ตาข่ายคริสตัลไนโอเบียม วัตถุไนไอเบียม คุณสมบัติของไนโอเบียม การใช้ไนโอเบียม การผลิตไนโอเบียมในรัสเซีย
วัตถุไนไอเบียม
วัตถุไนไอเบียม -ฉัน; ม. [ลาดพร้าว ไนโอเบียม] องค์ประกอบทางเคมี (Nb), แข็งสีขาวอมเทา, โลหะทนไฟและโลหะอ่อนได้ (ใช้ในการผลิตเหล็กที่ทนทางเคมีและทนความร้อน).
◁ Niobial; ไนโอเบียม, th, th.
วัตถุไนไอเบียม(lat. ไนโอเบียม), องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม V ของระบบธาตุ. ตั้งชื่อตาม Niobe - ลูกสาวของ Tantalus ในตำนาน (ความคล้ายคลึงกันของคุณสมบัติของ Nb และ Ta) โลหะทนไฟสีเทาอ่อนความหนาแน่น 8.57 g / cm 3 เสื้อ mp 2477 ° C อุณหภูมิการเปลี่ยนตัวนำยิ่งยวด 9.28 K. มีความเสถียรทางเคมีมาก แร่ธาตุ: ไพโรคลอร์, โคลัมบัส, โลปาไรต์ ฯลฯ ส่วนประกอบของเหล็กที่ทนต่อสารเคมีและทนความร้อนซึ่งทำจากชิ้นส่วนของจรวดเครื่องยนต์เจ็ทอุปกรณ์เคมีและการกลั่นน้ำมัน องค์ประกอบเชื้อเพลิง (แท่งเชื้อเพลิง) ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เคลือบด้วยไนโอเบียมและโลหะผสม Stannide Nb 3 Sn, เจอร์ไมด์ Nb 3 Ge, โลหะผสมของไนโอเบียมที่มี Sn, Ti และ Zr ใช้สำหรับการผลิตโซลีนอยด์ที่มีตัวนำยิ่งยวด (Nb 3 Ge เป็นตัวนำยวดยิ่งที่มีอุณหภูมิการเปลี่ยนตัวนำยิ่งยวด 23.2 K)
วัตถุไนไอเบียมNiobium (lat. Niobium ในนามของ Niobe (ซม. Niobe)), Nb (อ่านว่า "ไนโอเบียม"), องค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 41, มวลอะตอม 92.9064. ไนโอเบียมตามธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทปที่เสถียรหนึ่งตัวคือ 93 Nb การกำหนดค่าสองภายนอก ชั้นอิเล็กทรอนิกส์ 4s 2
พี 6
d 4
5s 1
... องศาออกซิเดชัน +5, +4, +3, +2 และ +1 (วาเลนซ์ V IV, III, II และ I) จัดอยู่ในกลุ่ม VB ในช่วงที่ 5 ของตารางธาตุ
รัศมีอะตอม 0.145 นาโนเมตร, รัศมีของ Nb 5+ ไอออน - ตั้งแต่ 0.062 นาโนเมตร (หมายเลขโคออร์ดิเนชัน 4) ถึง 0.088 นาโนเมตร (8), Nb 4+ ไอออน - ตั้งแต่ 0.082 ถึง 0.092 นาโนเมตร, Nb 3+ ไอออน - 0.086 นาโนเมตร, Nb 2+ ไอออน - 0.085 นาโนเมตร พลังงานไอออไนเซชันตามลำดับคือ 6.88, 14.32, 25.05, 38.3 และ 50.6 eV ฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนคือ 4.01 eV พอลอิเล็กโทรเนกาติวิตี (ซม. POLING Linus) 1,6.
ประวัติการค้นพบ
ค้นพบในปี 1801 โดย H. Hatchet (ซม. ฮัทเชทชาร์ลส์)... การตรวจสอบแร่สีดำที่ส่งมาจากอเมริกาเขาได้แยกออกไซด์ของธาตุใหม่ซึ่งเขาเรียกว่า columbium และแร่ที่มีอยู่คือ columbite หนึ่งปีต่อมาจากแร่ชนิดเดียวกัน A.G. Ekeberg (ซม. EKEBERG Anders Gustav) แยกออกไซด์อื่นซึ่งเขาเรียกว่าแทนทาลัม (ซม. แทนทาลัม (องค์ประกอบทางเคมี))... คุณสมบัติของ Columbium และ Ta มีความใกล้เคียงกันมากและถือว่าเป็นองค์ประกอบหนึ่งมาช้านาน ในปีพ. ศ. 2387 G. (ซม. ROSE (พี่น้องนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน)) พิสูจน์แล้วว่าเป็นสององค์ประกอบที่แตกต่างกัน เขายังคงชื่อแทนทาลัมและอีกชื่อหนึ่งว่าไนโอเบียม ในปี 1950 IUPAC (World Organization of Chemists) ได้กำหนดชื่อไนโอเบียมเป็นองค์ประกอบหมายเลข 41 ในที่สุด Metallic Nb ได้รับครั้งแรกในปีพ. ศ. 2409 โดย K.Blomstrand (ซม. BLOMSTRAND คริสเตียนวิลเฮล์ม).
อยู่ในธรรมชาติ
เนื้อหาในเปลือกโลก 2 · 10 -3% โดยน้ำหนัก ไนโอเบียมไม่ได้เกิดขึ้นในรูปแบบอิสระมันมาพร้อมกับแทนทาลัมในธรรมชาติ Columbite-tantalite เป็นแร่ที่สำคัญที่สุด (ซม. COLUMBIT) (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6, ไพโรคลอร์ (ซม. PYROCHLOR) และโลปาไรท์ (ซม. LOPARIT).
การได้รับ
ประมาณ 95% ของ Nb ได้มาจากแร่ไพโรคลอร์, แร่ columbite-tantalite และ loparite แร่มีความเข้มข้นโดยวิธีแรงโน้มถ่วงและการลอย (ซม. ลอยอยู่ในน้ำ)... สารเข้มข้นที่มีมากถึง 60% Nb 2 O 5 จะถูกแปรรูปเป็นเฟอร์โรนิโอเบียม (โลหะผสมของเหล็กและไนโอเบียม) บริสุทธิ์ Nb 2 O 5 หรือ NbCl 5 ไนโอเบียมถูกลดลงจากออกไซด์ฟลูออไรด์หรือคลอไรด์โดยอลูมิเนียมหรือคาร์โบเทอร์เมีย ไนโอเบียมที่มีความบริสุทธิ์สูงได้มาจากการลดอุณหภูมิสูงของ NbCl 5 ที่ระเหยได้ด้วยไฮโดรเจน
ผงไนโอเบียมที่ได้จะถูกจับเป็นก้อนเผาในสุญญากาศในเตาอาร์กไฟฟ้าหรือเตาลำแสงอิเล็กตรอน
คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
ไนโอเบียมเป็นโลหะสีเทาเงินแวววาวที่มีตาข่ายคริสตัลเป็นลูกบาศก์เป็นศูนย์กลางของชนิด a-Fe และ \u003d 0.3294 นาโนเมตร จุดหลอมเหลว 2477 ° C จุดเดือด 4760 ° C ความหนาแน่น 8.57 kg / dm 3.
ในทางเคมีไนโอเบียมมีความเสถียรพอสมควร เมื่อเผาในอากาศจะถูกออกซิไดซ์เป็น Nb 2 About 5 มีการอธิบายการดัดแปลงผลึกประมาณ 10 รายการสำหรับออกไซด์นี้ รูป b ของ Nb 2 O 5 เสถียรภายใต้ความกดดันปกติ เมื่อ Nb 2 O 5 หลอมรวมกับออกไซด์ต่างๆจะได้ niobates: Ti 2 Nb 10 O 29, FeNb 49 O 124 Niobates ถือได้ว่าเป็นเกลือของกรดไนโอบิกสมมุติ พวกมันแบ่งออกเป็น metaniobates MNbO 3, orthoniobates M 3 NbO 4, pyroniobates M 4 Nb 2 O 7 หรือ polyniobates M 2 O nNb 2 O 5 (M คือไอออนบวกที่มีประจุเดี่ยวและ n \u003d 2-12) เป็นที่รู้จักกันว่า Niobates ของประจุบวกสองเท่าและสามเท่า Niobates ทำปฏิกิริยากับ HF ละลายของโลหะอัลคาไลไฮโดรฟลูออไรด์ (KHF 2) และแอมโมเนียม (ซม. แอมโมเนียม (ทางเคมี))... ไนโอเบตบางตัวที่มีอัตราส่วน M 2 O / Nb 2 O 5 สูงจะถูกไฮโดรไลซ์:
6Na 3 NbO 4 + 5H 2 O \u003d Na 8 Nb 6 O 19 + 10NaOH
ไนโอเบียมสร้าง NbO 2, NbO และออกไซด์จำนวนหนึ่งที่อยู่ตรงกลางระหว่าง NbO 2.42 และ NbO 2.50 และมีโครงสร้างคล้ายกับรูปแบบ b Nb 2 O 5
ด้วยฮาโลเจน (ซม. ฮาโลเจน) Nb รูปแบบ penthalides NbHal 5, tetrahalides NbHal 4 และเฟส NbHal 2.67 -NbHal 3 + x ซึ่งมีกลุ่ม Nb 3 หรือ Nb 2 ไนโอเบียมเพนทาไลด์ถูกไฮโดรไลซ์ด้วยน้ำได้ง่าย จุดหลอมเหลวของไนโอเบียมเพนทาคลอไรด์เพนตาโบรไมด์และเพนทาโบรไมด์คือ 205, 267.5 และ 310 ° C ที่สูงกว่า 200-250 ° C เพนทาฮาไลด์เหล่านี้มีความผันผวน
ในกรณีที่มีไอน้ำและออกซิเจน NbCl 5 และ NbBr 5 จะสร้าง oxyhalides NbOCl 3 (NbOBr 3) - สารคล้ายฝ้ายหลวม
ปฏิสัมพันธ์ของ Nb และแกรไฟต์ในรูปแบบคาร์ไบด์ Nb 2 C และ NbC ซึ่งเป็นสารประกอบที่ทนความร้อนได้ยาก ในระบบ Nb - N มีหลายขั้นตอนขององค์ประกอบตัวแปรและไนไตรด์ Nb 2 N และ NbN Nb ทำงานในลักษณะเดียวกันในระบบที่มีฟอสฟอรัสและสารหนู เมื่อ Nb ทำปฏิกิริยากับกำมะถันจะได้รับซัลไฟด์: NbS, NbS 2 และ NbS 3 ฟลูออไรด์คู่ Nb และ K (Na) - K 2 ถูกสังเคราะห์
ใบสมัคร
ไนโอเบียมที่ผลิตได้ 50% ใช้สำหรับเหล็กกล้าอัลลอยด์ขนาดเล็ก 20-30% - สำหรับการได้รับโลหะผสมสเตนเลสและทนความร้อน สารประกอบระหว่างโลหะไนโอเบียม (Nb 3 Sn และ Nb 3 Ge) ใช้ในการผลิตโซลีนอยด์สำหรับอุปกรณ์ตัวนำยิ่งยวด ไนโอเบียมไนไตรด์ NbN ใช้ในการผลิตชิ้นงานสำหรับส่งหลอดโทรทัศน์ ไนโอเบียมออกไซด์เป็นส่วนประกอบของวัสดุทนไฟเซอร์เมทแว่นตาที่มีดัชนีหักเหสูง ฟลูออไรด์คู่ - ในการแยกไนโอเบียมออกจากวัตถุดิบธรรมชาติในการผลิตไนโอเบียมโลหะ Niobates ใช้ในอะคูสติกและออปโตอิเล็กทรอนิกส์เป็นวัสดุเลเซอร์
การกระทำทางสรีรวิทยา
สารประกอบไนโอเบียมเป็นพิษ ขีดจำกัดความเข้มข้นสูงสุดสำหรับไนโอเบียมในน้ำคือ 0.01 มก. / ล.
