Niyobyumun kimyasal özellikleri. Niyobyumun özellikleri

Niyobyum

NİYOBYUM-BEN; M.[enlem. Niyobyum] Grimsi beyaz renkte sert, refrakter ve dövülebilir bir metal olan kimyasal element (Nb) (kimyasallara dayanıklı ve ısıya dayanıklı çeliklerin üretiminde kullanılır).

◁ Niyobyum; niyobyum, -aya, -oe.

(lat. Niyobyum), V grubunun kimyasal elementi periyodik tablo. Adını mitolojik Tantalus'un kızı Niobe'den almıştır (Nb ve Ta'nın özelliklerinin benzerliği). Açık gri refrakter metal, yoğunluk 8,57 g/cm3, T mp 2477°C, süperiletken duruma geçiş sıcaklığı 9,28 K. Kimyasal olarak çok dirençli. Mineraller: piroklor, kolumbit, loparit vb. Roketlerin, jet motorlarının, kimyasal ve petrol arıtma ekipmanlarının parçalarının yapıldığı, kimyasal olarak dirençli ve ısıya dayanıklı çeliklerin bir bileşeni. Niyobyum ve alaşımları nükleer reaktörlerin yakıt elemanlarını kaplamak için kullanılır. Süper iletken solenoidlerin üretiminde Nb 3 Sn stanit, Nb 3 Ge germanit, Sn, Ti ve Zr ile niyobyum alaşımları kullanılır (Nb 3 Ge, 23,2 K süper iletken durumuna geçiş sıcaklığına sahip bir süper iletkendir).

NİOBYUM (enlem. Niyobyum, Niobe adına (santimetre. NIOBE)), Nb ("niyobyum" olarak telaffuz edilir), atom numarası 41, atom kütlesi 92.9064 olan kimyasal bir element. Doğal niyobyum bir taneden oluşur kararlı izotop 93 Not. İki dış elektronik katmanın konfigürasyonu 4 S 2 P 6 D 4 5'ler 1 . Oksidasyon durumları +5, +4, +3, +2 ve +1 (değerlikler V IV, III, II ve I). Periyodik element tablosunun 5. periyodunda VB grubunda yer alır.
Atom yarıçapı 0,145 nm, Nb 5+ iyonunun yarıçapı - 0,062 nm'den (koordinasyon numarası 4) 0,088 nm'ye (8), Nb 4+ iyonu - 0,082'den 0,092 nm'ye, Nb 3+ iyonu - 0,086 nm, Nb 2+ iyonu - 0,085 nm. Sıralı iyonlaşma enerjileri 6,88, 14,32, 25,05, 38,3 ve 50,6 eV'dir. Elektron çalışma fonksiyonu 4.01 eV. Pauling'e göre elektronegatiflik (santimetre. PAULING Linus) 1,6.
Keşif tarihi
1801 yılında C. Hatchet tarafından keşfedildi (santimetre. HATCHET Charles). Amerika'dan gönderilen siyah bir minerali incelerken, columbium adını verdiği yeni bir elementin oksidini ve onu içeren mineral olan columbite'yi izole etti. Bir yıl sonra aynı mineralden A. G. Ekeberg (santimetre. ECKEBERG Anders Gustav) tantal adını verdiği başka bir oksit izole etti (santimetre. TANTAL (kimyasal element)). Columbium ve Ta'nın özellikleri çok benzerdi ve çok uzun süre tek element olarak kabul edildiler. 1844'te G. Rose (santimetre. ROSE (Alman bilim adamları, kardeşler)) bunların iki farklı unsur olduğunu kanıtladı. Tantal adını, diğerine ise niyobyum adını verdi. IUPAC (Dünya Kimyagerler Örgütü) ancak 1950 yılında nihayet 41 numaralı elemente niyobyum adını verdi. Metalik Nb ilk kez 1866'da K. Blomstrand tarafından elde edildi. (santimetre. BLOMSTRAND Christian Wilhelm).
Doğada olmak
İçindekiler yerkabuğu Ağırlıkça %2.10 -3. Niyobyum serbest formda bulunmaz; doğada tantala eşlik eder. Cevherlerin en önemlileri kolumbit-tantalittir. (santimetre. KOLOMBİT)(Fe,Mn)(Nb,Ta) 2 O 6, piroklor (santimetre. PİROKLOR) ve loparit (santimetre. LOPARİT).
Fiş
Nb'nin yaklaşık %95'i piroklor, kolumbit-tantalit ve loparit cevherlerinden elde edilir. Cevherler gravite yöntemleri ve flotasyon kullanılarak zenginleştirilir (santimetre. FLOTASYON). %60'a kadar Nb205 içeren konsantreler ferroniobyum (demir ve niyobyum alaşımı), saf Nb205 veya NbCl5'e işlenir. Niyobyum, alüminyum veya karbotermi ile oksit, florür veya klorürden indirgenir. Özellikle saf niyobyum, uçucu NbCl5'in hidrojen ile yüksek sıcaklıkta indirgenmesiyle elde edilir.
Ortaya çıkan niyobyum tozu briketlenir ve elektrik arkı veya elektron ışınlı fırınlarda vakumda sinterlenir.
Fiziksel ve kimyasal özellikler
Niyobyum, a-Fe tipinde vücut merkezli kübik kristal kafese sahip parlak gümüş grisi bir metaldir. A= 0,3294 nm. Erime noktası 2477°C, kaynama noktası 4760°C, yoğunluk 8,57 kg/dm3.
Kimyasal olarak niyobyum oldukça kararlıdır. Havada kalsine edildiğinde Nb 2 O 5'e oksitlenir. Bu oksit için yaklaşık 10 kristal modifikasyonu tarif edilmiştir. Normal basınçta Nb205'in b-formu stabildir. Nb 2 O 5 çeşitli oksitlerle alaşımlandığında niyobatlar elde edilir: Ti 2 Nb 10 O 29, FeNb 49 O 124. Niobatlar, varsayımsal niyobik asitlerin tuzları olarak düşünülebilir. Metaniyobatlar MNbO3, ortoniyobatlar M3 NbO4, pironiyobatlar M4 Nb207 veya poliniyobatlar M2O olarak ayrılırlar. N Nb 2 O 5 (M tek yüklü bir katyondur ve N= 2-12). Çift ve üçlü yüklü katyonların niobatları bilinmektedir. Niobatlar HF, alkali metal hidroflorürlerin (KHF 2) eriyikleri ve amonyum ile reaksiyona girer (santimetre. AMONYUM (kimyada). M 2 O/Nb 2 O 5 oranı yüksek olan bazı niyobatlar hidrolize edilir:
6Na3NbO4 + 5H20 = Na8Nb6019 + 10NaOH
Niyobyum, NbO 2, NbO ve NbO 2,42 ile NbO 2,50 arasında yer alan ve yapı olarak Nb 2 O 5'in b formuna yakın bir dizi oksit oluşturur.
Halojenli (santimetre. HALOJEN) Nb, Nb3 veya Nb2 gruplarının bulunduğu pentahalidler NbHal 5'i, tetrahalidler NbHal 4'ü ve NbHal 2,67 -NbHal 3+x fazlarını oluşturur. Niyobyum pentahalojenürler su ile kolayca hidrolize edilir. Niyobyum pentaklorür, pentabromür ve pentaiyodürün erime noktaları 205, 267,5 ve 310°C'dir. 200-250°C'nin üzerinde bu pentahalidler uçucudur.
Su buharı ve oksijen varlığında, NbCl 5 ve NbBr 5, gevşek pamuk yünü benzeri maddeler olan NbOCl 3 (NbOBr 3) oksihalojenürleri oluşturur.
Nb ve grafit etkileşime girdiğinde, katı ısıya dayanıklı bileşikler olan Nb 2 C ve NbC karbürleri oluşur. Nb - N sisteminde değişken bileşime sahip birkaç faz ve Nb 2 N ve NbN nitrürleri vardır. Nb, fosfor ve arsenik içeren sistemlerde benzer şekilde davranır. Nb kükürt ile etkileşime girdiğinde aşağıdaki sülfitler elde edilir: NbS, NbS 2 ve NbS 3. Çift florürler Nb ve K (Na) - K2 sentezlendi.
Başvuru
Üretilen niyobyumun %50'si mikroalaşımlı çeliklerde, %20-30'u ise paslanmaz ve ısıya dayanıklı alaşımların üretiminde kullanılıyor. Süper iletken cihazlar için solenoidlerin üretiminde niyobyum intermetalik bileşikler (Nb 3 Sn ve Nb 3 Ge) kullanılır. Niyobyum nitrür NbN, televizyon tüplerini iletmek için hedeflerin üretiminde kullanılır. Niyobyum oksitler, yüksek kırılma indisine sahip refrakter malzemelerin, sermetlerin ve camların bileşenleridir. Çift florürler - metalik niyobyum üretimi sırasında niyobyumu doğal hammaddelerden ayırırken. Niobatlar akustik ve optoelektronikte lazer malzemesi olarak kullanılır.
Fizyolojik etki
Niyobyum bileşikleri zehirlidir. Niyobyumun sudaki MPC'si 0,01 mg/l'dir.

ansiklopedik sözlük . 2009 .

