Niobio en polvo

Descripción general del polvo de niobio

El niobio es un metal de transición refractario blanco brillante con una excelente resistencia al calor y un punto de fusión muy alto. En forma de polvo, presenta una excelente estabilidad térmica, eléctrica y química.

Las propiedades clave del polvo de niobio incluyen:

• Alta resistencia al calor y naturaleza refractaria.
• Excelente resistencia a la corrosión
• Superconductor por debajo de 9,2 K (-264 °C)
• Estabilidad térmica y eléctrica.
• Baja absorción de neutrones
• Polvo de alta densidad con buena pureza química.
• Disponible en varios rangos de tamaño de partículas.

El polvo de niobio se utiliza donde se pueden aprovechar sus propiedades refractarias, conductoras y superconductoras. Las principales aplicaciones incluyen electrónica, superconductores, aleaciones, componentes químicos/resistentes al calor, revestimientos ópticos y pirotecnia.

Composición del polvo de niobio

El polvo de niobio tiene la siguiente composición típica:

El polvo de niobio de alta pureza contiene más de 99% de niobio metálico con bajos niveles de impurezas. Los grados comerciales tienen mayores impurezas permitidas.

Propiedades del polvo de niobio

El polvo de niobio presenta las siguientes propiedades:

El niobio tiene un punto de fusión extremadamente alto y muy buena conductividad. Ofrece alta resistencia a bajas y altas temperaturas. La temperatura de transición superconductora es de 9,2 K.

Métodos de producción de polvo de niobio

El polvo de niobio se puede producir mediante métodos como:

• Hidratación-Deshidratación – Lingotes de niobio triturados hasta obtener un polvo grueso e hidrurados. El hidruro de niobio se deshidrata al vacío y se muele hasta obtener un polvo fino.
• Reducción calciotérmica – Reducción del óxido de niobio con calcio seguida de consolidación y trituración hasta convertirlo en polvo.
• Electrólisis – Electrólisis de sales fundidas de óxido de niobio para producir una esponja de niobio que se tritura hasta convertirla en polvo.
• Reducción de carbono – El óxido de niobio se reduce con carbono y se procesa hasta convertirlo en polvo.

El proceso de hidruración es el más común, pero la reducción electrotérmica y con carbono ofrece un polvo de mayor pureza.

Aplicaciones del polvo de niobio

El polvo de niobio se utiliza en las siguientes aplicaciones principales:

• Electrónica – Condensadores, cavidades de radiofrecuencia superconductoras, uniones Josephson, circuitos integrados.
• Aleaciones de metales – Agregado a aceros y aleaciones a base de níquel para mayor resistencia y resistencia al calor.
• Recubrimientos y pinturas – Utilizado en revestimientos conductores, pinturas antichispas, revestimientos ópticos.
• Soldadura – Como material de relleno para acero inoxidable, aleaciones de níquel y metales refractarios.
• Industria química – Componentes como intercambiadores de calor, vasijas de reactores que utilizan la estabilidad del niobio.
• Pirotecnia – Como combustible y oxidante en formulaciones pirotécnicas.

Especificaciones del polvo de niobio

El polvo de niobio está disponible con varias especificaciones:

• Grados de pureza – Desde pureza comercial hasta pureza ultra alta (99.99%) basada en impurezas.
• Tamaño de las partículas – Desde 1 micra hasta 150 micras para diversas aplicaciones.
• Morfología – Formas de polvo irregulares, esféricas, nodulares y en escamas.
• Superficie – Desde calidades de polvo de baja superficie hasta alta superficie.
• Contenido de oxígeno – También están disponibles grados de polvo fino con bajo contenido de oxígeno.
• Grados personalizados – Características y pureza de las partículas específicas del cliente.

Proveedores mundiales de polvo de niobio

Algunos de los principales proveedores mundiales de polvo de niobio incluyen:

• HC Starck (Alemania)
• CBMM (Brasil)
• Niobec (Canadá)
• ESPI Metales (EE.UU.)
• Continental Steel & Tube (EE. UU.)
• Metalurgia de polvos oriental de ZhuZhou (China)

Estas empresas producen diversos grados de niobio en polvo utilizando diferentes métodos de producción desde niveles comerciales hasta de alta pureza.

