисперсные металлы, ниобиевый порошок потенциально может быть легковоспламеняющимся или взрывоопасным. Для безопасного обращения и хранения необходимы надлежащие меры предосторожности.

Вопрос: Где я могу купить порошок ниобия высокой чистоты для применения в сверхпроводниках?

Ответ: Порошок ниобия сверхвысокой чистоты (99,99%), подходящий для применения в сверхпроводящих устройствах, можно приобрести у крупных поставщиков, включая HC Starck, CBMM и ESPI Metals.