Diğer sözlüklerde "niyobyum" un ne olduğunu görün:

- (yeni Latin niyobyum). Tantalitte bulunan nadir metallerden biri. Rus dilinde yer alan yabancı kelimeler sözlüğü. Chudinov A.N., 1910. Nadir minerallerdeki oksitler formunda bulunan NIOByum metali pratik önemi yok... Rus dilinin yabancı kelimeler sözlüğü

- (Niyobyum), Nb, periyodik sistemin V grubunun kimyasal elementi, atom numarası 41, atom kütlesi 92.9064; metal, erime noktası 2477 shC. Niyobyum, çeliklerin alaşımlanmasında, ısıya dayanıklı, sert ve diğer alaşımların üretilmesinde kullanılır. Niyobyum İngilizler tarafından keşfedildi... ... Modern ansiklopedi

Niyobyum- (Niyobyum), Nb, periyodik sistemin V grubunun kimyasal elementi, atom numarası 41, atom kütlesi 92.9064; metal, erime noktası 2477 °C. Niyobyum, çeliklerin alaşımlanmasında, ısıya dayanıklı, sert ve diğer alaşımların üretilmesinde kullanılır. Niyobyum İngilizler tarafından keşfedildi... ... Resimli Ansiklopedik Sözlük

- (sembol Nb), parlak gri-beyaz geçiş kimyasal elementi, metal. 1801'de keşfedildi. Kural olarak piroklor cevherlerinde bulunur. Yumuşak ve dövülebilir bir metal olan niyobyum, özel paslanmaz çelik ve alaşımların üretiminde kullanılır... ... Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

Nb (lat. Niobium; diğer Yunan mitolojisinde Tantalus'un kızı Niobe adından * a. niyobyum; n. Niob, Niobium; f. niyobyum; i. niobio), kimyasal. V grubunun elementi periyodiktir. Mendeleev sistemi, at. N. 41, saat. m.92.9064. Bir doğal izotopu 93Nb vardır.… … Jeolojik ansiklopedi

NİYOBYUM, kimyagerlerin keşfettiği metallerden biridir. Sözlük Dalia. VE. Dahl. 1863 1866… Dahl'ın Açıklayıcı Sözlüğü

NİYOBYUM- kimya. element, sembol Nb (enlem. Niyobyum), at. N. 41, saat. m.92.90; açık gri metal, yoğunluk 8570 kg/m3, t = 2500 °C; yüksek kimyasala sahiptir sabır. Doğada tantal ile birlikte minerallerde bulunur, ayrılmasına neden olur... ... Büyük Politeknik Ansiklopedisi

- (enlem. Niyobyum) Nb, periyodik tablonun V grubunun kimyasal elementi, atom numarası 41, atom kütlesi 92.9064. Adını mitolojik Tantalus'un kızı Niobe'den almıştır (Nb ve Ta'nın özelliklerinin benzerliği). Açık gri refrakter metal, yoğunluk 8,57... ... Büyük Ansiklopedik Sözlük

- (Niyobyum), Nb, kimyasal... Fiziksel ansiklopedi

Bir sayfada bir hata bulursanız onu seçin ve Ctrl + Enter tuşlarına basın

Niyobyum

İnsanoğlu, periyodik tablonun 41. hücresinde yer alan elemente uzun zamandır aşinadır. Şu anki adı olan niyobyum neredeyse yarım yüzyıl daha genç. Öyle oldu ki 41 numaralı eleman iki kez açıldı. İlk kez 1801 yılında İngiliz bilim adamı Charles Hatchet, Amerika'dan British Museum'a gönderilen gerçek mineralin bir örneğini inceledi. Bu mineralden daha önce bilinmeyen bir elementin oksidini izole etti. Hatchet yeni elemente columbium adını verdi ve böylece onun denizaşırı kökenine dikkat çekti. Ve siyah minerale columbit adı verildi.

Bir yıl sonra İsveçli kimyager Ekeberg, tantal adı verilen başka bir yeni elementin oksidini columbit'ten izole etti. Columbia ve tantal bileşikleri arasındaki benzerlik o kadar büyüktü ki, 40 yıl boyunca çoğu kimyager tantal ve columbium'un aynı element olduğuna inandı.

1844'te Alman kimyager Heinrich Rose, Bavyera'da bulunan kolumbit örneklerini inceledi. Yine iki metalin oksitlerini keşfetti. Bunlardan biri zaten bilinen tantalın oksitiydi. Oksitler benzerdi ve benzerliklerini vurgulayan Rose, ikinci oksit niyobyumu oluşturan elemente mitolojik şehit Tantalus'un kızı Niobe'nin adını verdi.

Ancak Hatchet gibi Rose da bu unsuru ücretsiz olarak elde edemedi.

Metalik niyobyum ilk kez 1866'da İsveçli bilim adamı Blomstrand tarafından niyobyum klorürün hidrojenle indirgenmesi sırasında elde edildi. İÇİNDE XIX sonu V. Bu elementi elde etmenin iki yolu daha bulundu. İlk önce Moissan bunu bir elektrikli fırında elde ederek niyobyum oksidi karbonla indirgedi ve ardından Goldschmidt aynı elementi alüminyumla indirgemeyi başardı.

Ve 41 numaralı elemanı çağırın Farklı ülkeler farklı şekillerde devam etti: İngiltere ve ABD'de - Columbia ile, diğer ülkelerde - niyobyum ile. Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği (IUPAC), 1950 yılında bu tartışmaya son verdi. “Niyobyum” elementinin adının her yerde meşrulaştırılmasına karar verildi ve ana mineral olan niyobyum’a “kolumbit” adı verildi. Formülü (Fe, Mn) (Nb, Ta)2O6'dır.

Bir kimyagerin gözünden

Elemental niyobyum, son derece refrakter (2468°C) ve yüksek kaynama noktasına sahip (4927°C) bir metaldir ve birçok agresif ortama karşı oldukça dirençlidir. Hidroflorik asit dışındaki tüm asitlerin bu madde üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Oksitleyici asitler, niyobyumu koruyucu bir oksit filmi (Nb 2 O 5) ile kaplayarak "pasifleştirir". Ancak yüksek sıcaklıklarda niyobyumun kimyasal aktivitesi artar. 150...200°C'de metalin yalnızca küçük bir yüzey tabakası oksitlenirse, 900...1200°C'de oksit filmin kalınlığı önemli ölçüde artar.

Niyobyum birçok metal olmayan maddeyle aktif olarak reaksiyona girer. Halojenler, nitrojen, hidrojen, karbon ve kükürt onunla bileşikler oluşturur. Bu durumda niyobyum ikiden beşe kadar farklı değerler sergileyebilir. Ancak bu elementin ana değeri 5+'dir. Beş değerlikli niyobyum, tuzda hem katyon hem de anyon elementlerinden biri olarak mevcut olabilir; bu, 41 numaralı elementin amfoterik doğasını gösterir.

Niobik asitlerin tuzlarına niyobatlar denir. Niyobyum pentoksitin soda ile kaynaşmasından sonra değişim reaksiyonları sonucu elde edilirler:

Nb205 + 3Na2C03 → 2Na3NbO4 + 3CO2.