Precio del polvo de niobio

Los precios del polvo de niobio dependen de factores como:

• Grado de pureza – Desde $50/kg para pureza comercial hasta más de $500/kg para grados de pureza ultra alta.
• Tamaño de las partículas – Los polvos a nanoescala y submicrónicos tienen un precio más elevado.
• Morfología – Los polvos esféricos y lisos tienen precios superiores.
• Cantidad – Los precios se reducen para grandes cantidades debido a la economía de escala.
• Fabricante – Los principales proveedores globales ofrecen precios más competitivos.
• Geografía – Los precios varían en las diferentes regiones del mundo.

Almacenamiento y manipulación de polvo de niobio

El polvo de niobio requiere almacenamiento y manipulación controlados para:

• Evite la exposición al aire y la humedad para minimizar la oxidación.
• Evite los riesgos de ignición y explosión debido al polvo fino.
• Utilice ventilación y protección respiratoria adecuadas durante la manipulación.
• Siga las precauciones en la Hoja de datos de seguridad del proveedor.
• Guarde los contenedores sellados en un lugar fresco y seco, lejos de productos incompatibles.

Se deben utilizar cajas de guantes de gas inerte, una conexión a tierra adecuada y equipo de protección personal al manipular polvo de niobio.

Inspección y prueba de polvo de niobio

Normalmente se realizan las siguientes inspecciones y pruebas con polvo de niobio:

• Análisis químico – Técnicas de plasma acoplado inductivamente o de fluorescencia de rayos X utilizadas para comprobar la composición y la pureza.
• Pruebas de tamaño de partículas – Realizado según norma ASTM B822 mediante técnica de difracción láser.
• Morfología – Microscopía electrónica de barrido utilizada para determinar la forma y el área de superficie.
• Área superficial específica – Método de absorción de gas BET utilizado para medir la superficie por unidad de masa.
• Pruebas de impurezas – ICP-MS utilizado para cuantificar niveles de tantalio, oxígeno, nitrógeno y otras impurezas.
• Flujo de polvo – Probado utilizando caudalímetro Hall según norma ASTM B213.

Comparación de polvo de niobio y tantalio

Los polvos de niobio y tantalio son dos polvos de metales refractarios similares en comparación:

El tantalio tiene mayor densidad, punto de fusión y mejor resistencia a la oxidación, pero es más caro que el niobio.

Preguntas frecuentes sobre el polvo de niobio

P: ¿Cómo se produce el polvo de niobio?

R: Los principales métodos de producción de polvo de niobio son la hidruración-deshidratación, la reducción calciotérmica, la electrólisis y la reducción de carbono de fuentes de óxido de niobio.

P: ¿Para qué se utiliza el polvo de niobio?

R: Las principales aplicaciones del polvo de niobio incluyen electrónica, aleaciones metálicas, recubrimientos, industria química, soldadura, pirotecnia y superconductores.

P: ¿Cuál es el tamaño típico de polvo de niobio para recubrimientos por pulverización térmica?

R: Para los procesos de pulverización térmica, el polvo de niobio se utiliza normalmente en rangos de tamaño de partículas de 45 a 150 micrones. El polvo más fino puede provocar problemas de oxidación.

P: ¿El polvo de niobio es inflamable o explosivo?

R: Sí, al igual que otros metales finamente divididos, el polvo de niobio puede ser potencialmente inflamable o explosivo. Se necesitan precauciones adecuadas para una manipulación y almacenamiento seguros.

P: ¿Dónde puedo comprar polvo de niobio de alta pureza para aplicaciones superconductoras?

R: El polvo de niobio de pureza ultra alta (99.99%) adecuado para aplicaciones superconductoras se puede adquirir de los principales proveedores, incluidos HC Starck, CBMM y ESPI Metals.