pó de estanho de nióbio é um composto intermetálico feito da mistura de nióbio e estanho que permite a fabricação de fios supercondutores. Suas propriedades exclusivas em condições criogênicas permitem a transmissão elétrica sem perdas para ímãs altamente eficientes.
Este artigo fornece especificações, método de fabricação, aplicações, preços e consultoria de sourcing sobre o pó de fio supercondutor de nióbio-estanho.
Tipos e composição de pó de estanho de nióbio
O pó intermetálico de nióbio e estanho para a produção de fios supercondutores que atendem aos padrões industriais terá uma composição de:
| Elemento | Peso % |
|---|---|
| Nióbio (Nb) | 24-26% |
| Estanho (Sn) | 74-76% |
Principais características:
- Solução sólida de Nb em matriz beta-Sn
- Estrutura cristalina cúbica
- cor cinza-prateada e brilho metálico brilhante
- Altos níveis de pureza
- Estequiometria controlada com precisão
Manter as proporções exatas do composto Nb-Sn durante o processamento do pó é fundamental para obter propriedades supercondutoras no fio final.
Processo de fabricação
- Comece com metais de nióbio e estanho de alta pureza
- Converter para a forma de pó por atomização ou outros meios
- Misture com precisão os pós elementares de nióbio e estanho
- Moinho de bolas para homogeneizar o pó misturado
- Peneira para controle de tamanhos de partículas
- Aplicar aglutinantes/lubrificantes para ajudar no processo de trefilação
- Embalar tarugos de NbSn por meio de prensagem isostática a frio
- Extrusão de hastes e trefilação em fios finos de multifilamentos
- Estabilizar a matriz supercondutora por meio de tratamento térmico
Para obter consistência, densidade e estrutura de grãos de NbSn uniformes, são necessários amplos controles de processo durante a produção do pó.
Propriedades físicas
O NbSn tem essas propriedades físicas nominais de acordo com os padrões ASTM:
| Propriedade | Valor | Unidade |
|---|---|---|
| Densidade | 8.2 | g/cm3 |
| Ponto de fusão | 2163 | °C |
| Temperatura de transição supercondutora | 18 | K |
| Campo magnético crítico (Hc2) | 30 | T |
| Índice de resistividade residual (RRR) | >50+ |
- Supercondutor de alta Tc
- Composto intermetálico quebradiço
- Mantém a ductilidade para a fabricação de fios
- Supercondutor em condições de uso criogênico (4K)
O monitoramento preciso dos atributos do pó minimiza os defeitos no fio que degradam o desempenho do ímã.
Microestrutura
- Grãos equiaxiais
- Tamanhos médios de partículas de 1 a 50 mícrons
- Matriz de betaestanho com veios de Nb
- Porosidade sob 5%
- Quimicamente homogêneo
- Controle o oxigênio/nitrogênio abaixo de 20 ppm
A microestrutura otimizada obtida por meio de controles do processo de atomização permite a fabricação eficaz de fios e propriedades supercondutoras.
Padrões de pureza
Grau industrial pó de estanho de nióbio deve atender a requisitos mínimos de pureza:
| Impureza | Peso máximo ppm |
|---|---|
| Carbono (C) | 1500 |
| Oxigênio (O) | 1500 |
| Nitrogênio (N) | 80 |
| Hidrogênio (H) | 15 |
| Níquel (Ni) | 150 |
| Ferro (Fe) | 150 |
| Cromo (Cr) | 150 |
Níveis de pureza mais altos usados em aplicações de pesquisa. Controles rigorosos de processo durante a fabricação minimizam os elementos prejudiciais. Observe que a contaminação afeta muito a qualidade do supercondutor - mantenha as precauções de manuseio elevadas.
Distribuição do tamanho das partículas
A análise da peneira determina a distribuição do tamanho das partículas:
| Malha | Microns | Mínimo % | Máximo % |
|---|---|---|---|
| -635 | 20 | 0 | 10 |
| -500 | 25 | 0 | 30 |
| -400 | 38 | 25 | 65 |
| -325 | 45 | 30 | 75 |
| -270 | 53 | 15 | 50 |
| -200 | 75 | 0 | 15 |
O controle da distribuição do tamanho das partículas promove a densidade e a consistência durante a fabricação do tarugo. As partículas mais finas podem prejudicar o desempenho da trefilação. Testes frequentes com agitadores de peneira monitoram a qualidade do lote.
Aplicações de uso típico
- Ímãs supercondutores de alto campo
- Espectroscopia de NMR
- Scanners médicos de ressonância magnética
- Ímãs de focalização de feixe para aceleradores de partículas
- Propulsão magneto-hidrodinâmica de navios
- Reatores de fusão experimentais
- Bobinas supercondutoras de armazenamento de energia
- Transporte por levitação de alta velocidade
- Limitadores de corrente de falha em redes elétricas
O pó de NbSn de precisão permite a fabricação de fios supercondutores com eficiência energética para várias aplicações de ímãs industriais e de pesquisa em condições de uso criogênico.