Başta metaniyobyum HNbO 3 olmak üzere çeşitli niyobik asitlerin tuzları ve ayrıca diniobatlar ve pentaniyobatlar (K 4 Nb 2 O 7, K 7 Nb 5 O 16 ·) oldukça iyi incelenmiştir. M H2O). Ve 41 numaralı elementin katyon görevi gördüğü tuzlar genellikle basit maddelerin, örneğin 2Nb + 5Cl 2 → 2NbCl 5'in doğrudan etkileşimi yoluyla elde edilir.

Niyobyum pentahalojenürlerin parlak renkli iğne şeklindeki kristalleri (NbCl 5) sarı renk, NbBr 5 mor-kırmızı) organik çözücüler kloroform, eter, alkol içinde kolayca çözülür. Ancak suda çözündüğünde bu bileşikler tamamen ayrışır ve niyobatlar oluşturmak üzere hidrolize olur:

NbCl5 + 4H20 → 5HCl + H3NbO4.

Sulu çözeltiye bir miktar güçlü asit eklenerek hidroliz önlenebilir. Bu tür çözeltilerde niyobyum pentahalojenürler hidrolize olmadan çözünür.

Niyobyum, en kolay şekilde florür olmak üzere çift tuzlar ve karmaşık bileşikler oluşturur. Floroniyobatlar bu çift tuzlara verilen addır. Niobik ve hidroflorik asitlerin bir çözeltisine herhangi bir metalin florürü eklenirse elde edilirler.

Kompleks bileşiğin bileşimi, çözeltide reaksiyona giren bileşenlerin oranına bağlıdır. Bu bileşiklerden birinin X-ışını kırınım analizi, K2NbF7 formülüne karşılık gelen bir yapı gösterdi. Niyobyum okso bileşikleri de oluşturulabilir, örneğin potasyum oksofloroniyobat K2NbOF5H20.

Elementin kimyasal özellikleri elbette bu bilgilerle sınırlı değildir. Günümüzde 41 numaralı elementin en önemli bileşikleri diğer metallerle olan bileşikleridir.

Niyobyum ve süperiletkenlik

Bir iletkenin sıcaklığı düştüğünde, içindeki elektrik direncinin aniden kaybolmasıyla ortaya çıkan şaşırtıcı süper iletkenlik olgusu, ilk olarak 1911'de Hollandalı fizikçi G. Kamerlingh-Onnes tarafından gözlemlendi. İlk süper iletkenin cıva olduğu ortaya çıktı, ancak öyle değil, ancak niyobyum ve niyobyumun bazı intermetalik bileşikleri, teknik açıdan önemli ilk süper iletken malzemeler olmaya mahkumdu.

Süperiletkenlerin iki özelliği pratikte önemlidir: süperiletkenlik durumuna geçişin meydana geldiği kritik sıcaklığın değeri ve kritik manyetik alan (Kamerlingh Onnes ayrıca, yeterince güçlü bir manyetik alana maruz bırakıldığında bir süperiletkenin süperiletkenlik kaybını da gözlemlemiştir). ). 1 Ocak 1975'ten itibaren, kritik sıcaklık için süper iletken "rekor sahibi", Nb 3 Ge bileşimine sahip niyobyum ve germanyumun metallerarası bileşiğiydi. Kritik sıcaklığı 23,2°K'dir; Bu, hidrojenin kaynama noktasından daha yüksektir. (Bilinen süperiletkenlerin çoğu, yalnızca sıvı helyumun sıcaklığında süperiletken haline gelir).

Süperiletkenlik durumuna geçiş yeteneği aynı zamanda niyobyum stannid Nb3 Sn'nin, niyobyumun alüminyum ve germanyumlu veya titanyum ve zirkonyumlu alaşımlarının da karakteristiğidir. Tüm bu alaşımlar ve bileşikler halihazırda süper iletken solenoidlerin yanı sıra diğer bazı önemli teknik cihazların yapımında da kullanılıyor.

Niyobyum metali

Metalik niyobyum, niyobyum klorür veya potasyum florin-niyobat gibi bileşiklerinin yüksek sıcaklıkta indirgenmesiyle elde edilebilir:

K 2 NbF 7 + 5Na → Nb + 2KF + 5NaF.

Ancak üretimin esas olarak bu son aşamasına ulaşmadan önce, niyobyum cevheri birçok işlem aşamasından geçer. Bunlardan ilki cevher zenginleştirme, konsantre elde etmedir. Konsantre çeşitli akışlarla eritilir: kostik soda veya soda. Ortaya çıkan alaşım süzülür. Ancak tamamen çözülmez. Çözünmeyen çökelti niyobyumdur. Doğru, burada hala hidroksit bileşimindedir, tantal alt grubundaki analogundan ayrılmamış ve bazı safsızlıklardan arındırılmamıştır.

1866 yılına kadar tantal ve niyobyumu ayırmak için endüstriyel olarak uygun bir yöntem bilinmiyordu. Bu son derece benzer unsurları ayırmanın ilk yöntemi Jean Charles Galissard de Marignac tarafından önerildi. Yöntem, bu metallerin karmaşık bileşiklerinin farklı çözünürlüklerine dayanmaktadır ve florür olarak adlandırılmaktadır. Kompleks tantal florür suda çözünmez, ancak benzer niyobyum bileşiği çözünür.

Florür yöntemi karmaşıktır ve niyobyum ile tantalın tamamen ayrılmasına izin vermez. Bu nedenle günümüzde neredeyse hiç kullanılmamaktadır. Bunun yerini seçici ekstraksiyon, iyon değişimi, halojenürlerin düzeltilmesi vb. Yöntemler aldı. Bu yöntemler, beş değerlikli niyobyum oksit ve klorür elde etmek için kullanılır.

Niyobyum ve tantalın ayrılmasından sonra ana operasyon geri kazanımı gerçekleşir. Niyobyum pentoksit Nb205, Nb205'in karbon ile reaksiyona sokulmasıyla elde edilen alüminyum, sodyum, kurum veya niyobyum karbür ile indirgenir; Niyobyum pentaklorür, sodyum metali veya sodyum amalgamı ile indirgenir. Toz haline getirilmiş niyobyum bu şekilde elde edilir; bunun daha sonra monolite dönüştürülmesi, plastik hale getirilmesi, kompakt hale getirilmesi ve işlenmeye uygun hale getirilmesi gerekir. Diğer refrakter metaller gibi niyobyum monoliti de özü aşağıdaki gibi olan toz metalurjisi yöntemleriyle üretilir.

Elde edilen metal tozu, yüksek basınç altında (1 t/cm2) dikdörtgen veya kare kesitli çubuklar halinde preslenir. Bu çubuklar 2300°C'deki vakumda sinterlenir ve çubuklar halinde birleştirilir, bunlar vakum ark fırınlarında eritilir ve bu fırınlardaki çubuklar elektrot görevi görür. Bu işleme sarf malzemesi elektrot eritme denir.

Tek kristalli plastik niyobyum, potasız bölge elektron ışınının eritilmesiyle üretilir. Bunun özü, güçlü bir elektron ışınının, tozu eriten toz halindeki niyobyuma (presleme ve sinterleme işlemleri hariç!) yönlendirilmesidir. Yavaş yavaş büyüyen ve çalışma odasından uzaklaştırılan niyobyum külçesinin üzerine metal damlaları akar.

Gördüğünüz gibi niyobyumun cevherden metale yolu her durumda oldukça uzundur ve üretim yöntemleri karmaşıktır.

Niyobyum ve metaller

Niyobyumun kullanımına ilişkin hikayeye metalurji ile başlamak en mantıklısıdır çünkü metalurjide en geniş uygulamayı bulmuştur. Hem demir dışı metalurjide hem de demir metalurjisinde.

Niyobyum alaşımlı çelik iyi korozyon direncine sahiptir. "Ne olmuş? başka bir deneyimli okuyucu söyleyecektir. Krom aynı zamanda çeliğin korozyon direncini de artırıyor ve niyobyumdan çok daha ucuz.” Bu okuyucu aynı anda hem haklı hem de haksız. Yanlış çünkü bir şeyi unuttum.

