Хімічний елемент, названий на честь античної Ниоби - жінки, яка насмілилася сміятися над богами і поплатився за це смертю своїх дітей. Ніобій уособлює перехід людства від промислового виробництва до цифрового; від парових локомотивів до ракетних носіїв; від вугільних теплостанций до ядерної енергетики. У світі ціна ніобію за грам досить висока, також як і попит на нього. Більшість останніх досягнень науки тісно пов'язані з використанням цього металу.
Ціна на ніобій за грам
Так як основні способи використання ніобію пов'язані з ядерною і космічною програмами, його відносять до групи стратегічних матеріалів. Переробка набагато вигідніше у фінансовому плані, ніж освоєння і видобуток нових руд, що робить ніобій затребуваним на ринку вторинного металу.
Значення ціни на нього визначається декількома факторами:
- Чистота металу. Чим більше сторонніх домішок, тим нижче ціна.
- Форма поставки.
- Обсяг поставки. Прямо пропорційний цінами на метал.
- Місцезнаходження пункту прийому брухту. Кожен регіон має різну потребу в ніобії і, відповідно, ціна на нього.
- Наявність в складі рідкісних металів. Сплави, що містять такі елементи як тантал, вольфрам, молібден, вище в ціні.
- Значення котирувань на світових біржах. Саме ці значення є базовими при установці ціни.
Орієнтовний огляд за цінами в Москві:
- Ніобій НБ-2. Ціна варіюється в межах 420-450 руб. за кг.
- Ниобиевая стружка. 500-510 руб. за кг.
- Штабик ніобію НБШ00. Відрізняється підвищеними цінами через нікчемного змісту домішок. 490-500 руб. за кг.
- Ніобієві штабик НБШ-0. 450-460 руб. за кг.
- Ніобій НБ-1 у вигляді прутка. Ціна становить 450-480 руб. за кг.
Незважаючи на високу вартість попит на ніобій в світі продовжує зростати. Відбувається це через величезних можливостей його в застосуванні і дефіциту металу. На 10 тонн землі припадає лише 18 грамів ніобію.
Наукове співтовариство продовжує роботу з пошуку і розробці замінника настільки дорогого матеріалу. Але до сих пір конкретного результату в цьому не отримала. А це означає, що найближчим часом падіння ніобію в ціні не передбачається.
Для регулювання ціни і збільшення швидкості товарообігу передбачені наступні категорії на вироби з ніобію:
- Ніобієві злитки. Їх розмір і вага нормується ГОСТом 16099-70. Залежно від чистоти металу підрозділяються на 3 марки: ніобій НБ-1, ніобій НБ-2 і, відповідно, ніобій НБ-3.
- Ніобієві штабик. Відрізняється більш високим відсотком вмісту сторонніх домішок.
- Ниобиевая фольга. Виготовляється товщиною до 0,01 мм.
- Ніобієві пруток. Згідно ТУ 48-4-241-73 поставляється марками НбП1 і НбП2.
Фізичні властивості ніобію
Метал сірого кольору з білим відтінком. Відноситься до групи тугоплавких сплавів. Температура плавлення становить 2500 ° С. Точка кипіння 4927 ° С. Відрізняється підвищеним значенням жаростійкості. Не втрачає своїх властивостей при температурах роботи понад 900 ºС. 
Механічні характеристики також знаходяться на високому рівні. Щільність становить 8570 кг / м3 при аналогічному показнику стали 7850 кг / м3. Стійкий до роботи як при динамічних навантаженнях, так і циклічних. Межа міцності на розрив - 34,2 кг / мм2. Володіє високою пластичністю. Коефіцієнт відносного подовження варіюється межах 19-21%, що дозволяє отримувати з нього листовий прокат ніобію товщиною до 0,1 мм.
Твердість пов'язана з чистотою металу від шкідливих домішок і підвищується зі збільшенням їх в складі. Чистий ніобій має 450 одиниць шкали твердості по Бринеллю.
Ніобій добре піддається обробці тиском при температурах нижче -30 ºС і погано різанням.
Теплопровідність істотно не змінюється при великих коливаннях температури. Наприклад, при 20 ºС вона становить 51,4 вт / (м К), а при 620 С підвищується всього на 4 одиниці. Ніобій конкурує в електропровідності з такими елементами як мідь і алюміній. Електроопір - 153,2 ном м. Відноситься до категорії надпровідних матеріалів. Температура, при якій сплав переходить в режим надпровідника, становить 9,171 К.