Especificações do setor
- ASTM B783 - Especificação padrão para fios supercondutores de nióbio-estanho
- IEC 61788-20 - Padrões de supercondutividade para supercondutores compostos
- ISO 14850 - Determinação do teor de compostos intermetálicos em supercondutores de nióbio-estanho
- Pureza mínima do composto 96% com as proporções prescritas de Nb:Sn
Os fornecedores de pó devem fornecer certificados de conformidade com métodos de teste padronizados e ensaios químicos para qualificação industrial e uso na fabricação de ímãs.
Embalagem e rotulagem
Para evitar contaminação e oxidação:
- Latas herméticas de 5 a 30 kg
- Sacos de polímero protetores selados a vácuo
- Sacos dessecantes para absorver a umidade
- Atmosfera inerte de argônio
Cada embalagem é rotulada de acordo com as normas industriais com:
- Grau do pó e número do lote
- Data de fabricação
- Resultados dos testes de composição e pureza
- Nome do fabricante
- Pesos líquidos e brutos
- Instruções de manuseio
- Avisos de segurança
A embalagem adequada preserva a integridade do pó. Inspecione as remessas cuidadosamente antes de usá-las.
Preços
| Grau | Pureza | Faixa de preço |
|---|---|---|
| Padrão | 96-97% | $550 - $750 por kg |
| Alta pureza | 99%+ | $1200+ por kg |
| Pesquisa | Pureza ultra-alta 99,999% | $3000+ por kg |
O preço depende dos níveis de pureza, do processamento preliminar, do tamanho dos pedidos e das regiões geográficas. Entre em contato diretamente com os fornecedores para obter cotações de preços atualizadas com base nas especificações desejadas.
O grau de alto desempenho exige um prêmio - pague pelo processamento adicional do pó que garante que a qualidade do fio atenda às necessidades da aplicação. Orçamento 15-25% custo do sistema de ímã final.
Análise comparativa
Avalie os fornecedores de pó de estanho de nióbio com base nesses aspectos fundamentais:
| Parâmetro | Detalhes |
|---|---|
| Pureza do pó | Maximize para evitar a degradação do fio; verifique os certificados de ensaio |
| Controle de tamanho de partícula | Distribuição rígida para densidade e fluidez |
| Homogeneidade elementar | Minimizar a variação entre lotes |
| Integridade da embalagem | Evita a oxidação e a entrada de umidade |
| Rastreabilidade do lote | Facilitar a análise da causa raiz do defeito |
| Protocolos de amostragem | Garantir a análise de lotes representativos |
| Consistência do produto | Validar a adequação da fabricação do fio a cada execução |
| Certificações | Analisar a conformidade com as especificações internacionais |
| Preços | Compare cotações transparentes; valor vs. graus premium |
Selecione parceiros de pó focados em impulsionar as métricas de desempenho do ímã - força de campo, densidade de corrente e perdas para o seu orçamento.
perguntas frequentes
P: O pó de nióbio-estanho é tóxico?
R: Os intermetálicos de nióbio e estanho têm baixa biodisponibilidade e são relativamente não tóxicos. Mas devem ser tomadas precauções de manuseio para evitar a inalação de pós ou o contato com a pele ou os olhos, pois as partículas podem causar irritação. Use equipamento de proteção.
P: Qual é a diferença entre o pó de Nb-46,5wt%Ti e o pó de Nb3Sn?
R: Os pós de nióbio-titânio, como o Nb-46,5wt%Ti, apresentam supercondutividade em temperaturas mais baixas e são usados em aplicações de nicho, enquanto o Nb3Sn operando a 4K tem maior capacidade de campo magnético para uso mais amplo em pesquisas e ímãs médicos.
P: O pó de estanho de nióbio precisa de armazenamento especial?
R: Mantenha o pó de NbSn selado em atmosfera de gás inerte, longe da umidade, que degrada a qualidade. Armazene a longo prazo em temperaturas entre 10 e 30°C, evitando a oxidação e a deterioração do hidreto ao longo do tempo.
P: Quais especificações de fio combinam bem com o pó de NbSn?
R: Os fios NbSn F de alto desempenho (multifilamento de processo de bronze com fluxo de estanho) otimizam adequadamente o uso de compostos de pó, alcançando forças de campo acima de 20 Tesla a temperaturas de 4,5K ou superiores.
P: Onde posso obter testes de amostras de pó de estanho de nióbio para qualificação?
R: Os principais fornecedores globais de metais especiais têm kits de amostras de pó disponíveis especificamente para os fabricantes de fios supercondutores avaliarem as composições de pó. Entre em contato com os representantes de vendas para iniciar as avaliações de materiais.