Krom-nikel çeliği, diğerleri gibi her zaman karbon içerir. Ancak karbon, kromla birleşerek karbür oluşturur ve bu da çeliği daha kırılgan hale getirir. Niyobyumun karbona ilgisi kromdan daha fazladır. Bu nedenle çeliğe niyobyum eklendiğinde mutlaka niyobyum karbür oluşur. Niyobyum ile alaşımlı çelik, yüksek korozyon önleyici özellikler kazanır ve sünekliğini kaybetmez. İstenilen etki Bir ton çeliğe yalnızca 200 g niyobyum metali eklendiğinde elde edilir. Ve niyobyum, krom-manganez çeliğine yüksek aşınma direnci sağlar.

Birçok demir dışı metal de niyobyum ile alaşımlıdır. Böylece alkalilerde kolaylıkla çözünen alüminyum, içine yalnızca %0,05 niyobyum eklenirse onlarla reaksiyona girmez. Yumuşaklığıyla bilinen bakır ve alaşımlarının çoğu, niyobyum tarafından sertleştirilmiş gibi görünüyor. Titanyum, molibden, zirkonyum gibi metallerin mukavemetini arttırır, aynı zamanda ısı direncini ve ısı direncini de arttırır.

Artık niyobyumun özellikleri ve yetenekleri havacılık, makine mühendisliği, radyo mühendisliği, kimya endüstrisi ve nükleer enerji tarafından takdir edilmektedir. Hepsi niyobyum tüketicisi oldu.

1100°C'ye kadar sıcaklıklarda niyobyumun uranyum ile gözle görülür etkileşiminin olmaması ve buna ek olarak iyi termal iletkenlik, termal nötronların küçük etkili soğurma kesiti, niyobyumu tanınan alüminyum, berilyum ve zirkonyum metallerine karşı ciddi bir rakip haline getirdi. nükleer endüstride. Ayrıca niyobyumun yapay (uyarılmış) radyoaktivitesi düşüktür. Bu nedenle radyoaktif atıkların depolanmasına yönelik kapların veya bunların kullanımına yönelik tesislerin yapımında kullanılabilir.

Kimya endüstrisi nispeten az niyobyum tüketiyor, ancak bu yalnızca kıtlığıyla açıklanabilir. Yüksek saflıkta asitlerin üretimine yönelik ekipmanlar bazen niyobyum içeren alaşımlardan ve daha az yaygın olarak niyobyum tabakasından yapılır. Niyobyumun belirli kimyasal reaksiyonların hızını etkileme yeteneği, örneğin bütadienden alkol sentezinde kullanılır.

Roket ve uzay teknolojisi de 41 numaralı elementin tüketicisi haline geldi. Bu elementin bazı miktarlarının halihazırda Dünya'ya yakın yörüngelerde döndüğü bir sır değil. Roketlerin ve yapay Dünya uydularının yerleşik ekipmanlarının bazı kısımları, niyobyum içeren alaşımlardan ve saf niyobyumdan yapılmıştır.

Niyobyum Mineralleri

Columbite (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6, insanlığın bildiği ilk niyobyum mineralidir. Ve aynı mineral, 41 numaralı element açısından en zengin olanıdır. Niyobyum ve tantal oksitler, kolumbitin ağırlığının %80'ini oluşturur. Piroklor (Ca, Na) 2 (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 (O, OH, F) ve loparit (Na, Ce, Ca) 2 (Nb, Ti) 2 O 6'da çok daha az niyobyum vardır. Toplamda niyobyum içeren 100'den fazla mineral bilinmektedir. Farklı ülkelerde bu tür minerallerin önemli yatakları var: ABD, Kanada, Norveç, Finlandiya, ancak Afrika'nın Nijerya eyaleti, dünya pazarına en büyük niyobyum konsantresi tedarikçisi haline geldi. SSCB'nin büyük loparit rezervleri var, bunlar Kola Yarımadası'nda bulundu.

Pembe karbür

Niyobyum monokarbür NbC karakteristik pembemsi parlaklığa sahip plastik bir maddedir. Bu önemli bileşik, metalik niyobyumun hidrokarbonlarla reaksiyona girmesiyle oldukça kolay bir şekilde oluşur. İyi işlenebilirlik ve yüksek ısı direncinin hoş "dış özellikler" ile birleşimi, niyobyum monokarbürün kaplama üretimi için değerli bir malzeme olmasını sağlamıştır. Bu maddenin yalnızca 0,5 mm kalınlığındaki bir katmanı, birçok malzemeyi, özellikle de diğer kaplamalar tarafından neredeyse hiç korunmayan grafiti, yüksek sıcaklıklarda korozyona karşı güvenilir bir şekilde korur. NbC ayrıca roket bilimi ve türbin üretiminde yapısal bir malzeme olarak da kullanılır.

Sinirler niyobyum ile çapraz bağlantılıdır

Niyobyumun yüksek korozyon direnci tıpta kullanılmasını mümkün kılmıştır. Niyobyum iplikleri canlı dokuda tahrişe neden olmaz ve ona iyi yapışır. Rekonstrüktif cerrahi, yırtık tendonları, kan damarlarını ve hatta sinirleri bir araya getirmek için bu tür iplikleri başarıyla kullandı.

Görünüş aldatıcı değil

Niyobyum sadece teknoloji için gerekli olan bir dizi özelliğe sahip olmakla kalmıyor, aynı zamanda oldukça güzel görünüyor. Kuyumcular bu beyaz parlak metali saat kasaları yapmak için kullanmaya çalıştılar. Tungsten veya renyum ile niyobyum alaşımları bazen asil metallerin yerini alır: altın, platin, iridyum. İkincisi özellikle önemlidir, çünkü niyobyum-renyum alaşımı yalnızca metalik iridyuma benzemekle kalmaz, aynı zamanda neredeyse aşınmaya karşı dayanıklıdır. Bu, bazı ülkelerin dolma kalem uçları için lehimleme uçlarının üretiminde pahalı iridyumdan vazgeçebilmesine olanak sağladı.

Niyobyum ve kaynak

Yüzyılımızın 20'li yıllarının sonunda, perçinlemenin ve diğer bileşen ve parçaları bağlama yöntemlerinin yerini elektrik ve gaz kaynağı almaya başladı. Kaynak, ürünlerin kalitesini artırdı, montaj süreçlerini hızlandırdı ve maliyetlerini düşürdü. Kaynak, özellikle aşındırıcı ortamlarda veya yüksek basınç altında çalışan büyük tesislerin kurulumu için umut verici görünüyordu. Ancak daha sonra paslanmaz çeliğin kaynaklanması sırasında kaynak dikişinin çeliğin kendisinden çok daha az mukavemete sahip olduğu ortaya çıktı. Dikişin özelliklerini iyileştirmek için "paslanmaz çeliğe" çeşitli katkı maddeleri eklenmeye başlandı. Bunların en iyisinin niyobyum olduğu ortaya çıktı.

Hafife alınan rakamlar

Niyobyumun nadir bir element olarak kabul edilmesi tesadüf değildir: Gerçekten de nadiren ve küçük miktarlarda bulunur, her zaman mineral formunda bulunur ve asla doğal haliyle bulunmaz. İlginç bir detay: farklı referans yayınlarında niyobyumun clarke'si (yerkabuğunun içeriği) farklıdır. Bunun temel nedeni şu: son yıllar Afrika ülkelerinde niyobyum içeren yeni mineral yatakları bulundu. Aşağıdaki rakamlar verilmiştir: %3,2·10 %5 (1939), %1·10 %3 (1949) ve %2,4·10 %3 (1954). Ancak son rakamlar da hafife alınıyor: Son yıllarda keşfedilen Afrika yatakları buraya dahil değil. Bununla birlikte, halihazırda bilinen yataklardaki minerallerden yaklaşık 1,5 milyon ton metalik niyobyumun eritilebileceği tahmin edilmektedir.

0,145 nm, (koordinasyon numarası parantez içinde belirtilmiştir) Nb 2+ 0,085 nm (6), Nb 3+ 0,086 nm (6), Nb 4+ 0,082 nm (6), 0,092 nm (8), Nb 5 + 0,062 nm ( 4), 0,078 nm (6), 0,083 nm (7), 0,088 nm (8).