พจนานุกรมสารานุกรม. 2009 .
ชื่อพ้อง:ดูว่า "ไนโอเบียม" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:
- (lat. Niobium ใหม่) หนึ่งในโลหะหายากที่พบในแทนทาไลท์ พจนานุกรมคำต่างประเทศที่รวมอยู่ในภาษารัสเซีย Chudinov AN, 1910 โลหะ NIOBIUM เกิดขึ้นในรูปของออกไซด์ในแร่หายากไม่มีคุณค่าในทางปฏิบัติ ... พจนานุกรมคำต่างประเทศของภาษารัสเซีย
- (ไนโอเบียม), Nb, องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม V ของระบบธาตุ, เลขอะตอม 41, มวลอะตอม 92.9064; โลหะ tp 2477 shS. ไนโอเบียมใช้สำหรับโลหะผสมเหล็กทนความร้อนแข็งและโลหะผสมอื่น ๆ ไนโอเบียมเปิดเป็นภาษาอังกฤษ ... … สารานุกรมสมัยใหม่
วัตถุไนไอเบียม - (ไนโอเบียม), Nb, องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม V ของระบบธาตุ, เลขอะตอม 41, มวลอะตอม 92.9064; โลหะ tp 2477 ° C. ไนโอเบียมใช้สำหรับโลหะผสมเหล็กทนความร้อนแข็งและโลหะผสมอื่น ๆ ไนโอเบียมเปิดเป็นภาษาอังกฤษ ... … พจนานุกรมสารานุกรมภาพประกอบ
- (สัญลักษณ์ Nb), องค์ประกอบทางเคมีทรานซิชันสีเทา - ขาวเงา, โลหะ ค้นพบในปี 1801 ตามกฎแล้วพบได้ในแร่ไพโรคลอร์ ไนโอเบียมเป็นโลหะที่อ่อนนุ่มและอ่อนตัวได้ใช้ในการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดพิเศษและโลหะผสม ... ... พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค
Nb (lat. Niobium; จากพวกเขา Niobe ลูกสาวของแทนทาลัสในเทพนิยายกรีกอื่น ๆ * a. Niobium; n. Niob, Niobium; f. Niobium; and. Niobio), chem. องค์ประกอบของกลุ่ม V เป็นระยะ ระบบ Mendeleev ที่. n 41, ณ . ม. 92.9064 มีหนึ่งไอโซโทปธรรมชาติ 93Nb. ... ... สารานุกรมธรณีวิทยา
NIOBIUM หนึ่งในโลหะที่นักเคมีค้นพบ พจนานุกรมอธิบายของ Dahl ในและ. ดาห์ล พ.ศ. 2406 2409 ... พจนานุกรมอธิบายของ Dahl
วัตถุไนไอเบียม - เคมี. องค์ประกอบสัญลักษณ์ Nb (ลาตินไนโอเบียม) ที่ n 41, ณ . ม. 92.90; โลหะสีเทาอ่อนความหนาแน่น 8570 กก. / ลบ.ม. t \u003d 2500 °С; มีสารเคมีสูง วิริยะ. ในธรรมชาติเกิดในแร่ร่วมกับแทนทาลัมแยกออกด้วยสาเหตุใด ... … สารานุกรมบิ๊กสารพัดช่าง
- (lat. ไนโอเบียม) Nb, องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม V ของระบบธาตุ, เลขอะตอม 41, มวลอะตอม 92.9064 ตั้งชื่อในนามของ Niobe ลูกสาวของ Tantalus ในตำนาน (ความคล้ายคลึงกันของคุณสมบัติของ Nb และ Ta) โลหะทนไฟสีเทาอ่อนความหนาแน่น 8.57 ... ... พจนานุกรมสารานุกรมใหญ่
- (ไนโอเบียม), Nb, เคมี ... สารานุกรมทางกายภาพ
คำนาม, จำนวนคำพ้องความหมาย: 2 metal (86) element (159) พจนานุกรมคำพ้องความหมาย ASIS. V.N. Trishin พ.ศ. 2556 ... พจนานุกรมคำพ้อง
- (Niobium French and English, Niob German; chem.), Nb \u003d: 94 ในกลุ่ม V ของตารางธาตุมีโลหะหายากสองชนิดคือ N. itantalum ซึ่งอยู่ในวานาเดียมในลักษณะเดียวกับโมลิบดีนัมและทังสเตนกับโครเมียม เมทัลสามคนสุดท้าย ... ... สารานุกรม Brockhaus และ Efron
ในหลาย ๆ กรณีแทนที่จะใช้แทนทาลัมที่มีผลเช่นเดียวกันคุณสามารถใช้ไนโอเบียมใกล้เคียงกับสมบัติหรือโลหะผสมของแทนทาลัมกับไนโอเบียมเนื่องจากโลหะเหล่านี้ก่อตัวเป็นชุดสารละลายของแข็งที่ต่อเนื่องกันซึ่งมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับโลหะแม่
โลหะผสมของแทนทาลัมกับไนโอเบียมสามารถหาได้โดยการผสมผงแทนทาลัมและไนโอเบียมที่ได้รับแยกจากกันตามด้วยการกดส่วนผสมและการเผาในสุญญากาศรวมทั้งการลดส่วนผสมของแทนทาลัมและสารประกอบไนโอเบียมร่วมกันเช่นส่วนผสมของฟลูออไรด์เชิงซ้อน K2TaF7 และ K2NbF7 เป็นต้นส่วนผสมของคลอไรด์ . ป.
โดยปกติด้วยวิธีการแยกแทนทาลัมและไนโอเบียมกรดไฮโดรฟลูออริกโดยวิธีนี้จะแยกออกจากกันในรูปของ fluoroxyniobate K2NbOF5 * H2O
เกลือนี้ไม่เหมาะสำหรับการลดโซเดียมด้วยเหตุผลสองประการ:
ก) น้ำที่ตกผลึกที่รวมอยู่ในเกลือที่ระบุทำปฏิกิริยากับโซเดียมอาจทำให้เกิดการระเบิด
b) ออกซิเจนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเกลือและถูกผูกไว้กับไนโอเบียมโซเดียมจะไม่ลดลงและยังคงอยู่ในรูปของสิ่งเจือปนออกไซด์ในผลิตภัณฑ์รีดิวซ์
ดังนั้นโพแทสเซียมฟลูออโรซินิโอเบตจึงต้องทำการตกผลึกใหม่โดยใช้สารละลายกรดไฮโดรฟลูออริกที่มีความเข้มข้นของ HF มากกว่า 10% ซึ่งเป็นผลมาจากเกลือ K2NbF7 ซึ่งเหมาะสำหรับการลดโซเดียม
ไนโอเบียมสามารถหาได้โดยการอิเล็กโทรลิซิสภายใต้สภาวะที่คล้ายคลึงกับที่อธิบายไว้สำหรับการผลิตแทนทาลัม ประสิทธิภาพของกระแสไฟฟ้าต่ำกว่าในการผลิตแทนทาลัมด้วยอิเล็กโทรไลต์รวมถึงปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการละลายที่เห็นได้ชัดเจนของสารประกอบไนโอเบียมของวาเลนซ์ที่แตกต่างกันในอิเล็กโทรไลต์
นอกจากนี้ยังสามารถอิเล็กโทรลิซิสจากอ่างผสมที่มีส่วนผสมของ Ta2O5 + Nb2O5 เป็นส่วนประกอบในการสลายตัวและ K2TaF7 เป็นตัวทำละลาย ในกรณีนี้จะได้โลหะผสมของไนโอเบียมกับแทนทาลัม
เพื่อให้ได้ไนโอเบียมจึงมีการเสนอวิธีการลดคาร์บอนของไนโอเบียมเพนออกไซด์ในสุญญากาศ
การลดไนโอเบียมเพนออกไซด์ด้วยคาร์บอน
เพื่อให้ได้ไนโอเบียม K. Bolke ได้พัฒนาวิธีการลดไนโอเบียมเพนท็อกไซด์ด้วยไนโอเบียมคาร์ไบด์ในสุญญากาศตามปฏิกิริยา:
โดยพื้นฐานแล้วกระบวนการนี้จะทำให้ไนโอเบียมเพนท็อกไซด์ลดลงด้วยคาร์บอน
เนื่องจากไนโอเบียมเพนออกไซด์มีความแข็งแรงทางเคมีสูงการลดคาร์บอนที่ความดันบรรยากาศจึงต้องใช้อุณหภูมิสูง (ประมาณ 1800-1900 °) ซึ่งสามารถหาได้ในเตากราไฟต์ไนโอเบียมมีความสัมพันธ์กับคาร์บอนสูง (พลังงานอิสระในการก่อตัวของไนโอเบียมคาร์ไบด์-ΔF° \u003d 38.2 กิโลแคลอรี ) ดังนั้นเมื่อมีก๊าซคาร์บอเนเซียสในเตาเผาและที่อัตราการแพร่กระจายสูงในเฟสของแข็งซึ่งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงเช่นนี้ไนโอเบียมจึงปนเปื้อนด้วยไนโอเบียมคาร์ไบด์แม้ว่าจะมีการรวบรวมประจุตามปฏิกิริยา
ในสุญญากาศปฏิกิริยารีดักชันกับคาร์บอนจะดำเนินการที่อุณหภูมิต่ำกว่า (1600-1700 °)
Briquettes เตรียมจากส่วนผสมของไนโอเบียมเพนท็อกไซด์และคาร์บอนแบล็กโดยถ่ายในอัตราส่วนสโตอิชิโอเมตริกตามปฏิกิริยา
การรีดจะดำเนินการที่ 1800-1900 °ในเตาหลอดกราไฟต์ในบรรยากาศป้องกัน (ไฮโดรเจนอาร์กอน) หรือในสุญญากาศที่อุณหภูมิ 1600 °จนกว่าการวิวัฒนาการของ CO จะหยุดลง ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือก้อนอิฐเผาเล็กน้อยซึ่งประกอบด้วยอนุภาคของผงคาร์ไบด์สีเทา คาร์ไบด์ถูกบดเป็นผงในโรงงานผลิตลูกบอลและผสมกับเพนออกไซด์ในสัดส่วนที่สอดคล้องกับปฏิกิริยา (1) ก้อนของส่วนผสม Nb2O5 + NbC จะถูกเผาอีกครั้งในสุญญากาศที่อุณหภูมิประมาณ 1600 °
เพื่อให้แน่ใจว่ามีการขับคาร์บอนออกมาในรูปของ CO ควรนำไนโอเบียมเพนออกไซด์ส่วนเกินเล็กน้อยเข้าไปในส่วนผสมของ Nb2O5 + NbC ในการดำเนินการต่อมาของการเผาด้วยอุณหภูมิสูง (การเชื่อม) ของแท่งที่กดจากไนโอเบียมโลหะผงไนโอเบียมเพนออกไซด์ส่วนเกินจะถูกกำจัดออกเนื่องจากไนโอเบียมออกไซด์ (เช่นแทนทาลัม) จะระเหยในสุญญากาศที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะ
เนื่องจากต้องใช้เวลาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในการสร้างสูญญากาศและทำให้ผลิตภัณฑ์เย็นลงผลผลิตของเตาสูญญากาศในการผลิตไนโอเบียมคาร์ไบด์เริ่มต้นจึงต่ำกว่าผลผลิตของเตากราไฟท์ที่ทำงานที่ความดันบรรยากาศซึ่งกระบวนการต่อเนื่องสามารถดำเนินการได้โดยการเลื่อนตลับหมึกที่มีส่วนผสมของ Nb2O5 + C ดังนั้นจึงเป็นการสะดวกกว่าที่จะได้รับ NbC อย่างต่อเนื่องในเตาหลอมกราไฟท์ที่ความดันบรรยากาศแม้ว่าจะอยู่ที่อุณหภูมิ 1800-1900 °
