O pó de nióbio em morfologia esférica oferece benefícios exclusivos para várias aplicações que exigem uma combinação de alta resistência, resistência à corrosão, supercondutividade e outras propriedades especializadas. Este guia oferece uma visão geral abrangente de pó esférico de nióbio abrangendo composição, propriedades, fabricação, graus, especificações, aplicações, preços, fornecedores, prós/contras e outros detalhes.
Visão geral do pó esférico de nióbio
O pó esférico de nióbio consiste em pequenas partículas esféricas quase perfeitas compostas de nióbio metálico com pureza típica acima de 99%. O formato esférico melhora o fluxo e a densidade de empacotamento em comparação com o pó angular.
As principais propriedades que tornam o pó esférico de nióbio útil incluem:
- Alta resistência e módulo
- Excelente resistência à corrosão
- Baixo coeficiente de atrito
- Supercondutividade em baixas temperaturas
- Resistência ao choque térmico
- Biocompatibilidade e não toxicidade
O pó de nióbio esférico fino é usado em revestimentos de spray térmico, capacitores, supercondutores, manufatura aditiva, implantes biomédicos e outras aplicações avançadas. Este guia aborda a composição, as propriedades, a fabricação, as especificações, os graus e as aplicações dos produtos de pó de nióbio esférico.
Composição do pó esférico de nióbio
O nióbio, também conhecido como columbium, é um metal de transição refratário com número atômico 41. O pó de nióbio comercial normalmente tem os seguintes limites de impureza:
| Elemento | Composição por peso |
|---|---|
| Nióbio (Nb) | 99,8% mínimo |
| Oxigênio (O) | 2000 ppm máx. |
| Nitrogênio (N) | 100 ppm máx. |
| Carbono (C) | Máximo de 500 ppm |
| Hidrogênio (H) | 100 ppm máx. |
| Ferro (Fe) | Máximo de 200 ppm |
| Tântalo (Ta) | Máximo de 1000 ppm |
| Tungstênio (W) | 100 ppm máx. |
A alta pureza é necessária para muitas aplicações de nióbio. Os graus mais rigorosos têm pureza de 99,99% ou superior. O oxigênio e o nitrogênio são controlados, pois podem fragilizar o nióbio.
Propriedades de Pó esférico de nióbio
As principais propriedades do pó esférico de nióbio incluem:
| Propriedade | Descrição |
|---|---|
| Densidade | 8,57 g/cm3 |
| Ponto de fusão | 2468°C |
| Condutividade térmica | 53,7 W/m-K (a 20°C) |
| Resistividade elétrica | 12,4-14 μΩ-cm (a 20°C) |
| Módulo de Young | 105 GPa |
| Resistência à tração | 200-400 MPa |
| Alongamento | 20-45% |
| Resistência à corrosão | Excelente resistência a muitos ácidos e meios oxidantes |
| Temperatura supercondutora | 9.2 K |
Essas propriedades o tornam adequado para usos que exigem força, condutividade e resistência à corrosão.
Processo de fabricação do pó esférico de nióbio
O pó esférico de nióbio é produzido usando atomização a gás, um processo avançado de metalurgia do pó com as seguintes etapas:
| Estágio | Descrição |
|---|---|
| Derretimento | O nióbio de alta pureza é fundido por indução em um vácuo ou gás inerte |
| Atomização | O fluxo de fusão é atomizado com um gás inerte em gotículas finas |
| Solidificação | As gotículas se solidificam rapidamente em partículas de pó esféricas à medida que esfriam |
| Coleção | O pó esférico é coletado em uma câmara abaixo do bocal |
| Triagem | As partículas são peneiradas de acordo com as faixas de tamanho desejadas |
Os parâmetros de atomização são controlados para obter a distribuição do tamanho das partículas, as características de fluxo, a densidade aparente e a pureza necessárias. O gás inerte evita a oxidação.
Tamanhos e distribuição de tamanho do pó esférico de nióbio
Os pós esféricos de nióbio estão disponíveis em várias distribuições de tamanho categorizadas por tamanhos de malha padrão:
| Tamanho da malha | Tamanho da partícula (μm) |
|---|---|
| -325 | Menos de 44 |
| -230 | 44-63 |
| -170 | 63-90 |
| -140 | 90-125 |
| -100 | 125-149 |
| -325+500 | 15-44 |
| -230+270 | 63-74 |
As distribuições de tamanho típicas mantêm um coeficiente de variação abaixo de 30% para tamanhos de partículas consistentes. Tamanhos menores, abaixo de 10 μm, podem ser produzidos com técnicas especiais de atomização.
