Introducción al polvo de estaño y niobio

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Tabla de contenido

polvo de estaño niobio es un compuesto intermetálico obtenido de la mezcla de niobio y estaño que permite fabricar hilos superconductores. Sus propiedades únicas en condiciones criogénicas permiten una transmisión eléctrica sin pérdidas para imanes de alta eficiencia.

Este artículo proporciona especificaciones, método de fabricación, aplicaciones, precios y asesoramiento sobre el suministro de polvo de alambre superconductor de niobio y estaño.

Tipos y composición de polvo de estaño niobio

El polvo intermetálico de niobio estaño para la producción de alambre superconductor que cumpla las normas industriales tendrá una composición de:

ElementoPeso %
Niobio (Nb)24-26%
Estaño (Sn)74-76%

Características principales:

  • Solución sólida de Nb en matriz beta-Sn
  • Estructura cristalina cúbica
  • color gris plateado y lustre metálico brillante
  • Altos niveles de pureza
  • Estequiometría controlada con precisión

Mantener las proporciones exactas del compuesto Nb-Sn durante el procesamiento del polvo es fundamental para conseguir propiedades superconductoras en el alambre final.

polvo de estaño niobio
Introducción al polvo de estaño y niobio 3

Proceso de fabricación

  • Empezar con metales de niobio y estaño de gran pureza
  • Convertir en polvo por atomización u otros medios
  • Mezclar con precisión polvos elementales de niobio y estaño
  • Moler el polvo mezclado para homogeneizarlo
  • Tamiz para controlar el tamaño de las partículas
  • Aplicar aglutinantes/lubricantes para facilitar el proceso de trefilado
  • Embalaje de tochos de NbSn mediante prensado isostático en frío
  • Extrusión de varillas y trefilado en finos alambres multifilamento
  • Estabilizar la matriz superconductora mediante tratamiento térmico

Conseguir una consistencia, densidad y estructura de grano uniformes en el NbSn requiere amplios controles del proceso durante la producción del polvo.

Propiedades físicas

El NbSn tiene estas propiedades físicas nominales según las normas ASTM:

PropiedadValorUnidad
Densidad8.2g/cm3
Punto de fusión2163°C
Temperatura de transición superconductora18K
Campo magnético crítico (Hc2)30T
Relación de resistividad residual (RRR)>50+
  • Superconductor de alta Tc
  • Compuesto intermetálico frágil
  • Mantiene la ductilidad para la fabricación de alambre
  • Superconductor en condiciones de uso criogénico (4K)

El control preciso de los atributos del polvo minimiza los defectos en el alambre que degradan el rendimiento del imán.

Microestructura

  • Granos equiaxados
  • Tamaño medio de las partículas 1-50 micras
  • Matriz de beta-estaño con vetas de Nb
  • Porosidad bajo 5%
  • Químicamente homogéneo
  • Control de oxígeno/nitrógeno por debajo de 20 ppm

La microestructura optimizada conseguida mediante los controles del proceso de atomización permite una fabricación eficaz del alambre y propiedades superconductoras.

Normas de pureza

Grado industrial polvo de estaño niobio deben cumplir unos requisitos mínimos de pureza:

ImpurezaPeso máximo ppm
Carbono (C)1500
Oxígeno (O)1500
Nitrógeno (N)80
Hidrógeno (H)15
Níquel (Ni)150
Hierro (Fe)150
Cromo (Cr)150

Niveles de pureza más elevados utilizados en aplicaciones de investigación. Los estrictos controles de proceso durante la fabricación minimizan los elementos perjudiciales. Tenga en cuenta que la contaminación afecta en gran medida a la calidad del superconductor.

Distribución del tamaño de las partículas

El análisis granulométrico determina la dispersión del tamaño de las partículas:

MallaMicrasMin %Max %
-63520010
-50025030
-400382565
-325453075
-270531550
-20075015

El control de la distribución granulométrica favorece la densidad y la consistencia durante la fabricación de tochos. Las partículas más finas pueden degradar el rendimiento del trefilado. Las pruebas frecuentes con tamizadoras permiten controlar la calidad de los lotes.

Aplicaciones de uso típicas

  • Imanes superconductores de alto campo
  • Espectroscopia de RMN
  • Escáneres médicos de IRM
  • Imanes de enfoque del haz para aceleradores de partículas
  • Propulsión magnetohidrodinámica de buques
  • Reactores de fusión experimentales
  • Bobinas superconductoras de almacenamiento de energía
  • Transporte por levitación a alta velocidad
  • Limitadores de corriente de defecto en redes eléctricas

El polvo de NbSn de precisión permite fabricar hilo superconductor energéticamente eficiente para diversas aplicaciones de imanes industriales y de investigación en condiciones de uso criogénico.