เป็นไปได้ที่จะได้รับไนโอเบียมโลหะในเตาสุญญากาศโดยตรงโดยทำปฏิกิริยาเพนออกไซด์กับเขม่าตามปฏิกิริยา (2) โดยมีประจุ Nb2O5 ส่วนเกินเล็กน้อย อย่างไรก็ตามเมื่อส่วนผสมของ Nb2O5 + 5NbC ถูกบรรจุลงในเตาสุญญากาศผลผลิตของมันจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับส่วนผสมของ Nb2O5 + 5C เนื่องจากส่วนผสม Nb2O5 + SNbC มีไนโอเบียม (82.4%) มากกว่าส่วนผสม Nb2O5 + 5C 1.5 เท่า ( 57.2%) นอกจากนี้ส่วนผสมแรกยังมีความถ่วงจำเพาะของสารเติมแต่งมากกว่าส่วนผสมที่สอง 1.7 เท่า (6.25 g / cm3 และ 3.7 g / cm3 ตามลำดับ)
นอกจากนี้ควรระลึกไว้เสมอว่าไนโอเบียมคาร์ไบด์ซึ่งประกอบขึ้นเป็นส่วนเด่นของส่วนผสม Nb2O5 + 5NbC นั้นหยาบกว่า Nb2O5 ที่กระจายตัวและผงเขม่าซึ่งเป็นเหตุผลเพิ่มเติมสำหรับความหนาแน่นของส่วนผสม Nb2O5 + 5NbC ที่ใหญ่กว่าส่วนผสม Nb2O5 + 5C
จากทั้งหมดนี้ปริมาตรหน่วยของตลับหมึกสามารถรองรับวัสดุได้มากกว่า 2.5-3 เท่า (ขึ้นอยู่กับปริมาณไนโอเบียม) ในรูปแบบของก้อนที่มีส่วนผสมของ Nb2O5 + 5NbC มากกว่าก้อนที่มีส่วนผสมของ Nb2O5 + 5C
ในงานของ Bolke ไม่มีหลักฐานที่น่าสนใจเพียงพอเกี่ยวกับความจำเป็นในการปฏิบัติตามองค์ประกอบที่แนะนำของส่วนผสม Nb2O5 + 5NbC ที่บรรจุลงในเตาสุญญากาศอย่างเคร่งครัด
ด้วยการเผาส่วนผสม Nb2O5 + 5C ในเตาเผาท่อคาร์บอนที่ความดันบรรยากาศทำให้ได้ผลผลิตสูง (ในกระบวนการต่อเนื่อง) ผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนประกอบใกล้เคียงกับไนโอเบียมโลหะที่มีคาร์บอนจำนวนเล็กน้อย จากนั้นสามารถผสมผงที่อุดมด้วยไนโอเบียมที่มีความหนาแน่นจำเพาะสูงและจำนวนมากกับ Nb2O5 ในปริมาณที่เหมาะสม (โดยมี Nb2O5 ส่วนเกินเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการเจือปนของคาร์บอนในไนโอเบียม) และส่วนผสมอัดก้อนที่เผาในเตาสุญญากาศเพื่อกำจัดคาร์บอนในรูปของ CO
ด้วยตัวเลือกนี้ความจุและด้วยเหตุนี้ผลผลิตของเตาสุญญากาศจะมากที่สุด Nb2O5 ส่วนเกินที่เหลืออยู่เล็กน้อยจะระเหยไปในระหว่างการเผาไนโอเบียมที่อุณหภูมิสูงต่อไปและส่วนหลังจะกลายเป็นโลหะขนาดเล็กที่อ่อนตัวได้
เมื่อใช้ไนโอเบียมคาร์บอนต่ำแทนไนโอเบียมคาร์ไบด์ในการปฏิสัมพันธ์กับเพนท็อกไซด์อาจเกิดภาวะแทรกซ้อนทางเทคโนโลยีบางอย่าง ความจริงก็คือเมื่อได้รับไนโอเบียมคาร์บอนต่ำที่ความดันบรรยากาศในช่องว่างปฏิกิริยาของเตากราไฟท์เป็นไปได้เสมอที่จะมีการผสมไนโตรเจนจากอากาศเข้าสู่เตาเผา ไนโอเบียมซึ่งมีความสัมพันธ์กับไนโตรเจนสูงดูดซับได้อย่างแข็งขัน ในการผลิตไนโอเบียมคาร์ไบด์ความเป็นไปได้ที่จะเกิดการปนเปื้อนของผลิตภัณฑ์ด้วยไนโตรเจนน้อยกว่ามากเนื่องจากไนโอเบียมมีความสัมพันธ์กับคาร์บอนสูงกว่าไนโตรเจน
ดังนั้นการผลิตไนโอเบียมโลหะโดยใช้ไนโอเบียมคาร์บอนต่ำเป็นวัสดุเริ่มต้นจึงมีความซับซ้อนโดยจำเป็นต้องสร้างเงื่อนไขที่ไม่รวมความเป็นไปได้ที่ไนโตรเจนจะเข้าสู่พื้นที่ปฏิกิริยาซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุในเตากราไฟท์ที่เชื่อมต่อกับบรรยากาศได้อย่างอิสระ ในการกำจัดไนโตรเจนออกจากเตาเผาจำเป็นต้องเติมไฮโดรเจนบริสุทธิ์หรืออาร์กอนในเตาให้ทั่วถึงสังเกตความแน่นของท่อหลีกเลี่ยงการดูดอากาศเข้าไปในท่อปฏิกิริยาเมื่อใส่ตลับที่มีส่วนผสมของ Nb2O5 + 5C เข้าไปในนั้นและเมื่อขนถ่ายไนโอเบียมเป็นต้น
ดังนั้นคำถามเกี่ยวกับข้อดีของตัวเลือกในการผลิตไนโอเบียมคาร์ไบด์เบื้องต้นหรือไนโอเบียมคาร์บอนต่ำที่ความดันบรรยากาศ (ด้วยการเผาในภายหลังของผลิตภัณฑ์เหล่านี้ในส่วนผสมกับ Nb2O5 ในสุญญากาศ) สามารถแก้ไขได้โดยความเป็นไปได้ในทางปฏิบัติในแต่ละกรณี
ข้อดีของกระบวนการลดคาร์บอนของไนโอเบียมตามหนึ่งในตัวเลือกที่อธิบายไว้คือ: การใช้สารรีดิวซ์ราคาถูกในรูปของเขม่าและการคืนไนโอเบียมโดยตรงในปริมาณสูงในโลหะสำเร็จรูป
ความใกล้ชิดของคุณสมบัติของออกไซด์ของแทนทาลัมและไนโอเบียมทำให้สามารถใช้วิธีการที่อธิบายไว้ในการผลิตแทนทาลัมอ่อนได้
15.08.2019
กระดอง - ผลิตภัณฑ์โลหะก่อสร้างซึ่งมีลักษณะเรียบ (ระดับ A1) หรือเป็นระยะ เหล็กเสริมใช้เพื่อเสริมสร้างและเพิ่มความแข็งแรง ...
15.08.2019
วิธีการตัดพลาสม่าถูกค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ แต่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเนื่องจากได้รับการศึกษาอย่างดี
15.08.2019
การพัฒนาเทคโนโลยีทำให้สามารถปรับปรุงเครื่องมือลม ใช้อากาศอัดเพื่อป้อนอาหาร เครื่องมือดังกล่าวถูกใช้อย่างแข็งขันในอุตสาหกรรมสำหรับ ...
15.08.2019
จุดเริ่มต้นของปีการศึกษาเป็นการทดสอบเด็กอย่างจริงจังเนื่องจากวิถีชีวิตปกติของเขาพังทลาย พ่อแม่ต้องช่วยเขารับมือกับการเปลี่ยนแปลงนี้ สำคัญมาก ...
14.08.2019
การเสริมแรงเป็นองค์ประกอบที่ซับซ้อนซึ่งให้ความแข็งแรงเพิ่มเติมในโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กต่างๆ มักใช้กับคอนกรีต ด้านในวัสดุเธอ ...
14.08.2019
ผู้ขับขี่ทุกคนอาจต้องเจอกับสถานการณ์ที่ไม่คาดฝันในขณะเดินทาง คุณสามารถประสบอุบัติเหตุจราจรระบบและส่วนประกอบของรถได้โดยไม่คาดคิด ...
14.08.2019
แผ่นโปรไฟล์ - แผ่นโลหะแข็งลูกฟูกเคลือบด้วยสังกะสีหรือโพลีเมอร์ วัสดุมุงหลังคาประเภทนี้พบมากและเป็นที่ต้องการ ...
อีกหนึ่งปีต่อมา Ekeberg นักเคมีชาวสวีเดนได้แยกองค์ประกอบใหม่ที่เรียกว่าแทนทาลัมออกจาก columbite ความคล้ายคลึงกันของสารประกอบโคลัมเบียมและแทนทาลัมนั้นยอดเยี่ยมมากจนเป็นเวลา 40 ปีที่นักเคมีส่วนใหญ่เชื่อว่าแทนทาลัมและโคลัมเบียเป็นองค์ประกอบเดียวกัน
ในปีพ. ศ. 2387 Heinrich Rose นักเคมีชาวเยอรมันได้ตรวจสอบตัวอย่างของ columbite ที่พบในบาวาเรีย เขาค้นพบออกไซด์ของโลหะสองชนิดอีกครั้ง หนึ่งในนั้นคือออกไซด์ของแทนทาลัมที่รู้จักกันดีอยู่แล้ว ออกไซด์มีความคล้ายคลึงกันและเพื่อเน้นความคล้ายคลึงกันโรสจึงตั้งชื่อธาตุที่ก่อตัวเป็นไนโอเบียมออกไซด์ตัวที่สองต่อจากนีโอเบลูกสาวของแทนทาลัสผู้พลีชีพในตำนาน
อย่างไรก็ตามโรสเช่นเดียวกับแฮทเชตไม่สามารถรับองค์ประกอบนี้ในสถานะอิสระได้
โลหะไนโอเบียมได้รับครั้งแรกในปีพ. ศ. 2409 เท่านั้น... โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน Blomstrand ในการลดไนโอเบียมคลอไรด์ด้วยไฮโดรเจน ในตอนท้ายของศตวรรษที่ XIX มี; พบอีกสองวิธีในการรับองค์ประกอบนี้ Moissan แรกรับมันในเตาไฟฟ้าลดไนโอเบียมออกไซด์ด้วยคาร์บอนจากนั้น Goldschmidt ก็สามารถคืนค่าองค์ประกอบเดียวกันด้วยอลูมิเนียม
และเรียกองค์ประกอบหมายเลข 41 นิ้ว ประเทศต่างๆ ยังคงดำเนินต่อไปในรูปแบบต่างๆ: ในอังกฤษและสหรัฐอเมริกา - โคลอมเบียในประเทศอื่น ๆ - ไนโอเบียม จุดจบของความไม่ลงรอยกันถูกกำหนดโดยสหภาพระหว่างประเทศของเคมีเชิงทฤษฎีและประยุกต์ (IUPAC) ในปี 2493 ได้มีการตัดสินใจที่จะทำให้ชื่อของธาตุ "ไนโอเบียม" ถูกต้องตามกฎหมายทุกแห่งและชื่อ "columbite" ถูกกำหนดให้เป็นแร่ไนโอเบียมหลัก สูตรของมันคือ (Fe, Mn) (Nb,
เป็นส่วนประกอบ วัตถุไนไอเบียม- โลหะทนไฟสูง (2468 ° C) และโลหะเดือดสูง (4927 ° C) ทนต่อสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวมาก ห้ามใช้กรดทั้งหมดยกเว้นกรดไฮโดรฟลูออริก กรดออกซิไดซ์ "passivate" ไนโอเบียมโดยการหุ้มด้วยฟิล์มออกไซด์ป้องกัน (Nb 2 O 5) แต่ที่อุณหภูมิสูงปฏิกิริยาของไนโอเบียมจะเพิ่มขึ้น ถ้าที่ 150-200 ° C มีเพียงชั้นผิวเล็ก ๆ ของโลหะเท่านั้นที่ถูกออกซิไดซ์ที่ 900-1200 ° C ความหนาของฟิล์มออกไซด์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก
ไนโอเบียมทำปฏิกิริยากับอโลหะหลายชนิด ฮาโลเจนไนโตรเจนไฮโดรเจนคาร์บอนกำมะถันจะก่อตัวเป็นสารประกอบด้วย ในกรณีนี้ไนโอเบียมสามารถแสดงวาเลนซ์ที่แตกต่างกัน - ตั้งแต่สองถึงห้า แต่ความจุหลักขององค์ประกอบนี้คือ 5+ เพนทาวาเลนต์ไนโอเบียมสามารถเป็นส่วนหนึ่งของเกลือได้ทั้งในฐานะไอออนบวกและเป็นหนึ่งในองค์ประกอบของแอนไอออนซึ่งบ่งบอกถึงลักษณะแอมโฟเทอริกของธาตุ 41
เกลือของกรดไนโอเบียมเรียกว่าไนโอเบต พวกเขาได้รับจากปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนหลังจากการหลอมรวมของไนโอเบียมเพนท็อกไซด์กับโซดา:
Nb 2 O 5 + 3Na 2 CO 3 → 2Na 3 NbO 4 + 3CO 2.