Yer kabuğunun içeriği 2. Ağırlıkça %10-3. Doğada genellikle Ta ile birlikte bulunur. Naib. önemli olanlar kolumbit-tantalit ve loparittir. Kolumbit-tantalit (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6 %82-86 oranında Nb ve Ta içerir. Niyobyum içeriği Ta'dan yüksek olduğunda buna denir. columbite, ters orana sahip - tantalit. (Na,Ca,Ce)2(Nb,Ti)2(OH,F)O6 genellikle %37,5-65,6 oranında Nb2O5 içerir; loparit (Na,Ce,Ca,SrXNb,Ti)O3 -%8-10 Nb205. niyobyum, U ve Th safsızlıkları nedeniyle zayıf paramanyetik ve radyoaktiftir.

Kolumbit, magmatik pegmatitlerde, biyotitlerde ve alkali granitlerde, bazen plaser yataklarında (Nijerya) bulunur ve genellikle kalay konsantrelerinin zenginleştirilmesinin bir yan ürünü olarak çıkarılır. karbonatitlerde, alkalin (Kanada), nefelin-siyenit pegmatitlerde, siyenit-karbonatitlerin (Brezilya) elüvyal ayrışma ürünlerinde bulunur. SSCB'de büyük loparit yatakları var.

Toplam dünya niyobyum rezervinin (SSCB hariç) endüstriyel miktarlarda (1980) 18 milyon ton olduğu tahmin ediliyordu. mevduat - yakl. 3,4 milyon ton (3,2 milyon tonu Brezilya'da).

Özellikler. Niyobyum parlak gümüş grisidir; kristal-stallich. merkezli ızgara kübik a-Fe tipi, a = 0,3294 nm, z = 2, uzay. Im3m grubu; e.p. 2477 °C, k.n. TAMAM. 4760 °C; yoğun 8,57 g/cm3; C 0 p 24.44 J/( . K); DH 0 pl 31,0 kJ/ (2477 °C), DH 0 ex 720 kJ/ (0 K), DH 0 ex 662 kJ/ (4760 °C); S0 298 36.27 JDmol K); sıvı niyobyuma göre sıcaklık bağımlılığı düzeyi: logр(Pa) = 13,877-40169/T (2304)<= Т<= 2596 К); температурный коэф. линейного расширения 7,1 . 10 -6 К -1 (0-100 °С); 52,3 Вт/(м. К) при 20 °С и 65,2 Вт/(м. К) при 600 °С; r 1,522 . 10 -9 Ом. м при 0°С, температурный коэф. r 3,95 х х 10 -3 К -1 (0-100°С). Ниобий парамагнитен, уд. магн. восприимчивость + 2,28 . 10 -6 (18 °С). Т-ра перехода в сверхпрово-дящее состояние 9,28 К.

Saf niyobyum soğukta kolayca işlenir; ısıya dayanıklı; 342 MPa (20 °C) ve 312 MPa (800 °C) artış; ilgilidir uzama %19,2 (20 °C) ve %20,7 (800 °C); Brinell'e göre saf için 450 MPa ve teknik için 750-1800 MPa. H, N, C ve O'nun safsızlıkları niyobyumu azaltır ve arttırır. Niyobyum -100 ile -200°C arasındaki sıcaklıklarda kırılgan bir duruma geçer.

Kimyasal olarak niyobyum oldukça kararlıdır. Kompakt formda 200 °C'nin üzerinde oksitlenmeye başlayarak etkileşim sağlar. 200 °C'nin üzerinde Cl2 ile, F2 ve H2 ile - 250 °C'nin üzerinde (yoğun olarak H2 ile - 360 °C'de), N2 ile - 400 °C'nin üzerinde, C ve hidrokarbonlarla - 1200-1600 °'de İLE. Soğukta çözünmez. hidroklorik ve sülfürik asitlerde HNO3, H3P04, HClO4, sulu NH3 çözeltisi ile reaksiyona girmez. Erimeye karşı dayanıklıdır. Li, Na, K, Sn, Pb, Bi ve ayrıca Hg. Sol. hidroflorik asit içinde, HNO3 ile karışımları eriyik halinde. NH4HF2 ve NaOH. H2'yi tersine çevrilebilir şekilde emerek katı bir ara çözelti (%10'a kadar H) ve eşkenar dörtgenli NbHx (x = 0.7-1.0) bileşimi oluşturur. kristalimsi ızgara; NbH için 0,761 DH 0 arr - 74,0 kJ/; Niyobyumdaki pH, 20 °C'de 104 cm3/g ile 900 °C'de 4,0 cm3/g arasında değişir; 1000 °C'nin üzerinde H2 pratik olarak çözünmez. niyobyumda. ayrıca hidroflorürdeki niyobyumun ilk aşamalarında oluşurörneğin HNO3 ve NH4HF2 ile niyobyum ile karışımı (bu şekilde NbH 2.00 elde edildi). niyobyum ve ısıtmada ince dağılmış elde etmek için kullanılır.

Niyobyum C ile etkileşime girdiğinde üç fazdan biri oluşur: katı çözelti C, Nb2C veya NbC. Katı çözelti 2 at içerir. 2000°C'de %C; Niyobyumdaki C'nin pH değeri, sıcaklık azaldıkça keskin bir şekilde düşer. Nb2C karbür üç polimorf oluşturur: eşkenar dörtgen form 1230 °C'ye kadar stabildir. a-fazı (uzay grubu Pbcn), 1230°C'de dönüşür. altıgen için. 2450 °C'de başka bir altıgene dönüşen b-fazı (uzay grubu P6 3 22). -g-fazı (uzay grubu P63 /mmc); e.p. TAMAM. 2990 °C (katı NbСx'in salınmasıyla uyumsuz). a-Nb2C için: C0p 63.51 J/(.K); DH 0 arr - 188 kJ/; S 0 298 64,10 JDmol. İLE); süper iletken duruma geçiş sıcaklığı 9,2 K. NbC kristalleri veya gri-kahverengi renk, homojenlik aralığı NbC 0,70 ila NbC 1,0 arasındadır; 377 °C'de yüksek sıcaklıkta kübik bir polimorfik geçiş gözlemlenir. faz (a = 0,4458 nm, uzay grubu Pm3m, yoğunluk 7,81 g/cm3) yakl. 3390°C; DH 0 arr - 135 kJ/; S0 298 35.4 JDmol K); süperiletken duruma geçiş sıcaklığı 12,1 K'dir. NbC fazı 0,80'in bir erime noktası vardır. ~ 3620°C. NbC, TaC, TiC, ZrC vb. ile katı çözümler oluşturur. NbC endüstrisinde etkileşim elde edilir. Nb 2 O 5 yakl. H2'de 1800 °C; M.B. elementlerden veya uçucu niyobyum halojenürlerin 2300-2900 °C'ye kadar ısıtılmasıyla da elde edilir.

Nb-N sisteminde aşağıdakiler oluşur: niyobyum (a-faz), nitrürler Nb 2 N (altıgen p-faz) ve NbN (kübik d- ve altıgen q -faz) ve birkaç tane daha katı ara çözelti. aşamalar Atm'de niyobyumdaki N2'nin P değeri. c = 180exp(- 57300/RT) denklemiyle tanımlanır. % (1073<= T<= 1873 К). b-Фаза гомогенна в области NbN 0,4 -NbN 0,5 ; для нее а = 0,3056 нм с = 0,4995 нм, пространств. группа Р6 3 /ттс- С 0 p 67 ДжДмоль. К); DH 0 обр - 249 кДж/ ; S 0 298 79 ДжДмоль. К). Светло-серая с желтоватым блеском d-фаза гомогенна в области NbN 0,88 -NbN l,06 , для нее а = 0,4373-0,4397 нм, пространств. группа Fm3m. Для q-фа-зы: С 0 р 37,5 ДжДмоль. К), DH 0 oбр -234 кДж/ , S 0 298 33,3 ДжДмоль К). не раств. в соляной к-те, HNO 3 и H 2 SO 4 , при кипячении со выделяют NH 3 , при нагр. на окисляются. Т-ры перехода в сверхпроводящее состояние для NbN x с x = 0,80, 0,90, 0,93 и 1,00 равны соотв. 13,8, 16,0, 16,3 и 16,05 К. получают нагреванием или ниобия в N 2 или NH 3 до 1100-1800 °С или взаимод. летучих галогенидов ниобия с NH 3 . Известны карбо- (получают взаимод. Nb, N 2 или NH 3 с выше 1200°С) и оксинитриды ниобия.