Especificaciones de la industria

  • ASTM B783 - Especificación estándar para alambre superconductor de niobio-estaño
  • IEC 61788-20 - Normas de superconductividad para superconductores compuestos
  • ISO 14850 - Determinación del contenido de compuestos intermetálicos en los superconductores de niobio-estaño
  • Pureza mínima del compuesto 96% con las relaciones Nb:Sn prescritas

Los proveedores de polvo deben proporcionar certificados de conformidad con métodos de ensayo normalizados y ensayos químicos para la cualificación industrial y el uso en la fabricación de imanes.

Envasado y etiquetado

Para evitar la contaminación y la oxidación:

  • Latas herméticas de 5 a 30 kg
  • Bolsas protectoras de polímero selladas al vacío
  • Bolsas desecantes para absorber la humedad
  • Atmósfera inerte de argón

Cada envase está etiquetado según las normas industriales con:

  • Grado del polvo y número de lote
  • Fecha de fabricación
  • Resultados de las pruebas de composición y pureza
  • Nombre del fabricante
  • Pesos netos y brutos
  • Instrucciones de manipulación
  • Advertencias de seguridad

Un embalaje adecuado preserva la integridad del polvo. Inspeccione cuidadosamente los envíos antes de utilizarlos.

polvo de estaño niobio
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Precios

GradoPurezaPrecios
Estándar96-97%$550 - $750 por kg
Alta pureza99%+$1200+ por kg
InvestigaciónPureza ultra alta 99,999%$3000+ por kg

Los precios dependen de los niveles de pureza, el procesamiento preliminar, el tamaño de los pedidos y las zonas geográficas. Póngase en contacto directamente con los proveedores para obtener presupuestos actualizados basados en sus especificaciones.

El grado de alto rendimiento exige una prima: pagar por el procesamiento adicional del polvo que garantiza la calidad del alambre para satisfacer las necesidades de la aplicación. Presupuesto 15-25% coste del sistema de imán final.

Análisis comparativo

Evalúe a los proveedores de polvo de estaño niobio en función de estos aspectos clave:

ParámetroDetalles
Pureza del polvoMaximizar para evitar la degradación del cable; verificar los certificados de ensayo
Control del tamaño de las partículasDistribución ajustada de la densidad y la fluidez
Homogeneidad elementalMinimizar la variación entre lotes
Integridad de los envasesEvitan la oxidación y la entrada de humedad
Trazabilidad de los lotesFacilitar el análisis de la causa raíz de los defectos
Protocolos de muestreoGarantizar análisis de lotes representativos
Consistencia del productoValidar la idoneidad de la fabricación del alambre en cada pasada
CertificacionesRevisar la conformidad con las especificaciones internacionales
PreciosCompara presupuestos transparentes; valor frente a calidad superior

Seleccione socios de polvo centrados en impulsar las métricas de rendimiento de los imanes: intensidad de campo, densidad de corriente y pérdidas para su presupuesto.

preguntas frecuentes

P: ¿Es tóxico el polvo de estaño niobio?

R: Los intermetálicos de niobio y estaño tienen una baja biodisponibilidad y son relativamente atóxicos. Pero deben tomarse precauciones de manipulación para evitar la inhalación de polvos o el contacto con la piel o los ojos, ya que las partículas pueden causar irritación. Utilizar equipo de protección.

P: ¿Cuál es la diferencia entre el polvo de Nb-46,5wt%Ti y el de Nb3Sn?

R: Los polvos de niobio y titanio como el Nb-46,5wt%Ti presentan superconductividad a temperaturas más bajas y se utilizan en aplicaciones especializadas, mientras que el Nb3Sn que funciona a 4K tiene mayores capacidades de campo magnético para un uso más amplio en investigación e imanes médicos.

P: ¿Necesita el polvo de estaño niobio un almacenamiento especial?

R: Mantenga el polvo de NbSn sellado en atmósfera de gas inerte, alejado de la humedad que degrada la calidad. Almacenar a largo plazo entre 10-30°C evitando la oxidación y el deterioro del hidruro con el tiempo.

P: ¿Qué especificaciones de alambre combinan bien con el polvo de NbSn?

R: Los alambres NbSn F de alto rendimiento (multifilamento de proceso de bronce con fundente de estaño) optimizan adecuadamente el uso de compuestos de polvo logrando intensidades de campo superiores a 20Tesla a temperaturas de 4,5K o superiores.

P: ¿Dónde puedo conseguir muestras de polvo de estaño niobio para ensayos de cualificación?

R: Los principales proveedores mundiales de metales especiales disponen de kits de muestras de polvo específicos para que los fabricantes de cables superconductores evalúen las composiciones del polvo. Póngase en contacto con los representantes de ventas para iniciar la evaluación de materiales.

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