เกลือของกรดไนโอบิกหลายชนิดโดยเฉพาะอย่างยิ่ง metaniobium HNbO 3 เช่นเดียวกับ dinobates และ pentaniobates (K 4 Nb 2 O 7, K 7 Nb 5 O 16 -rnH 2 O) ได้รับการศึกษาค่อนข้างดี และเกลือซึ่งในองค์ประกอบหมายเลข 41 ทำหน้าที่เป็นไอออนบวกมักได้มาจากปฏิสัมพันธ์โดยตรงของสารง่ายๆตัวอย่างเช่น 2Nb + 5Cl 2 → 2NbCl 5
ผลึกเข็มที่มีสีสันสดใสของไนโอเบียมเพนทาไลด์ (NbCl 5 - สีเหลือง NbBr 5 - สีม่วงแดง) ละลายได้ง่ายในตัวทำละลายอินทรีย์ - คลอโรฟอร์มอีเธอร์แอลกอฮอล์ แต่เมื่อละลายในน้ำสารประกอบเหล่านี้จะสลายตัวอย่างสมบูรณ์ไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างไนโอเบต:
NbCl 5 + 4H 2 O → 5HCl + H 3 NbO 4.
การไฮโดรไลซิสสามารถป้องกันได้โดยการเติมกรดแก่ลงในสารละลาย ในสารละลายดังกล่าวไนโอเบียมเพนทาไลด์จะละลายได้โดยไม่ต้องไฮโดรไลซิส
ไนโอเบียมสร้างเกลือสองชั้นและสารประกอบเชิงซ้อนฟลูออไรด์ได้ง่ายที่สุด Fluoroniobates เป็นชื่อของเกลือคู่เหล่านี้ พวกเขาจะได้รับหากมีการเติมฟลูออไรด์โลหะลงในสารละลายของกรดไนโอบิกและกรดไฮโดรฟลูออริก
องค์ประกอบของสารประกอบเชิงซ้อนขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยาในสารละลาย การวิเคราะห์ด้วยเอ็กซ์เรย์ของสารประกอบเหล่านี้แสดงให้เห็นโครงสร้างที่สอดคล้องกับสูตร K 2 NbF 7 นอกจากนี้ยังสามารถเกิดสารประกอบไนโอเบียมออกโซได้ตัวอย่างเช่นโพแทสเซียมออกโซฟลูออโรนิโอเบต K 2 NbOF 5 * H 2 O
การกำหนดลักษณะทางเคมีขององค์ประกอบไม่ได้ จำกัด อยู่ที่ข้อมูลนี้ ปัจจุบันสารประกอบที่สำคัญที่สุดของธาตุหมายเลข 41 คือสารประกอบกับโลหะอื่น ๆ
ไนโอเบียมและตัวนำยิ่งยวด
ปรากฏการณ์ที่น่าอัศจรรย์ของตัวนำยิ่งยวดเมื่ออุณหภูมิของตัวนำลดลงความต้านทานไฟฟ้าหายไปอย่างกะทันหันเกิดขึ้นในนั้นเป็นครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวดัตช์ G.Kamerling-Onnes ในปี 2454 กลายเป็นตัวนำยิ่งยวดตัวแรก แต่ไม่ใช่ของเธอ แต่ไนโอเบียมและสารประกอบระหว่างโลหะบางชนิดของไนโอเบียมถูกกำหนดให้กลายเป็นสารตัวแรกในทางเทคนิค วัสดุตัวนำยวดยิ่งที่สำคัญ
คุณสมบัติสองประการของตัวนำยิ่งยวดมีความสำคัญในทางปฏิบัติ: ค่าของอุณหภูมิวิกฤตที่การเปลี่ยนไปสู่สถานะของการนำไฟฟ้ายิ่งยวดเกิดขึ้นและสนามแม่เหล็กวิกฤต (แม้แต่ Kamerlingh Onnes ก็สังเกตเห็นการสูญเสียของตัวนำยิ่งยวดโดยตัวนำยิ่งยวดเมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็กที่แรงเพียงพอ)
ปัจจุบันโลหะวัสดุและสารประกอบตัวนำยวดยิ่งเป็นที่รู้จักมากกว่า 2,000 รายการ แต่ส่วนใหญ่ที่ท่วมท้นยังไม่มาและอาจจะไม่มีวันมาถึงเทคโนโลยีเพราะค่าพารามิเตอร์วิกฤตที่กล่าวถึงข้างต้นต่ำมากหรือเป็นเพราะไม่สามารถยอมรับได้ ลักษณะทางเทคโนโลยี... ในบรรดาตัวนำยวดยิ่งที่มีความสำคัญในทางปฏิบัติโลหะผสมไนโอเบียม - ไททาเนียมเป็นที่นิยมโดยเฉพาะ แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดส่วนใหญ่ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันทำจากแม่เหล็กเหล่านี้ เป็นพลาสติกสามารถใช้ทำอุปกรณ์ทางเทคนิคและตัวนำที่มีรูปร่างซับซ้อนได้
ในฐานะที่เป็นวัสดุสำหรับตัวนำยิ่งยวดของเทปโลหะผสมของไนโอเบียมกับดีบุก Nb 3 Sn ไนโอเบียมสแตนไนด์ซึ่งค้นพบในปีพ. ศ. 2497 มีคุณค่าองค์ประกอบตัวนำยิ่งยวดในปัจจุบันซึ่งเป็นบัสที่มี 150,000 คอร์ทำจากไนโอเบียมสแตนไนด์ในประเทศของเรา ตัวนำยิ่งยวดแบบหลายคอร์ดังกล่าวมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ในการติดตั้งเทอร์โมนิวเคลียร์ใหม่ "Tokomak-15"
สารประกอบไนโอเบียมอินเตอร์เมทัลลิกอีกชนิดหนึ่งคือ Nb 3 Ge เป็นที่สนใจสำหรับการฝึกฝน ฟิล์มบางขององค์ประกอบนี้มีอุณหภูมิวิกฤตสูงเป็นประวัติการณ์ - 24.3 K จริงหล่อ Nb 3 Ge มีอุณหภูมิวิกฤตเพียง 6 K และเทคโนโลยีในการเตรียมองค์ประกอบตัวนำยิ่งยวดจากวัสดุนี้ค่อนข้างซับซ้อน
โลหะผสมของเทอร์นารี: ไนโอเบียม - เจอร์เมเนียม - อะลูมิเนียมเช่นเดียวกับสารประกอบวานาเดียมอินเตอร์เมทัลลิกบางชนิดมีอุณหภูมิวิกฤตค่อนข้างสูง และยังมีไนโอเบียมและสารประกอบที่เชื่อมโยงความหวังสูงสุดของผู้เชี่ยวชาญด้านตัวนำยิ่งยวด
โลหะไนโอเบียม
ไนโอเบียมของโลหะสามารถหาได้โดยการลดสารประกอบเช่นไนโอเบียมคลอไรด์หรือโพแทสเซียมฟลูออโรนิโอเบตที่อุณหภูมิสูง:
K 2 NbF 7 + 5Na → Nb + 2KF + 5NaF
แต่ก่อนที่จะไปถึงขั้นตอนสุดท้ายของการผลิตแร่ไนโอเบียมจะต้องผ่านกระบวนการแปรรูปหลายขั้นตอน ประการแรกคือการใช้ประโยชน์จากแร่และการผลิตที่เข้มข้น สมาธิจะผสมกับของเหลวต่างๆ ได้แก่ โซดาไฟหรือโซดา โลหะผสมที่ได้จะถูกชะออก แต่ไม่ละลายอย่างสมบูรณ์ กากที่ไม่ละลายน้ำคือไนโอเบียม จริงอยู่ที่มันยังคงอยู่ในองค์ประกอบของไฮดรอกไซด์ที่นี่ไม่ได้แยกออกจากอะนาล็อกโดยกลุ่มย่อย - แทนทาลัม - และไม่บริสุทธิ์จากสิ่งสกปรกบางอย่าง
จนถึงปีพ. ศ. 2409 ไม่มีใครรู้ว่าเหมาะสมกับ สภาพการทำงาน วิธีการแยกแทนทาลัมและไนโอเบียม Jean Charles Galissard de Marignac เสนอวิธีการแรกในการแยกองค์ประกอบที่คล้ายกันมาก วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับความสามารถในการละลายที่แตกต่างกันของสารประกอบเชิงซ้อนของโลหะเหล่านี้และเรียกว่าฟลูออไรด์ แทนทาลัมฟลูออไรด์เชิงซ้อนไม่ละลายในน้ำในขณะที่สารประกอบไนโอเบียมที่คล้ายคลึงกันละลายน้ำได้
วิธีการฟลูออไรด์มีความซับซ้อนและไม่ได้แยกไนโอเบียมและแทนทาลัมออกจากกันโดยสิ้นเชิง ดังนั้นทุกวันนี้จึงแทบไม่เคยใช้ มันถูกแทนที่ด้วยวิธีการสกัดแบบคัดเลือกการแลกเปลี่ยนไอออนการแก้ไขเฮไลด์ ฯลฯ วิธีการเหล่านี้ใช้เพื่อให้ได้ออกไซด์และคลอไรด์ของไนโอเบียมเพนทาวาเลนต์
หลังจากการแยกไนโอเบียมและแทนทาลัมการดำเนินการหลักจะเกิดขึ้น - การลดลง ไนโอเบียมเพนท็อกไซด์ Nb 2 O 5 ลดลงด้วยอลูมิเนียมโซเดียมคาร์บอนแบล็กหรือไนโอเบียมคาร์ไบด์ที่ได้จากการทำปฏิกิริยา Nb 2 O 5 กับคาร์บอน ไนโอเบียมเพนทาคลอไรด์ลดลงด้วยโซเดียมเมทัลหรือโซเดียมอมัลกัม ด้วยวิธีนี้จะได้ไนโอเบียมที่เป็นผงซึ่งจะต้องกลายเป็นเสาหินทำด้วยพลาสติกขนาดกะทัดรัดเหมาะสำหรับการแปรรูป เช่นเดียวกับโลหะทนไฟอื่น ๆ ไนโอเบียม - เสาหินได้มาจากวิธีการของโลหะผงซึ่งมีสาระสำคัญดังนี้
จากผงโลหะที่ได้รับภายใต้ความดันสูง (1 t / cm 2) แท่งที่เรียกว่าหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัสจะถูกกด ในสุญญากาศที่ 2300 ° C แท่งเหล่านี้จะถูกเผาเชื่อมต่อกันเป็นแท่งซึ่งหลอมในเตาหลอมสูญญากาศและแท่งในเตาเผาเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรด กระบวนการนี้เรียกว่าการหลอมอิเล็กโทรดที่สิ้นเปลือง
ไนโอเบียมพลาสติกชนิดโมโนคริสตัลลีนได้มาจากการหลอมลำแสงอิเล็กตรอนแบบโซนปลอดเบ้าหลอม สาระสำคัญของมันคือลำแสงอิเล็กตรอนที่ทรงพลังถูกส่งไปยังไนโอเบียมที่เป็นแป้ง (ไม่รวมการกดและการเผา!) ซึ่งจะทำให้ผงละลาย หยดโลหะไหลลงไปบนแท่งไนโอเบียมซึ่งจะค่อยๆเติบโตและถูกนำออกจากห้องทำงาน
อย่างที่คุณเห็นเส้นทางของไนโอเบียมจากแร่สู่โลหะนั้นค่อนข้างยาวและวิธีการผลิตนั้นซับซ้อน
เป็นเหตุผลที่สุดในการเริ่มต้นเรื่องราวเกี่ยวกับการใช้ไนโอเบียมกับโลหะวิทยาเนื่องจากเป็นโลหะวิทยาจึงพบว่ามีการใช้งานที่กว้างที่สุด ทั้งในโลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็กและในเหล็ก
เหล็กโลหะผสมไนโอเบียมมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี “ แล้วไง? - ผู้อ่านที่มีความซับซ้อนอีกคนจะพูด "โครเมียมยังช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กและราคาถูกกว่าไนโอเบียมมาก" ผู้อ่านคนนี้ถูกและผิดในเวลาเดียวกัน ผิดเพราะลืมเรื่องเดียว