Fiş. TAMAM. Niyobyumun %95'i piroklor, tan-talit-kolumbit ve loparit kayalarından elde edilir. yerçekimini zenginleştirmek yöntemler ve ayrıca elektromanyetik. veya radyometrik %60'a kadar Nb205 içeriğine sahip piroklor ve kolumbit konsantrelerinin izole edilmesi.

Konsantreler ferroniyobyum veya teknolojiye işlenir. Nb 2 O 5, daha az sıklıkla NbCl 5 ve K 2 NbF 7'ye kadar (bkz.). Metalik niyobyum, Nb205, K2NbF7 veya NbCl5'ten elde edilir.

Ferroniyobyum üretilirken, piroklor konsantrelerinin Fe203, toz haline getirilmiş Al ve akı ile karışımı dikey su soğutmalı çelik veya bakır reaktörlere ve özel kullanılarak yüklenir. sigorta ekzotermiği başlatır. R-iyonlar: 3Nb205 + 10Al6Nb + + 5Al203; Fe203 + 2Al2Fe + Al203. Daha sonra cüruf boşaltılır, soğutulur ve elde edilen malzeme ezilir. Konsantre yükleme ağırlığı 18 tona kadar olan bir külçede niyobyum verimi %98'e ulaşır.

Teknik. Nb 2 O 5 Nb ve Ta, hidroflorik asidin sonuncusu ile etkisi ile kalay eritme konsantrelerinden ve cüruflarından elde edilir. Nb ve Ta'nın %100 sikloheksanon ile saflaştırılması ve ayrılması (nadiren diğer özütleyiciler), Nb'nin yeniden ekstraktından sulu bir NH4F çözeltisinin etkisi ile niyobyumun yeniden ekstraksiyonu ve kalsinasyon.

Sülfat yöntemine göre konsantreler H2SO4 veya (NH4)2S04 ile karışımı ile 150-300 °C'de işlenir, çözeltiler liçlenir, Nb ve Ta Ti'den ayrılır, Nb ve Ta ayrılır. ve bunların florür veya oksoflorür komplekslerinden arıtılması, ardından Nb205'in serbest bırakılması.

Klorür yöntemi, konsantrenin 700-800 ° C'de bir madende veya doğrudan toz haline getirilmiş konsantrede ve NaCl ve KCl bazlı tuz klorürde briketleme ve briketlerle karıştırılmasını içerir. Daha sonra uçucu Nb ve Ta ayrılır, ayrılır ve saflaştırılır ve niyobyum çökeltisi kalsinasyonla ayrılır. Ferroniyobyum veya atık bazen klorlanır.

Nb205, alümino- veya karbo-termal haline veya bir Nb205 ve NbC karışımının 1800-1900 °C'de ısıtılmasıyla indirgenir. Natriothermic de kullanılır. K 2 NbF 7, elektrolitik K 2 NbF 7 ve .'de Nb 2 O 5 veya K 2 NbF 7. Niyobyumun özellikle saf veya diğerlerinin üzerine kaplamaları, 1000°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda NbCl5 ile elde edilir.

Toz haline getirilmiş niyobyum briketlenir, çubuklar halinde sinterlenir ve elektrik arkı veya elektron ışınıyla eritme kullanılarak eritilir. Saflaştırmanın ilk aşamalarında tüketilebilir KCl-NaCl ile de kullanılır.

Aslında niyobyum diğer tüm metaller gibi gridir. Ancak kullanarak pasifleştirici oksit tabakası, metalimizi parlatıyoruz en güzel çiçeklerle. Ancak niyobyum sadece göze hoş gelen bir metal değildir. Tantal gibi birçok kimyasal maddeye karşı stabildir ve düşük sıcaklıklarda bile kolayca oluşturulabilir.

Niyobyum bu bakımdan farklıdır yüksek düzeyde korozyon direnci ile birleşir hafif. Bu malzemeyi her renkte madeni para uçları, kaplama teknolojisinde kullanılmak üzere korozyona dayanıklı buharlaştırma kapları ve elmas yetiştirmek için şekle dayanıklı potalar üretmek için kullanıyoruz. Yüksek düzeyde biyouyumluluğu nedeniyle niyobyum implant malzemesi olarak da kullanılır. Niyobyumun yüksek geçiş sıcaklığı aynı zamanda onu süper iletken kablolar ve mıknatıslar için ideal bir malzeme haline getirir.

Garantili temizlik.

Ürünlerimizin kalitesine güvenebilirsiniz. Başlangıç ​​malzemesi olarak yalnızca en saf niyobyumu kullanıyoruz. Bu yüzden size son derece garanti veriyoruz malzemenin yüksek saflığı.

Madeni paralar ve elmaslar. Niyobyumun uygulama alanları.

Niyobyumun uygulamaları malzemenin özellikleri kadar çeşitlidir. Aşağıda bunlardan ikisini kısaca tanıtacağız:

Değerli ve renkli.

Niyobyumumuz madeni para üretiminde en uygun ışıkta görünüyor. Anodizasyon sonucunda niyobyumun yüzeyinde ince bir oksit tabakası oluşur. Işığın kırılması nedeniyle bu katman farklı renklerde parlıyor. Katman kalınlığını değiştirerek bu renkleri etkileyebiliriz. Kırmızıdan maviye: her renk mümkün.

Mükemmel şekillendirilebilirlik ve dayanıklılık.

Yüksek korozyon direnci ve mükemmel şekillendirilebilirlik, niyobyumu yapay çok kristalli elmasların (PCD) üretiminde kullanılan potalar için ideal bir malzeme haline getirir. Niyobyum potalarımız yüksek basınç altında yüksek sıcaklıkta sentez için kullanılır.

Eritme yoluyla elde edilen saf niyobyum.

Eritilmiş niyobyumumuzu levha, şerit veya çubuk şeklinde tedarik ediyoruz. Bundan karmaşık geometrilere sahip ürünler de üretebiliyoruz. Saf niyobyumumuz aşağıdaki özelliklere sahiptir:

• 2.468 °C'lik yüksek erime noktası
• oda sıcaklığında yüksek süneklik
• 850 °C ila 1.300 °C arasındaki sıcaklıklarda yeniden kristalleşme (deformasyon derecesine ve saflığa bağlı olarak)
• sulu çözeltilerde ve erimiş metallerde yüksek direnç
• Karbon, oksijen, nitrojen ve hidrojeni çözme yeteneği yüksek (kırılganlığın artması riski)
• süperiletkenlik
• yüksek düzeyde biyolojik uyumluluk

Her bakımdan iyi: niyobyumun özellikleri.

Niyobyum refrakter metaller grubuna aittir. Refrakter metaller, erime noktası platinin erime noktasını (1.772 °C) aşan metallerdir. Refrakter metallerde tek tek atomları bağlayan enerji son derece yüksektir. Refrakter metaller farklıdır yüksek erime noktası ile bütünlüğünde düşük buhar basıncı, yüksek elastik modül Ve yüksek termal stabilite. Refrakter metaller ayrıca düşük termal genleşme katsayısı. Diğer refrakter metallerle karşılaştırıldığında niyobyumun yoğunluğu yalnızca 8,6 g/cm3 olup nispeten düşüktür.

Kimyasal elementlerin periyodik tablosunda niyobyum molibden ile aynı periyottadır. Bu bakımdan yoğunluğu ve erime noktası molibdenin yoğunluğu ve erime noktasıyla karşılaştırılabilir. Tantal gibi niyobyum da hidrojen kırılganlığına karşı hassastır. Bu nedenle niyobyumun ısıl işlemi hidrojen ortamından ziyade yüksek vakumda gerçekleştirilir. Hem niyobyum hem de tantal aynı zamanda tüm asitlerde yüksek korozyon direncine ve iyi şekillendirilebilirliğe sahiptir.

Niyobyum var en yüksek geçiş sıcaklığı tüm unsurların arasında yer alır ve -263,95 °C. Bu sıcaklığın altında niyobyum süper iletkendir. Dahası, niyobyumun bir dizi son derece spesifik özelliği vardır:

Termofiziksel özellikler.