Graus de pó de nióbio esférico
O pó esférico de nióbio está disponível em uma variedade de níveis de pureza e especificações:
| Grau | Pureza (%) | Oxigênio (ppm) | Carbono (ppm) |
|---|---|---|---|
| Grau A | 99.8 | 1200 | 400 |
| Grau B | 99.9 | 800 | 300 |
| Grau C | 99.95 | 500 | 200 |
| Grau D | 99.99 | 100 | 50 |
Graus mais altos, como o Grau D, oferecem pureza aprimorada e níveis mais baixos de impureza intersticial necessários para aplicações especiais.
Aplicações do pó esférico de nióbio
As principais aplicações que utilizam pó de nióbio esférico incluem:
| Setor | Formulários |
|---|---|
| Eletrônicos | Capacitores de cerâmica multicamada, filmes supercondutores |
| Revestimentos | Revestimentos de spray térmico, aprimoramento de superfície |
| Química | Armazenamento de hidrogênio, catalisadores, baterias |
| Fabricação | Moldagem por injeção de metal, manufatura aditiva |
| Médico | Implantes, marcadores radiopacos |
| Aeroespacial | Bicos de foguetes, câmaras de combustão |
O formato otimizado das partículas melhora a densidade de empacotamento e o desempenho na sinterização, pulverização térmica, impressão e fabricação de compostos.
Fornecedores globais de pó esférico de nióbio
Alguns dos principais fornecedores globais de pó esférico de nióbio incluem:
| Empresa | Localização |
|---|---|
| H.C. Starck | Alemanha, EUA |
| CBMM | Brasil |
| Jien Nickel | China |
| Japan New Metals Co | Japão |
| Micron Metais | EUA |
| TaeguTec | Coreia do Sul |
Fabricantes de renome produzem pó de nióbio esférico de acordo com altos padrões que atendem aos requisitos da aplicação. Alguns oferecem serviços adicionais, como revestimentos por spray térmico.
Preços de Pó esférico de nióbio
Os custos do pó esférico de nióbio variam de acordo com a pureza, o tamanho da partícula, a distribuição, a quantidade e o fabricante:
- Pureza: Classes 99.8% - $50-80/lb, classes 99.9% - $60-100/lb, classes 99.99% - $150-300/lb
- Tamanho da partícula: Os preços aumentam para tamanhos menores, abaixo de 44 μm
- Quantidade: Descontos para grandes volumes de pedidos acima de 25-50 lbs
- Fabricante: Prêmios para as classes de alta qualidade dos principais fabricantes
Entre em contato com fornecedores de nióbio estabelecidos para obter um preço exato com base em suas especificações e quantidade.
Prós e contras do pó esférico de nióbio
Vantagens
- Alta resistência e dureza
- Excelente resistência à corrosão
- Baixo coeficiente de atrito
- Alta resistência a choques térmicos
- Propriedades supercondutoras
- Biocompatível para usos médicos
- O formato esférico melhora o acondicionamento e o fluxo
Desvantagens
- Alto custo em comparação com outros metais
- Frágil com baixa ductilidade quando frio
- Requer processamento inerte devido à reatividade
- Fornecimento e produção globais limitados
- Os óxidos afetam negativamente o desempenho
- Difícil de usinar na forma sólida
perguntas frequentes
P: Qual é a diferença entre o pó de nióbio esférico e o irregular?
R: O pó esférico tem um formato arredondado quase perfeito em comparação com o pó angular ou irregular. Isso melhora o fluxo, a densidade de empacotamento e o desempenho em aplicações como a pulverização térmica.
P: Qual é o melhor tamanho de partícula para revestimentos de spray térmico?
R: Para a maioria dos processos de pulverização térmica, os tamanhos de -170 mesh a -325 mesh (44 a 125 μm) funcionam bem. Tamanhos mais finos, abaixo de 10 μm, podem ser usados para suspensão ou pulverização de plasma precursor de solução.
P: O pó de nióbio é inflamável ou explosivo?
R: O pó de nióbio não é inflamável ou explosivo por si só, mas os pós finos podem formar nuvens de poeira explosivas quando dispersos. Recomenda-se o processamento com gás inerte.
P: O pó esférico de nióbio é tóxico?
R: O nióbio metálico tem toxicidade muito baixa e é considerado seguro para contato humano ou dispositivos médicos implantáveis. Recomendamos precauções no manuseio.
P: Como o pó esférico de nióbio é armazenado e manuseado?
R: Recomenda-se a vedação com gás inerte e o armazenamento a seco. Recipientes hermeticamente fechados evitam a absorção de oxigênio e umidade, que podem degradar as propriedades do pó.
Conclusão
Com sua morfologia esférica e pureza otimizadas, o pó de nióbio esférico proporciona um desempenho aprimorado em aplicações eletrônicas, de revestimentos, de fabricação, químicas, biomédicas e outras aplicações críticas.
Quando combinado com as especificações, o pó esférico de nióbio oferece melhor fluxo, densidade de empacotamento, resistência e condutividade necessárias para tecnologias e processos de última geração, mantendo a resistência à corrosão inerente do nióbio.