ในเหล็กกล้าโครเมียม - นิกเกิลเช่นเดียวกับเหล็กอื่น ๆ จะมีคาร์บอนอยู่เสมอ แต่คาร์บอนรวมกับโครเมียมเพื่อสร้างคาร์ไบด์ซึ่งทำให้เหล็กเปราะมากขึ้น ไนโอเบียมมีความสัมพันธ์กับคาร์บอนมากกว่าโครเมียม ดังนั้นเมื่อเติมไนโอเบียมลงในเหล็กจึงจำเป็นต้องเกิดไนโอเบียมคาร์ไบด์ เหล็กที่ผสมด้วยไนโอเบียมมีคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนสูงและไม่สูญเสียความเหนียว ผลลัพธ์ที่ต้องการจะทำได้เมื่อเติมโลหะไนโอเบียมเพียง 200 กรัมลงในเหล็กหนึ่งตัน และเหล็กโครเมี่ยมแมงกานีสไนโอเบียมให้ความต้านทานการสึกหรอสูง
โลหะที่ไม่ใช่เหล็กหลายชนิดผสมกับไนโอเบียม ดังนั้นอลูมิเนียมซึ่งละลายได้ง่ายในด่างจะไม่ทำปฏิกิริยากับพวกมันหากเติมไนโอเบียมเพียง 0.05% เข้าไป และทองแดงซึ่งขึ้นชื่อเรื่องความอ่อนนุ่มและโลหะผสมหลายชนิดไนโอเบียมดูเหมือนจะแข็งตัว เพิ่มความแข็งแรงของโลหะเช่นไทเทเนียมโมลิบดีนัมเซอร์โคเนียมและในขณะเดียวกันก็เพิ่มความต้านทานความร้อนและความต้านทานความร้อน
ตอนนี้คุณสมบัติและความสามารถของไนโอเบียมได้รับการชื่นชมในมูลค่าที่แท้จริงโดยการบินวิศวกรรมเครื่องกลวิศวกรรมวิทยุอุตสาหกรรมเคมีและพลังงานนิวเคลียร์ พวกเขาทั้งหมดกลายเป็นผู้บริโภคไนโอเบียม
คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ - การไม่มีปฏิสัมพันธ์ที่เห็นได้ชัดเจนของไนโอเบียมกับยูเรเนียมที่อุณหภูมิสูงถึง 1100 ° C และนอกจากนี้การนำความร้อนที่ดีส่วนตัดการดูดซับที่มีประสิทธิภาพขนาดเล็กสำหรับนิวตรอนความร้อนทำให้ไนโอเบียมเป็นคู่แข่งที่สำคัญกับโลหะที่ได้รับการยอมรับในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ - อลูมิเนียมเบริลเลียมและเซอร์โคเนียม ยิ่งไปกว่านั้นกัมมันตภาพรังสีเทียมของไนโอเบียมมีขนาดเล็ก ดังนั้นจึงสามารถใช้ทำภาชนะสำหรับเก็บกากกัมมันตภาพรังสีหรือติดตั้งเพื่อใช้งานได้
อุตสาหกรรมเคมีบริโภคไนโอเบียมค่อนข้างน้อย แต่เกิดจากความขาดแคลนเท่านั้น อุปกรณ์สำหรับการผลิตกรดที่มีความบริสุทธิ์สูงบางครั้งทำจากโลหะผสมที่มีไนโอเบียมและแทบจะไม่ได้ทำจากไนโอเบียมแบบแผ่น ความสามารถของไนโอเบียมที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีบางอย่างถูกนำมาใช้เช่นในการสังเคราะห์แอลกอฮอล์จากบิวทาไดอีน
เทคโนโลยีจรวดและอวกาศก็กลายเป็นผู้บริโภคองค์ประกอบ 41 ไม่มีความลับที่องค์ประกอบบางส่วนนี้กำลังหมุนอยู่แล้วในวงโคจรใกล้โลก บางส่วนของจรวดและอุปกรณ์บนเครื่องบินของดาวเทียมโลกเทียมทำจากโลหะผสมที่มีไนโอเบียมและไนโอเบียมบริสุทธิ์
แร่ธาตุไนโอเบียม Columbite (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6 เป็นแร่ไนโอเบียมชนิดแรกที่มนุษย์รู้จัก และแร่ธาตุชนิดเดียวกันนี้เป็นแร่ธาตุที่ร่ำรวยที่สุดในหมายเลข 41 ส่วนแบ่งของไนโอเบียมและแทนทาลัมออกไซด์มีสัดส่วนมากถึง 80% ของน้ำหนักของ columbite มีไนโอเบียมน้อยกว่ามากในไพโรคลอร์ (Ca, Na) 2 (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 (O, OH, F) และเพิ่มเติม (Na, Ce, Ca) 2 (Nb, Ti) 2 O 6 โดยรวมแล้วมีแร่ธาตุมากกว่า 100 ชนิดซึ่งรวมถึงไนโอเบียม มีการสะสมของแร่ธาตุดังกล่าวจำนวนมากในประเทศต่างๆ ได้แก่ สหรัฐอเมริกาแคนาดานอร์เวย์ฟินแลนด์ แต่ ซัพพลายเออร์ที่ใหญ่ที่สุด ไนโอเบียมมุ่งเน้นไปที่ตลาดโลกกลายเป็นรัฐแอฟริกันของไนจีเรีย มีแร่ลอปาไรต์สำรองจำนวนมากในรัสเซียพบบนคาบสมุทรโคลา
สีชมพูคาร์ไบด์ ไนโอเบียมโมโนคาร์ไบด์ NbC เป็นสารพลาสติกที่มีลักษณะเป็นเงาสีชมพู สารประกอบที่สำคัญนี้ค่อนข้างเกิดขึ้นได้ง่ายจากปฏิสัมพันธ์ของโลหะไนโอเบียมกับไฮโดรคาร์บอน การผสมผสานระหว่างความเหนียวที่ดีและความต้านทานความร้อนสูงกับ "รูปลักษณ์" ที่สวยงามทำให้ไนโอเบียมโมโนคาร์ไบด์เป็นวัสดุเคลือบที่มีคุณค่า ชั้นของสารนี้ที่มีความหนาเพียง 0.5 มม. สามารถปกป้องวัสดุหลายชนิดจากการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงได้อย่างน่าเชื่อถือโดยเฉพาะกราไฟท์ซึ่งแทบจะไม่มีการป้องกันโดยการเคลือบอื่น ๆ NbC ยังใช้เป็นวัสดุโครงสร้างในการผลิตจรวดและกังหัน
NERVES SUTURED โดย NIOBIUM ความต้านทานการกัดกร่อนสูงของไนโอเบียมทำให้สามารถใช้ในทางการแพทย์ได้ เส้นใยไนโอเบียมไม่ระคายเคืองต่อเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตและเชื่อมต่อกันได้ดี การผ่าตัดเสริมสร้างประสบความสำเร็จในการใช้ด้ายดังกล่าวในการเย็บเส้นเอ็นเส้นเลือดและแม้แต่เส้นประสาทที่ฉีกขาด
ภายนอกไม่ได้รับการปฏิเสธ ไนโอเบียมไม่เพียง แต่มีคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับเทคนิคนี้เท่านั้น แต่ยังดูสวยงามอีกด้วย นักอัญมณีพยายามใช้โลหะมันวาวสีขาวนี้ในการทำนาฬิกาข้อมือ โลหะผสมของไนโอเบียมกับทังสเตนหรือรีเนียมบางครั้งแทนที่โลหะมีตระกูล: ทอง, แพลทินัม, อิริเดียม อย่างหลังมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากโลหะผสมของไนโอเบียมกับรีเนียมไม่เพียง แต่ดูเหมือนโลหะอิริเดียมเท่านั้น แต่ยังทนทานต่อการสึกหรออีกด้วย สิ่งนี้ทำให้บางประเทศสามารถจ่ายอิริเดียมราคาแพงในการผลิตบัดกรีสำหรับปากกาหมึกซึมได้
ไนโอเบียมและการเชื่อม ในตอนท้ายของทศวรรษที่ 1920 การเชื่อมไฟฟ้าและแก๊สเริ่มเข้ามาแทนที่การตอกหมุดและวิธีการอื่น ๆ ในการต่อหน่วยและชิ้นส่วน การเชื่อมได้ปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์เร่งและลดต้นทุนในกระบวนการประกอบ การเชื่อมดูเหมือนจะมีแนวโน้มเป็นพิเศษเมื่อติดตั้งการติดตั้งขนาดใหญ่ที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือภายใต้แรงกดดัน แต่แล้วปรากฎว่าเมื่อเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมรอยเชื่อมมีความแข็งแรงต่ำกว่าเหล็กมาก เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของตะเข็บจึงมีการนำสารเติมแต่งต่างๆเข้ามาใน "สแตนเลสสตีล" สิ่งที่ดีที่สุดคือไนโอเบียม
ตัวเลขที่ลดลง ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่ไนโอเบียมถือเป็นองค์ประกอบที่หายาก แต่เป็นของหายากและมีปริมาณน้อยอยู่ในรูปของแร่ธาตุเสมอและไม่เคยอยู่ในสภาพดั้งเดิม รายละเอียดที่น่าสนใจ: แตกต่างกัน หนังสืออ้างอิง Clarke (เนื้อหาในเปลือกโลก) ของไนโอเบียมนั้นแตกต่างกัน สาเหตุหลักมาจากการที่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการพบแร่ธาตุใหม่ ๆ ที่มีไนโอเบียมในประเทศแอฟริกา ใน "คู่มือนักเคมี" ฉบับที่ 1 (มอสโก "เคมี", 2506) มีการระบุตัวเลขไว้: 3.2-10 -5%, 1 * 10 -3% และ 2.4 * 10 -3% แต่ตัวเลขล่าสุดต่ำเกินไป: เงินฝากในแอฟริกาที่ค้นพบในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาไม่รวมอยู่ที่นี่ อย่างไรก็ตามคาดว่าโลหะไนโอเบียมประมาณ 1.5 ล้านตันสามารถหลอมได้จากแร่ของเงินฝากที่ทราบอยู่แล้ว
ในความเป็นจริงไนโอเบียมก็เหมือนกับโลหะอื่น ๆ ทั้งหมดมีสีเทา อย่างไรก็ตามการใช้ passivating ชั้นออกไซด์เราทำให้โลหะของเราเรืองแสง ดอกไม้สวย... แต่ไนโอเบียมไม่ได้เป็นเพียงโลหะที่ดูดีเท่านั้น เช่นเดียวกับแทนทาลัมมีความทนทานต่อสารเคมีหลายชนิดและเกิดขึ้นได้ง่ายแม้ในอุณหภูมิต่ำ
ไนโอเบียมแตกต่างกันตรงที่ ความต้านทานการกัดกร่อนในระดับสูง มันรวมกับ น้ำหนักเบา... เราใช้วัสดุนี้ในการผลิตเม็ดมีดเหรียญทุกสีชามระเหยที่ทนต่อการกัดกร่อนสำหรับใช้ในเทคโนโลยีการเคลือบและเบ้าหลอมที่คงรูปทรงสำหรับเพชรที่กำลังเติบโต เนื่องจากมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพในระดับสูงจึงใช้ไนโอเบียมเป็นวัสดุปลูกถ่าย อุณหภูมิทางแยกที่สูงยังทำให้ไนโอเบียมเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับสายตัวนำยิ่งยวดและแม่เหล็ก
รับประกันความบริสุทธิ์
คุณสามารถมั่นใจในคุณภาพของผลิตภัณฑ์ของเราได้ เราใช้ไนโอเบียมที่บริสุทธิ์ที่สุดเท่านั้นเป็นวัสดุเริ่มต้น นี่คือวิธีที่เรารับประกันคุณอย่างยิ่ง ความบริสุทธิ์ของวัสดุสูง.