Tüm refrakter metaller gibi niyobyumun da yüksek bir erime noktası ve nispeten yüksek yoğunluğu vardır. Niyobyumun termal iletkenliği tantalınkiyle karşılaştırılabilir ancak tungsteninkinden daha düşüktür. Niyobyumun termal genleşme katsayısı tungsteninkinden daha yüksektir, ancak yine de demir veya alüminyumunkinden önemli ölçüde düşüktür.

Niyobyumun termofiziksel özellikleri sıcaklık değişimleriyle değişir:

Niyobyum ve tantalın doğrusal termal genleşme katsayısı

Niyobyum ve tantalın özgül ısı kapasitesi

Niyobyum ve tantalın termal iletkenliği

Mekanik özellikler.

Niyobyumun mekanik özellikleri öncelikle ona bağlıdır. temizlik ve özellikle oksijen, nitrojen, hidrojen ve karbon içeriği. Bu elementlerin küçük konsantrasyonları bile önemli bir etkiye sahip olabilir. Niyobyumun özelliklerini etkileyen diğer faktörler şunlardır: üretim teknolojisi, deformasyon derecesi Ve ısı tedavisi.

Neredeyse tüm refrakter metaller gibi niyobyum da vücut merkezli kübik kristal kafes. Niyobyumun kırılgan-sünek geçişinin sıcaklığı oda sıcaklığının altındadır. Bu nedenle niyobyum kalıplanması son derece kolay.

Oda sıcaklığında kopma uzaması %20'den fazladır. Bir metalin soğuk işlem derecesi arttıkça mukavemeti ve sertliği artar ancak aynı zamanda kopma uzaması azalır. Malzeme sünekliğini kaybetmesine rağmen kırılganlaşmaz.

Oda sıcaklığında niyobyumun elastik modülü 104 GPa'dır ve bu değer tungsten, molibden veya tantalınkinden daha düşüktür. Artan sıcaklıkla elastik modül azalır. 1800 °C sıcaklıkta 50 GPa'dır.

Tungsten, molibden ve tantala kıyasla niyobyumun elastik modülü

Yüksek sünekliği nedeniyle niyobyum, kalıplama işlemleri bükme, damgalama, presleme veya derin çekme gibi. Soğuk kaynağı önlemek için çelik veya sert metal aletlerin kullanılması tavsiye edilir. Niyobyumun üretilmesi zordur kesme. Talaşların ayrılması zordur. Bu nedenle talaş tahliye adımlarına sahip takımların kullanılmasını öneririz. Niyobyum farklıdır mükemmel kaynaklanabilirlik tungsten ve molibden ile karşılaştırıldığında.

Refrakter metallerin işlenmesiyle ilgili sorularınız mı var? Uzun yıllara dayanan tecrübemizi kullanarak size yardımcı olmaktan mutluluk duyacağız.

Kimyasal özellikler.

Niyobyum doğal olarak yoğun bir oksit tabakasıyla kaplanmıştır. Oksit tabakası malzemeyi korur ve yüksek korozyon direnci sağlar. Oda sıcaklığında niyobyum yalnızca birkaç inorganik maddede stabil değildir: konsantre sülfürik asit, flor, hidrojen florür, hidroflorik asit ve oksalik asit. Niyobyum, amonyağın sulu çözeltilerinde stabildir.

Alkali çözeltiler, sıvı sodyum hidroksit ve potasyum hidroksitin de niyobyum üzerinde kimyasal etkisi vardır. Ara katı çözeltiler oluşturan elementler, özellikle de hidrojen, niyobyumu kırılgan hale getirebilir. Niyobyumun korozyon direnci artan sıcaklıkla ve çeşitli kimyasal maddelerden oluşan çözeltilerle temas ettiğinde azalır. Oda sıcaklığında niyobyum, flor hariç metalik olmayan herhangi bir maddenin ortamında tamamen stabildir. Bununla birlikte, yaklaşık 150 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda niyobyum, klor, brom, iyot, kükürt ve fosfor ile reaksiyona girer.

Niyobyum, Ag, Bi, Cd, Cs, Cu, Ga, Hg, K, Li, Mg, Na ve Pb gibi bazı metal eriyiklerinde, bu eriyiklerin az miktarda oksijen içermesi koşuluyla stabildir. Al, Fe, Be, Ni, Co'nun yanı sıra Zn ve Sn'nin de niyobyum üzerinde kimyasal etkisi vardır.

Niyobyum inert gazlarla reaksiyona girmez. Bu nedenle koruyucu gaz olarak saf inert gazlar kullanılabilir. Ancak sıcaklık arttıkça niyobyum havada bulunan oksijen, nitrojen ve hidrojen ile aktif olarak reaksiyona girer. Malzemenin 1.700 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda yüksek vakumda tavlanmasıyla oksijen ve nitrojen ortadan kaldırılabilir. Hidrojen zaten 800 °C'de elimine edilir. Bu işlem uçucu oksitlerin oluşmasına ve yapının yeniden kristalleşmesine bağlı olarak malzeme kaybına neden olur.

Endüstriyel fırınınızda niyobyum kullanmak ister misiniz? Lütfen niyobyumun refrakter oksitlerden veya grafitten yapılmış bileşenlerle reaksiyona girebileceğini unutmayın. Alüminyum, magnezyum veya zirkonyum oksit gibi çok kararlı oksitler bile niyobyumla temasa geçtiğinde yüksek sıcaklık düşüşüne maruz kalabilir. Grafit ile temas ettiğinde karbürler oluşabilir ve bu da niyobyumun kırılganlığının artmasına neden olur. Niyobyum genellikle molibden veya tungsten ile kolayca birleşebilmesine rağmen, altıgen bor nitrür ve silikon nitrür ile reaksiyona girebilir. Tabloda gösterilen sıcaklık sınırları vakum için geçerlidir. Koruyucu gaz kullanıldığında bu sıcaklıklar yaklaşık 100°C-200°C daha düşüktür.

Hidrojene maruz kaldığında kırılgan hale gelen niyobyum, 800 °C'de yüksek vakumda tavlanarak yeniden üretilebilmektedir.

Doğada yaygınlık ve hazırlık.

1801 yılında İngiliz kimyager Charles Hatchett Amerika'dan getirilen ağır siyah bir taşı inceledi. Taşın o dönemde bilinmeyen bir element içerdiğini keşfetti. Kolombiya menşe ülkesine göre. Şimdi bilinen adı olan niyobyum, ona 1844 yılında ikinci kaşifi Heinrich Rose tarafından verilmiştir. Heinrich Rose, niyobyumu tantaldan ayıran ilk kişi oldu. Bundan önce bu iki malzemeyi birbirinden ayırmak mümkün değildi. Rose metale "adını verdi" niyobyum"adını Kral Tantalus Niobia'nın kızından almıştır. Böylece iki metalin yakın ilişkisini vurgulamak istemiştir. Metalik niyobyum ilk kez 1864 yılında K.V. Blomstrand tarafından indirgenme yoluyla elde edilmiştir. Niyobyum resmi adını ancak yaklaşık 100 yıl sonra birçok tartışmadan sonra almıştır. Uluslararası Teorik ve Uygulamalı Kimya Birliği, "niyobyum"u metalin resmi adı olarak tanıdı.

Niyobyum doğada en yaygın olarak, kimyasal formülü (Fe,Mn) [(Nb,Ta)O3]2 olan, niyobit olarak da bilinen kolumbit olarak bulunur. Niyobyumun bir diğer önemli kaynağı ise karmaşık yapıya sahip bir kalsiyum niyobat olan piroklordur. Bu cevherin yatakları Avustralya, Brezilya ve bazı Afrika ülkelerinde bulunmaktadır.

Çıkarılan cevher çeşitli yöntemlerle zenginleştirilir ve sonuçta %70'e varan (Ta,Nb)2O5 içeriğine sahip bir konsantre elde edilir. Konsantre daha sonra hidroflorik ve sülfürik asit içerisinde çözülür. Bundan sonra tantal ve niyobyumun florür bileşikleri ekstraksiyon yoluyla ekstrakte edilir. Niyobyum florür, niyobyum pentoksit oluşturmak üzere oksijen ile oksitlenir ve daha sonra 2.000°C'de karbon ile indirgenerek niyobyum metali oluşturulur. Ek elektron ışınının eritilmesi yoluyla yüksek saflıkta niyobyum elde edilir.