เหรียญและเพชร พื้นที่ของการใช้ไนโอเบียม
การใช้งานสำหรับไนโอเบียมของเรานั้นแตกต่างกันไปตามคุณสมบัติของวัสดุเอง ด้านล่างนี้เราจะนำเสนอสั้น ๆ สองอย่าง:
มีคุณค่าและมีสีสัน
ไนโอเบียมของเราปรากฏในแง่ดีที่สุดในการผลิตเหรียญ อันเป็นผลมาจากการชุบอโนไดซ์ชั้นออกไซด์บาง ๆ จึงเกิดขึ้นบนพื้นผิวไนโอเบียม เนื่องจากการหักเหของแสงทำให้ชั้นนี้เรืองแสงเป็นสีที่ต่างกัน เราสามารถมีอิทธิพลต่อสีเหล่านี้ได้โดยการเปลี่ยนความหนาของชั้น แดงเป็นน้ำเงิน: สีใดก็ได้
การขึ้นรูปและความทนทานที่ยอดเยี่ยม
ความต้านทานการกัดกร่อนสูงและการขึ้นรูปที่ดีเยี่ยมทำให้ไนโอเบียมเป็นวัสดุเบ้าหลอมที่เหมาะสำหรับการผลิตเพชรโพลีคริสตัลไลน์สังเคราะห์ (PCD) ถ้วยใส่ตัวอย่างไนโอเบียมของเราใช้สำหรับการสังเคราะห์ด้วยความดันสูงที่อุณหภูมิสูง
ไนโอเบียมละลายบริสุทธิ์
เราจัดหาไนโอเบียมที่หลอมแล้วของเราในรูปแบบของแผ่นแถบหรือแท่ง นอกจากนี้เรายังสามารถสร้างผลิตภัณฑ์จากรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนได้ ไนโอเบียมบริสุทธิ์ของเรามีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
- จุดหลอมเหลวสูง 2468 ° C
- ความเหนียวสูงที่อุณหภูมิห้อง
- การตกผลึกซ้ำที่อุณหภูมิ 850 ถึง 1300 ° C
(ขึ้นอยู่กับระดับความผิดปกติและความสะอาด) - ความต้านทานสูงในสารละลายในน้ำและการหลอมโลหะ
- ความสามารถในการละลายของคาร์บอนออกซิเจนไนโตรเจนและไฮโดรเจนสูง (เสี่ยงต่อการเปราะบางเพิ่มขึ้น)
- ยิ่งยวด
- ความเข้ากันได้ทางชีวภาพในระดับสูง
ดีในทุก ๆ ด้าน: ลักษณะของไนโอเบียม
ไนโอเบียมเป็นของกลุ่ม โลหะทนไฟ... โลหะทนไฟเป็นโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูงกว่าทองคำขาว (1772 ° C) ในโลหะทนไฟพลังงานที่จับกับอะตอมแต่ละตัวจะสูงมาก โลหะทนไฟแตกต่างกัน จุดหลอมเหลวสูง ร่วมกับ แรงดันไอน้ำต่ำ, โมดูลัสความยืดหยุ่นสูง และ เสถียรภาพทางความร้อนสูง... นอกจากนี้โลหะทนไฟยังมี ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ... เมื่อเทียบกับโลหะทนไฟอื่น ๆ ไนโอเบียมมีความหนาแน่นค่อนข้างต่ำ - เพียง 8.57 g / cm 3
ในตารางธาตุไนโอเบียมอยู่ในช่วงเวลาเดียวกับโมลิบดีนัม ดังนั้นความหนาแน่นและจุดหลอมเหลวจึงเทียบได้กับความหนาแน่นและจุดหลอมเหลวของโมลิบดีนัม เช่นเดียวกับแทนทาลัมไนโอเบียมมีความอ่อนไหวต่อการแตกตัวของไฮโดรเจน ด้วยเหตุนี้การบำบัดความร้อนของไนโอเบียมจึงดำเนินการในสุญญากาศสูงและไม่อยู่ในสภาพแวดล้อมของไฮโดรเจน ทั้งไนโอเบียมและแทนทาลัมยังมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงในกรดทั้งหมดและสามารถขึ้นรูปได้ดี
ไนโอเบียมมี อุณหภูมิทางแยกสูงสุด ในบรรดาองค์ประกอบทั้งหมดและก็คือ -263.95 องศาเซลเซียส... ต่ำกว่าอุณหภูมินี้ไนโอเบียมเป็นตัวนำยิ่งยวด ยิ่งไปกว่านั้นไนโอเบียมยังมีคุณสมบัติที่เฉพาะเจาะจงมากมาย:
| คุณสมบัติ | ||
|---|---|---|
| เลขอะตอม | 41 | |
| มวลอะตอม | 92,91 | |
| อุณหภูมิหลอมละลาย | 2468 ° C / 2741 ° K | |
| อุณหภูมิเดือด | 4744 ° C / 5017 ° K | |
| ปริมาณอะตอม | 1.80 · 10 -29 [ม. 3] | |
| แรงดันไอน้ำ | ที่ 1800 ° C ที่ 2200 ° C | 5 · 10 -6 [Pa] 4 · 10 -3 [Pa] |
| ความหนาแน่นที่ 20 ° C (293 ° K) | 8.57 [ก. / ซม. 3] | |
| โครงสร้างคริสตัล | ลูกบาศก์ที่มีร่างกายเป็นศูนย์กลาง | |
| ค่าคงที่ตาข่าย | 329 [น.] | |
| ความแข็งที่ 20 ° C (293 ° K) | พิการ recrystallized | 110–180 60–110 |
| โมดูลัสยืดหยุ่นที่ 20 ° C (293 ° K) | 104 [เกรดเฉลี่ย] | |
| อัตราส่วนของปัวซอง | 0,35 | |
| ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นที่ 20 ° C (293 ° K) | 7.1 · 10 –6 [ม. / (ม· K)] | |
| การนำความร้อนที่ 20 ° C (293 ° K) | 53.7 [W / (ม K)] | |
| ความร้อนจำเพาะที่ 20 ° C (293 ° K) | 0.27 [J / (ก· K)] | |
| การนำไฟฟ้าที่ 20 ° C (293 ° K) | 7.1 · 10 6 | |
| ความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะที่ 20 ° C (293 ° K) | 0.141 [(โอห์ม·มม. 2) / ม.] | |
| ความเร็วเสียงที่ 20 ° C (293 ° K) | คลื่นตามยาว คลื่นตามขวาง | 4920 [ม. / วินาที] 2100 [ม. / วินาที] |
| ฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอน | 4.3 [eV] | |
| นิวตรอนความร้อนจับภาพตัดขวาง | 1.15 · 10 -28 [ม. 2] | |
| อุณหภูมิในการตกผลึกซ้ำ (เวลาในการหลอม: 1 ชั่วโมง) | 850-1300 องศาเซลเซียส | |
| ตัวนำยิ่งยวด (อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลง) | < -263,95 °C / < 9,2 °K |
|
คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์
เช่นเดียวกับโลหะทนไฟทั้งหมดไนโอเบียมมีจุดหลอมเหลวสูงและมีความหนาแน่นค่อนข้างสูง การนำความร้อนของไนโอเบียมเทียบได้กับการนำความร้อนของแทนทาลัม แต่ต่ำกว่าทังสเตน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของไนโอเบียมสูงกว่าทังสเตน แต่ยังต่ำกว่าเหล็กหรืออลูมิเนียมอย่างมีนัยสำคัญ
สมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของไนโอเบียมเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ:
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้นของไนโอเบียมและแทนทาลัม
ความร้อนจำเพาะของไนโอเบียมและแทนทาลัม
การนำความร้อนของไนโอเบียมและแทนทาลัม
คุณสมบัติทางกล
คุณสมบัติทางกลของไนโอเบียมขึ้นอยู่กับมันเป็นหลัก ความบริสุทธิ์ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งปริมาณออกซิเจนไนโตรเจนไฮโดรเจนและคาร์บอน องค์ประกอบเหล่านี้มีความเข้มข้นเพียงเล็กน้อยก็สามารถส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญได้ ปัจจัยอื่น ๆ ที่มีผลต่อคุณสมบัติของไนโอเบียม ได้แก่ เทคโนโลยีการผลิต, ระดับของการเสียรูป และ การรักษาความร้อน.
เช่นเดียวกับโลหะทนไฟเกือบทุกชนิดไนโอเบียมมี ตาข่ายคริสตัลลูกบาศก์ที่มีร่างกายเป็นศูนย์กลาง... อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงเปราะ - เหนียวของไนโอเบียมต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง ด้วยเหตุนี้ไนโอเบียม ง่ายมากในการสร้าง.
ที่อุณหภูมิห้องการยืดตัวเมื่อขาดมากกว่า 20% เมื่อระดับการทำงานเย็นของโลหะเพิ่มขึ้นความแข็งแรงและความแข็งจะเพิ่มขึ้น แต่ในขณะเดียวกันการยืดตัวเมื่อขาดจะลดลง แม้ว่าวัสดุจะสูญเสียความเหนียว แต่ก็ไม่เปราะ
ที่ 104 GPa และที่อุณหภูมิห้องโมดูลัสความยืดหยุ่นของไนโอเบียมจะต่ำกว่าทังสเตนโมลิบดีนัมหรือแทนทาลัม โมดูลัสยืดหยุ่นจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ที่อุณหภูมิประมาณ 1800 ° C ค่านี้คือ 50 GPa
โมดูลัสยืดหยุ่นของไนโอเบียมเทียบกับทังสเตนโมลิบดีนัมและแทนทาลัม
เนื่องจากมีความเหนียวสูงไนโอเบียมจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับ กระบวนการปั้นเช่นการดัดการปั๊มการกดหรือการวาดแบบลึก เพื่อหลีกเลี่ยง เชื่อมเย็น ขอแนะนำให้ใช้เครื่องมือที่ทำจากเหล็กหรือโลหะแข็ง ไนโอเบียมให้ยาก ตัด... ชิปไม่ได้แยกออกจากกันโดยง่าย ด้วยเหตุนี้เราจึงแนะนำให้ใช้เครื่องมือที่มีขั้นตอนการควบคุมชิป ไนโอเบียมแตกต่างกัน การเชื่อมที่ดีเยี่ยม เมื่อเทียบกับทังสเตนและโมลิบดีนัม
คุณมีคำถามเกี่ยวกับการตัดเฉือนโลหะทนไฟหรือไม่? เรายินดีที่จะช่วยเหลือคุณโดยใช้ประสบการณ์หลายปีของเรา
คุณสมบัติทางเคมี
ไนโอเบียมถูกเคลือบด้วยชั้นออกไซด์หนาแน่นตามธรรมชาติ ชั้นออกไซด์ปกป้องวัสดุและทนต่อการกัดกร่อนสูง ที่อุณหภูมิห้องไนโอเบียมไม่คงตัวในสารอนินทรีย์เพียงไม่กี่ชนิด: กรดซัลฟิวริกเข้มข้นฟลูออรีนไฮโดรเจนฟลูออไรด์กรดไฮโดรฟลูออริกและกรดออกซาลิก ไนโอเบียมเสถียรในสารละลายแอมโมเนียในน้ำ
สารละลายอัลคาไลน์โซเดียมไฮดรอกไซด์เหลวและโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ยังโจมตีไนโอเบียมทางเคมี องค์ประกอบที่เป็นสารละลายของแข็งคั่นระหว่างหน้าโดยเฉพาะไฮโดรเจนสามารถทำให้ไนโอเบียมเปราะได้เช่นกัน ความต้านทานการกัดกร่อนของไนโอเบียมจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและเมื่อสัมผัสกับสารละลายที่มีสารเคมีหลายชนิด ที่อุณหภูมิห้องไนโอเบียมมีความเสถียรอย่างสมบูรณ์ในสภาพแวดล้อมของสารอโลหะใด ๆ ยกเว้นฟลูออรีน อย่างไรก็ตามที่อุณหภูมิสูงกว่า 150 ° C ไนโอเบียมจะทำปฏิกิริยากับคลอรีนโบรมีนไอโอดีนกำมะถันและฟอสฟอรัส
| ความต้านทานการกัดกร่อนในน้ำสารละลายในน้ำและอโลหะ | ||
|---|---|---|
| น้ำ | น้ำร้อน< 150 °C | หมั่น |
| กรดอนินทรีย์ | กรดไฮโดรคลอริก< 30 % до 110 °C กรดซัลฟูริก< 98 % до 100 °C กรดไนตริก< 65 % до 190 °C กรดไฮโดรฟลูออริก< 60 % กรดฟอสฟอริก< 85 % до 90 °C | หมั่น หมั่น หมั่น ไม่แน่นอน หมั่น |
| กรดอินทรีย์ | กรดน้ำส้ม< 100 % до 100 °C กรดออกซาลิก< 10 % กรดแลคติก< 85 % до 150 °C กรดไวน์< 20 % до 150 °C | หมั่น ไม่แน่นอน หมั่น หมั่น |
| สารละลายอัลคาไลน์ | โซเดียมไฮดรอกไซด์< 5 % โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์< 5 % สารละลายแอมโมเนีย< 17 % до 20 °C โซเดียมคาร์บอเนต< 20 % до 20 °C | ไม่แน่นอน ไม่แน่นอน หมั่น หมั่น |
| สารละลายเกลือ | แอมโมเนียมคลอไรด์< 150 °C แคลเซียมคลอไรด์< 150 °C เฟอร์ริกคลอไรด์< 150 °C โพแทสเซียมคลอเรต< 150 °C ของเหลวชีวภาพ< 150 °C แมกนีเซียมซัลเฟต< 150 °C โซเดียมไนเตรต< 150 °C ดีบุกคลอไรด์< 150 °C | หมั่น หมั่น หมั่น หมั่น หมั่น หมั่น หมั่น หมั่น |
| อโลหะ | ฟลูออรีนคลอรีน< 100 °C โบรมีน< 100 °C ไอโอดีน< 100 °C กำมะถัน< 100 °C ฟอสฟอรัส< 100 °C โบรอน< 800 °C | ไม่ถาวร หมั่น หมั่น หมั่น หมั่น หมั่น หมั่น |
ไนโอเบียมมีความเสถียรในการหลอมโลหะบางชนิดเช่น Ag, Bi, Cd, Cs, Cu, Ga, Hg, ° K, Li, Mg, Na และ Pb หากการหลอมเหล่านี้มีออกซิเจนจำนวนเล็กน้อย Al, Fe, Be, Ni, Co และ Zn และ Sn ล้วนมีผลทางเคมีต่อไนโอเบียม
| ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะละลาย | |||
|---|---|---|---|
| อลูมิเนียม | ไม่แน่นอน | ลิเธียม | ทนต่ออุณหภูมิ< 1000 °C |
| เบริลเลียม | ไม่แน่นอน | แมกนีเซียม | ทนต่ออุณหภูมิ< 950 °C |
| ตะกั่ว | ทนต่ออุณหภูมิ< 850 °C | โซเดียม | ทนต่ออุณหภูมิ< 1000 °C |
| แคดเมียม | ทนต่ออุณหภูมิ< 400 °C | นิกเกิล | ไม่แน่นอน |
| ซีเซียม | ทนต่ออุณหภูมิ< 670 °C | ปรอท | ทนต่ออุณหภูมิ< 600°C |
| เหล็ก | ไม่แน่นอน | เงิน | ทนต่ออุณหภูมิ< 1100 °C |
| แกลเลียม | ทนต่ออุณหภูมิ< 400 °C | บิสมัท | ทนต่ออุณหภูมิ< 550°C |
| โพแทสเซียม | ทนต่ออุณหภูมิ< 1000 °C | สังกะสี | ไม่แน่นอน |
| ทองแดง | ทนต่ออุณหภูมิ< 1200 °C | ดีบุก | ไม่แน่นอน |
| โคบอลต์ | ไม่แน่นอน | ||
ไนโอเบียมไม่ทำปฏิกิริยากับก๊าซเฉื่อย ด้วยเหตุนี้ก๊าซเฉื่อยบริสุทธิ์จึงสามารถใช้เป็นก๊าซป้องกันได้ อย่างไรก็ตามเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นไนโอเบียมจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนไนโตรเจนและไฮโดรเจนในอากาศ ออกซิเจนและไนโตรเจนสามารถกำจัดได้โดยการหลอมวัสดุภายใต้สุญญากาศสูงที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,700 ° C ไฮโดรเจนถูกกำจัดแล้วที่ 800 ° C กระบวนการนี้นำไปสู่การสูญเสียวัสดุเนื่องจากการก่อตัวของออกไซด์ที่ระเหยได้และการตกผลึกซ้ำของโครงสร้าง
คุณต้องการใช้ไนโอเบียมในเตาอบอุตสาหกรรมของคุณหรือไม่? โปรดทราบว่าไนโอเบียมสามารถทำปฏิกิริยากับชิ้นส่วนโครงสร้างที่ทำจากออกไซด์ของวัสดุทนไฟหรือแกรไฟต์ แม้แต่ออกไซด์ที่เสถียรมากเช่นอลูมิเนียมแมกนีเซียมหรือเซอร์โคเนียมออกไซด์ก็สามารถลดลงได้ที่อุณหภูมิสูงหากสัมผัสกับไนโอเบียม เมื่อสัมผัสกับกราไฟต์คาร์ไบด์สามารถก่อตัวได้ซึ่งทำให้ไนโอเบียมเปราะเพิ่มขึ้น แม้ว่าโดยปกติแล้วไนโอเบียมสามารถรวมเข้ากับโมลิบดีนัมหรือทังสเตนได้อย่างง่ายดาย แต่ก็สามารถทำปฏิกิริยากับโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมและซิลิคอนไนไตรด์ได้ ขีด จำกัด อุณหภูมิที่ระบุในตารางใช้ได้สำหรับสุญญากาศ เมื่อใช้ก๊าซป้องกันอุณหภูมิเหล่านี้จะต่ำกว่าประมาณ 100–200 ° C
ไนโอเบียมซึ่งเปราะเมื่อสัมผัสกับไฮโดรเจนสามารถกู้คืนได้โดยการหลอมในสุญญากาศสูงที่ 800 ° C
การเกิดขึ้นตามธรรมชาติและการเตรียมการ
ในปี 1801 ชาร์ลส์แฮทเชตต์นักเคมีชาวอังกฤษได้ตรวจสอบหินสีดำหนักที่นำเข้าจากอเมริกา เขาค้นพบว่าหินมีองค์ประกอบที่ไม่รู้จักในเวลานั้นซึ่งเขาตั้งชื่อไว้ โคลอมเบีย ตามประเทศต้นทางของเขา ชื่อที่รู้จักกันในปัจจุบัน - ไนโอเบียม - ถูกตั้งให้ในปีพ. ศ. 2387 โดยผู้ค้นพบคนที่สองคือไฮน์ริชโรส Heinrich Rose กลายเป็นคนแรกที่แยกไนโอเบียมออกจากแทนทาลัม ก่อนหน้านั้นไม่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างวัสดุทั้งสองนี้ได้ โรสตั้งชื่อให้กับเมทัล วัตถุไนไอเบียม ตามชื่อลูกสาวของกษัตริย์แทนทาลัสไนโอเบีย ดังนั้นเขาต้องการเน้นถึงความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดของโลหะทั้งสอง โลหะไนโอเบียมได้รับครั้งแรกโดยการลดลงในปีพ. ศ. 2407 โดย K.V. Blomstrand Niobium ได้รับชื่ออย่างเป็นทางการหลังจากผ่านไปประมาณ 100 ปีหลังจากมีการถกเถียงกันมาก International Association of Theoretical and Applied Chemistry ได้ให้การยอมรับว่า "ไนโอเบียม" เป็นชื่อทางการของโลหะ
ไนโอเบียมพบมากที่สุดตามธรรมชาติในรูปของ columbite หรือที่เรียกว่า niobite ซึ่งมีสูตรทางเคมีคือ (Fe, Mn) [(Nb, Ta) O3] 2. แหล่งไนโอเบียมที่สำคัญอีกแหล่งหนึ่งคือไพโรคลอร์ซึ่งเป็นแคลเซียมไนโอเบตเชิงซ้อน พบแร่นี้ในออสเตรเลียบราซิลและบางประเทศในแอฟริกา
แร่ที่ขุดได้จะถูกประมวลผลในหลายขั้นตอนเพื่อให้ได้ความเข้มข้นสูงถึง 70% (Ta, Nb) 2O5 จากนั้นละลายในกรดไฮโดรฟลูออริกและซัลฟิวริก หลังจากนั้นสารประกอบของแทนทาลัมฟลูออไรด์และไนโอเบียมจะถูกแยกออกโดยใช้กระบวนการสกัด ไนโอเบียมฟลูออไรด์ถูกออกซิไดซ์กับออกซิเจนเพื่อสร้างไนโอเบียมเพนท็อกไซด์แล้วลดด้วยคาร์บอนที่ 2000 ° C เพื่อสร้างโลหะไนโอเบียม หลังจากนั้นจะได้รับไนโอเบียมบริสุทธิ์พิเศษโดยใช้กระบวนการสร้างใหม่ของลำแสงอิเล็กตรอนเพิ่มเติม
รายละเอียดและคุณสมบัติของไนโอเบียม
วัตถุไนไอเบียม - องค์ประกอบที่อยู่ในกลุ่มธาตุที่ห้าเลขอะตอม - 41 สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของไนโอเบียม - Nb 4d45sl. สูตรกราฟิกของไนโอเบียม - Nb - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 4 5s 1. ค้นพบในปี 1801 เดิมชื่อ "โคลัมเบีย" ตามชื่อแม่น้ำที่ค้นพบ ภายหลังเปลี่ยนชื่อ.