Diğer maddelerle birleştirildiğinde özel performans özelliklerine sahip alaşımlar oluşturan oldukça fazla sayıda element vardır. Bunun bir örneği, ilk önce (ilk bulunduğu nehrin adından sonra) "columbium" olarak adlandırılan, ancak daha sonra yeniden adlandırılan bir element olan niyobyumdur. Niyobyum, daha sonra daha ayrıntılı olarak tartışacağımız oldukça sıra dışı özelliklere sahip bir metaldir.

Bir öğeyi alma

Niyobyumun özellikleri göz önüne alındığında, bu metalin kaya tonu başına içeriğinin nispeten küçük, yaklaşık 18 gram olduğu unutulmamalıdır. Bu nedenle keşfinden sonra metali yapay olarak elde etmek için pek çok girişimde bulunuldu. Benzer kimyasal bileşimi nedeniyle bu madde genellikle tantalla birlikte çıkarılır.

Niyobyum yatakları neredeyse dünyanın her yerinde bulunmaktadır. Bunun bir örneği Kongo, Ruanda, Brezilya ve diğer birçok ülkedeki madenlerdir. Ancak bu elementin yaygın olduğu söylenemez, birçok bölgede düşük konsantrasyonlarda bile pratikte bulunmaz.

Maddenin yer kayasındaki nispeten küçük konsantrasyonu, konsantreden elde edilmesinde karşılaşılan zorluklar nedeniyle daha da kötüleşmektedir. NBS niyobyumun yalnızca tantalla doyurulmuş kayalardan elde edilebileceğini düşünmeye değer. Üretim sürecinin özellikleri şunlardır:

1. Başlangıç ​​​​olarak, tesise birkaç saflaştırma aşamasından geçen konsantre cevher verilir. Niyobyum üretilirken elde edilen cevher, tantal dahil saf elementlere ayrılır.
2. Son işleme süreci metalin rafine edilmesini içerir.

Söz konusu cevherin çıkarılması ve işlenmesinde karşılaşılan zorluklara rağmen, söz konusu alaşımın üretim hacmi her yıl önemli ölçüde artmaktadır. Bunun nedeni, metalin olağanüstü performans niteliklerine sahip olması ve çok çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmasıdır.

Niyobyum oksitler

Söz konusu kimyasal element çeşitli bileşiklerin temeli olabilir. En yaygın olanı niyobyum pentoksittir. Bu bağlantının özellikleri arasında aşağıdaki noktalara dikkat çekilebilir:

1. Niyobyum oksit, kremsi bir renk tonuna sahip beyaz kristal bir tozdur.
2. Madde suda çözünmez.
3. Ortaya çıkan madde çoğu asitle karıştırıldığında yapısını korur.

Niyobyum pentoksitin özellikleri ayrıca aşağıdaki özellikleri de içerir:

1. Artan güç.
2. Yüksek refrakterlik. Madde 1490 santigrat dereceye kadar sıcaklıklara dayanabilir.
3. Isıtıldığında yüzey oksitlenir.
4. Klorla reaksiyona girer ve hidrojenle indirgenebilir.

Niyobyum hidroksit çoğu durumda oldukça çekici performans özelliklerine sahip yüksek alaşımlı çelik kaliteleri üretmek için kullanılır.

Fiziksel ve kimyasal özellikler

Niyobyum tantala benzer kimyasal özelliklere sahiptir. Niyobyumun temel özelliklerini göz önünde bulundururken aşağıdaki noktalara dikkat etmeniz gerekir:

1. Çeşitli korozyon türlerine karşı direnç. Bu elementin bileşime katılmasıyla elde edilen alaşımlar yüksek korozyon direncine sahiptir.
2. Söz konusu kimyasal element yüksek bir erime noktasına sahiptir. Uygulamada görüldüğü gibi çoğu alaşımın erime noktası 1.400 santigrat derecenin üzerindedir. bu, işleme sürecini karmaşıklaştırır ancak metalleri çeşitli faaliyet alanlarında vazgeçilmez kılar.
3. Temel fiziksel özellikler aynı zamanda elde edilen alaşımların kaynaklanma kolaylığı ile de karakterize edilir.
4. Sıfırın altındaki sıcaklıklarda, elemanın yapısı neredeyse hiç değişmeden kalır ve bu da metalin performans özelliklerinin korunmasına olanak tanır.
5. Niyobyum atomunun özel yapısı malzemenin süperiletkenlik özelliğini belirliyor.
6. Atom kütlesi 92,9'dur, değerlik bileşimin özelliklerine bağlıdır.

Maddenin ana avantajı refrakterliği olarak kabul edilir. Bu nedenle çok çeşitli endüstrilerde kullanılmaya başlandı. Madde yaklaşık 2.500 santigrat derece sıcaklıkta erir. Hatta bazı alaşımlar 4.500 santigrat derece gibi rekor bir sıcaklıkta bile eriyor. Maddenin yoğunluğu oldukça yüksektir, santimetre küp başına 8,57 gramdır. Metalin paramanyetiklik ile karakterize edildiği dikkate alınmalıdır.

Aşağıdaki asitler kristal kafesi etkilemez:

1. sülfürik;
2. tuz;
3. fosfor;
4. klor

Metal ve sulu klor çözeltilerini etkilemez. Metal üzerinde belirli bir etki ile yüzeyinde bir dielektrik oksit filmi oluşur. Bu nedenle metal, yine daha pahalı tantaldan yapılan minyatür yüksek kapasiteli kapasitörlerin üretiminde kullanılmaya başlandı.

Niyobyum uygulamaları

Çoğu uçak üretimiyle ilişkili olan çok çeşitli niyobyum ürünleri üretilmektedir. Bir örnek, roketlerin veya uçakların montajı sırasında takılan parçaların imalatında niyobyumun kullanılmasıdır. Ek olarak, bu unsurun aşağıdaki kullanımları da ayırt edilebilir:

1. Radar kurulumlarının yapıldığı elemanların üretimi.
2. Daha önce de belirtildiği gibi, söz konusu alaşım daha ucuz kapasitif elektrik kapasitörleri üretmek için kullanılabilir.
3. Folyodan katotlar ve anotlar da yüksek ısı direnciyle ilişkilendirilen söz konusu eleman kullanılarak yapılır.
4. İçinde ızgara bulunan güçlü jeneratör lambalarının tasarımlarını sıklıkla bulabilirsiniz. Bu ağın yüksek sıcaklıklara dayanabilmesi için söz konusu alaşımdan yapılmıştır.

Yüksek fiziksel ve kimyasal nitelikler, sıvı metallerin taşınmasına yönelik boruların üretiminde niyobyumun kullanımını belirler. Ayrıca alaşımlar çok çeşitli amaçlara yönelik kapların üretiminde de kullanılmaktadır.

Niyobyumlu alaşımlar

Bu tür alaşımları değerlendirirken bu elementin sıklıkla ferroniyobyum üretiminde kullanıldığı dikkate alınmalıdır. Bu malzeme dökümhane endüstrilerinde ve elektronik kaplamaların üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. İçerir:

1. ütü;
2. tantallı niyobyum;
3. silikon;
4. alüminyum;
5. karbon;
6. kükürt;
7. fosfor;
8. titanyum.

Ana elemanların konsantrasyonu, malzemenin performansını belirleyen oldukça geniş bir aralıkta değişebilir.

Alternatif bir ferroniyobyum alaşımı, niyobyum 5VMC olarak adlandırılabilir. Üretiminde alaşım elementleri olarak tungsten, zirkonyum ve molibden kullanılır. Çoğu durumda bu reçine yarı mamul ürünlerin üretiminde kullanılır.

Sonuç olarak bazı ülkelerde madeni para üretiminde niyobyumun kullanıldığını görüyoruz. Bu, malzemenin oldukça yüksek maliyetinden kaynaklanmaktadır. Ana element olarak niyobyum içeren alaşımların seri üretimi ile benzersiz külçeler yaratılır.