ไนโอเบียม - โลหะ สีขาวเหล็กมีความเหนียว - รีดเป็นแผ่นได้ง่าย โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของไนโอเบียม มอบคุณสมบัติบางประการ การบ่งชี้ระบบอุณหภูมิสูงระหว่างการหลอมและจุดเดือดของโลหะจะถูกบันทึกไว้ ด้วยเหตุนี้การขับไล่อิเล็กตรอนแบบอิเล็กทรอนิกส์จึงถูกบันทึกว่าเป็นคุณลักษณะ ตัวนำยิ่งยวดจะปรากฏตัวที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น สำหรับการเกิดออกซิเดชั่นโลหะต้องใช้อุณหภูมิขั้นต่ำประมาณ 300 ° C ขึ้นไป ในกรณีนี้ไฟล์ ไนโอเบียมออกไซด์ Nb2O5
ไนโอเบียมคุณสมบัติ ซึ่งทำปฏิกิริยากับก๊าซบางชนิด สิ่งเหล่านี้คือไฮโดรเจนออกซิเจนและไนโตรเจนภายใต้อิทธิพลของพวกมันสามารถเปลี่ยนลักษณะบางอย่างได้ อุณหภูมิที่สูงขึ้นไฮโดรเจนจะถูกดูดซับอย่างเข้มข้นมากขึ้นซึ่งทำให้ไนโอเบียมเปราะบางมากขึ้นเมื่อถึงเครื่องหมายอ้างอิงที่ 600 ° C วิวัฒนาการย้อนกลับจะเริ่มเกิดขึ้นและโลหะจะคืนค่าที่หายไป หลังจากนี้การก่อตัวของไนไตรด์ NbN จะเริ่มขึ้นซึ่งต้องใช้ 2300 ° C ในการละลาย
คาร์บอนและก๊าซที่มีอยู่เริ่มทำปฏิกิริยากับไนโอเบียมที่อุณหภูมิที่ต้องการสูงกว่า 1200 ° C ส่งผลให้เกิด NbC คาร์ไบด์ - อุณหภูมิหลอมละลาย - 3500 °Сอันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของซิลิกอนและโบรอนกับโลหะไนโอเบียมจึงเกิดโบไรด์ NbB2 - อุณหภูมิหลอมละลาย - 2900 °С
ธาตุไนโอเบียม ทนต่อกรดที่รู้จักเกือบทั้งหมดยกเว้นกรดไฮโดรฟลูออริกและโดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนผสมกับกรดไนตริก โลหะมีความอ่อนไหวต่อด่างโดยเฉพาะโลหะที่ร้อน เมื่อละลายในพวกมันจะเกิดกระบวนการออกซิเดชั่นและกรดไนโอบิกจะเกิดขึ้น
การขุดและต้นกำเนิดของไนโอเบียม
ปริมาณโลหะต่อหนึ่งตันของหินที่ยืมนั้นค่อนข้างต่ำ - เพียง 18 กรัมต่อตัน เนื้อหาจะเพิ่มขึ้นในหินที่เป็นกรดมากขึ้น ส่วนใหญ่มักจะพบในห้องโถงเดียวกัน ไนโอเบียมและแทนทาลัมเนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีที่ใกล้เคียงทำให้สามารถอยู่ในแร่ธาตุเดียวและมีส่วนร่วม กระบวนการทั่วไป... บ่อยครั้งในแร่บางชนิดที่มีไทเทเนียมเกิดปรากฏการณ์ทดแทน - “ ไนโอเบียม - ไทเทเนียม”.
เป็นที่ทราบกันดีว่าแร่ธาตุต่างๆประมาณร้อยชนิดมีไนโอเบียม แต่อุตสาหกรรมใช้หน่วย เหล่านี้ ได้แก่ ไพโรคลอร์โลปาไรต์ทอโรไลท์เป็นต้น ในหินอุลตราบาสิกและอัลคาไลน์ไนโอเบียมพบได้ในเพอรอฟสค์และยูเดียไลต์
เงินฝากไนโอเบียม มีให้บริการในบราซิลออสเตรเลียแคนาดาคองโกไนจีเรียและรวันดา
การผลิตไนโอเบียม กระบวนการที่ค่อนข้างซับซ้อนโดยมีสามขั้นตอนหลัก เริ่มต้นด้วยการเปิดเข้มข้นจากนั้นไนโอเบียมจะถูกแยกออกเป็นสารประกอบบริสุทธิ์ ขั้นตอนสุดท้ายคือกระบวนการรีดิวซ์และการกลั่นโลหะ วิธีที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ วิธีการระบายความร้อนด้วยคาร์บอเนตอะลูมิโนเทอร์มอลและโซเดียม
ตัวอย่างเช่นโดยการผสมไนโอเบียมออกไซด์และเขม่าที่อุณหภูมิสูงในสภาพแวดล้อมไฮโดรเจนคาร์ไบด์จะได้รับจากนั้นโดยการผสมคาร์ไบด์และไนโอเบียมออกไซด์ที่อุณหภูมิเดียวกัน แต่ในสุญญากาศเต็มรูปแบบจะได้โลหะซึ่งมีหลายชนิด โลหะผสมไนโอเบียม... ไม่รวมถึงการได้รับโลหะผสมไนโอเบียมโดยใช้วิธีโลหะผงโดยใช้วิธีการหลอมอาร์กของลำแสงอิเล็กตรอนและสุญญากาศ
การใช้งานไนโอเบียม
เนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ไนโอเบียมจึงถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมหลายประเภท โลหะผสมไนโอเบียม มีคุณสมบัติการหักเหของแสงความต้านทานความร้อนการนำยิ่งยวดการแตกตัวและคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อน นอกจากนี้ยังค่อนข้างง่ายในการประมวลผลและเชื่อม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีอวกาศและการบินวิศวกรรมวิทยุและไฟฟ้าอุตสาหกรรมเคมีและวิศวกรรมพลังงานนิวเคลียร์ ในหลอดไฟของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าองค์ประกอบความร้อนจำนวนมากถูกสร้างขึ้นตามการใช้งาน นอกจากนี้เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้จะใช้โลหะผสมกับแทนทาลัม
วงจรเรียงกระแสไฟฟ้าและตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้ายังมีโลหะนี้อยู่จำนวนหนึ่ง การใช้งานในอุปกรณ์เหล่านี้เกิดจากลักษณะการส่งผ่านและคุณสมบัติการออกซิไดซ์ ตัวเก็บประจุที่รวมโลหะนี้ซึ่งมีขนาดค่อนข้างเล็กมีความต้านทานสูง องค์ประกอบตัวเก็บประจุทั้งหมดทำจากฟอยล์พิเศษ มันถูกกดจากผงไนโอเบียม
ความต้านทานต่อผลกระทบของกรดต่างๆการนำความร้อนสูงและความยืดหยุ่นของโครงสร้างกำหนดความนิยมในด้านเคมีและโลหะวิทยาเมื่อสร้างอุปกรณ์และโครงสร้างต่างๆ การรวมกันของคุณสมบัติเชิงบวกของโลหะที่สำคัญนี้เป็นที่ต้องการแม้แต่ในอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์
เนื่องจากผลกระทบที่อ่อนแอของไนโอเบียมกับยูเรเนียมอุตสาหกรรมที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ (900 ° C) โลหะจึงเหมาะสำหรับการสร้างชั้นป้องกันบน เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์... ด้วยเปลือกดังกล่าวทำให้สามารถใช้สารหล่อเย็นโซเดียมซึ่งแทบจะไม่ทำปฏิกิริยาเลย ไนโอเบียมช่วยยืดอายุของธาตุยูเรเนียมอย่างมีนัยสำคัญโดยการสร้างออกไซด์ป้องกันบนพื้นผิวจากผลกระทบที่เป็นอันตรายของไอน้ำ
คุณสมบัติการทนความร้อนของบางชนิดสามารถปรับปรุงได้โดยการผสมกับไนโอเบียม โลหะผสมของไนโอเบียมยังพิสูจน์ตัวเองได้ค่อนข้างดี ตัวอย่างเช่นนี่คือโลหะผสม ไนโอเบียม - เซอร์โคเนียมด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่น โลหะผสมเหล่านี้ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนต่าง ๆ สำหรับยานอวกาศและเครื่องบินรวมถึงสกินของมัน อุณหภูมิในการทำงานของโลหะผสมดังกล่าวสามารถสูงถึง 1200 ° C
โลหะผสมเหล็กบางชนิดมีไนโอเบียมคาร์ไบด์เพื่อเพิ่มคุณสมบัติของโลหะผสม การเติมไนโอเบียมในเหล็กกล้าไร้สนิมค่อนข้างน้อยช่วยเพิ่มคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนและปรับปรุงคุณภาพของผลลัพธ์ รอยเชื่อม... เหล็กกล้าเครื่องมือหลายชนิดยังมีไนโอเบียม ในฐานะที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสารประกอบต่างๆของมันมีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการสังเคราะห์สารอินทรีย์เทียม
ราคาไนโอเบียม
รูปแบบหลักสำหรับการขายในตลาดโลกคือ แท่งไนโอเบียมแต่การจัดเก็บในรูปแบบอื่นเป็นไปได้มากทีเดียว มีความต้องการอยู่เสมอในโลกสำหรับ ไนโอเบียมราคา ซึ่งจนถึงต้นปี 2000 ก็ยังคงอยู่ในระดับที่มั่นคง การเติบโตอย่างต่อเนื่องของอุปสงค์ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาเศรษฐกิจของหลายประเทศและการเพิ่มขึ้นของการผลิตในด้านเทคโนโลยีนวัตกรรมอุตสาหกรรมโลหะและเคมีส่งผลให้ราคาโลหะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในปี 2550 จาก 12 ดอลลาร์เป็น 32 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัมโลหะ
ในปีต่อ ๆ มาเนื่องจากวิกฤตการณ์ของโลกในภาคเศรษฐกิจจนถึงปี 2555 มีการลดลงเล็กน้อย อัตราการหมุนเวียนลดลงตามลำดับ แต่แล้วภายในปี 2555 ราคาก็สูงขึ้นอีกครั้งและถึงตอนนั้น ไนโอเบียมซื้อ มันเป็นไปได้ที่ 60 เหรียญต่อกิโลกรัมและการเติบโตยังไม่หยุดนิ่ง มีคำถามมานานแล้วว่าสารทดแทนที่เทียบเท่า แต่ราคาไม่แพงกว่า และมีอยู่ แต่คุณสมบัติของพวกมันด้อยกว่าไนโอเบียมอย่างชัดเจน ดังนั้นจึงยังคงอยู่ในราคา