Вкрай стійкий до впливу кислого середовища. Такі поширені кислоти як сірчана, соляна, ортофосфорна, азотна ніяк не впливають на його хімічну структуру.
При температурах понад 250 ºС ніобій починає активно окислюватися киснем, а також вступати в хімічні реакції з молекулами водню і азоту. Дані процеси збільшують крихкість металу, тим самим знижуючи його міцність.
- Не відноситься до алергенним матеріалами. Впроваджений в тіло людини, він не викликає реакції відторгнення організмом.
- Є металом першої групи зварюваності. Зварні шви виходять щільними і не вимагають підготовчих операцій. Стійкі до утворення тріщин.
різновиди сплавів
За значенням механічних властивостей в умовах підвищених температур ніобієві сплави підрозділяються:
- Низькоміцні. Працюють в межах 1100-1150 ° С. Мають простим набором легуючих елементів. В основному сюди відноситься цирконій , Титан, тантал, ванадій , гафній . Міцність становить 18-24 кг / мм2. Після переходу критичного температурного порога вона різко падає і стає аналогічною чистому ніобію. Основна перевага - високі пластичні властивості при температурах до 30 ºС і добре обробляється тиском.
- Среднепрочние. Їх робоча температура знаходиться в межах 1200-1250 ° С. Крім перерахованих вище легуючих елементів містять домішки вольфраму, молібдену, танталу. Основне призначення даних добавок - збереження механічних властивостей при збільшенні температури. Володіють помірною пластичністю і добре обробляються тиском. Яскравим прикладом сплаву служить ніобій 5ВМЦ.
- Сплави високої міцності. Використовуються при температурах до 1300 ° С. При короткочасному впливі до 1500 ºС. Відрізняються хімічним складом більш високої складності. На 25% складаються з добавок, основна частка яких припадає на вольфрам і молібден. Деякі види даних сплавів відрізняються підвищеним вмістом вуглецю, що позитивно впливає на значення їх жароміцності. Головним недоліком високоміцного ніобію є низька пластичність, яка ускладнює проведення технологічної обробки. І, відповідно, отримання виробничих напівфабрикатів.
Слід врахувати, що перераховані вище категорії мають умовний характер і дають лише загальне уявлення про спосіб застосування того чи іншого сплаву.
Також слід згадати про таких з'єднаннях як фероніобій і оксид ніобію.
Феррониобий є з'єднанням ніобію із залізом, де вміст останнього знаходиться на рівні 50%. Крім основних елементів він включає в себе соті частки титану, сірки, фосфору, кремнію, вуглецю. Точне процентне співвідношення елементів нормується ГОСТом 16773-2003.
Пентаксід ніобію - кристалічний порошок білого кольору. Не схильний до розчинення в кислоті і воді. Проводиться методом спалювання ніобію в середовищі кисню. Повністю аморфний. Температура плавлення 1500 ° С.
застосування ніобію
Всі перераховані вище властивості роблять метал вкрай затребуваним в різного роду галузей виробництва. Серед безлічі способів його застосування виділяють наступні позиції:
- Використання в металурги у вигляді легуючого елемента. Причому ніобієм легируют як чорні, так і кольорові метали. Наприклад, додавання всього 0,02% його до складу нержавіючої стали 12Х18Н10Т збільшує її зносостійкість на 50%. Покращений ніобієм (0,04%) алюміній стає повністю несприйнятливий до лугу. На мідь ніобій діє як гарт на сталь, збільшуючи її механічні властивості на порядок. Відзначимо, що ніобієм легируют навіть уран.
- Пентооксід ніобію є основним компонентом при виготовленні особливо вогнетривкої кераміки. Також йому знайшли застосування в оборонній промисловості: броньовані стекла військової техніки, оптика з великим кутом заломлення та інше.
- Феррониобий використовується для легування сталей. Основне його завдання - це збільшення коррозіоностойкой.
- В електротехніці застосовують для виготовлення конденсаторів і токовипрямітелей. Такі конденсатори відрізняються підвищеною місткістю і опором ізоляції, малими розмірами.
- Широким застосуванням користуються сполуки кремнію і германію з ніобієм в області електроніки. З них виготовляють надпроводяться соленоїди і елементи генераторів струму.
- В ядерній енергетиці служить матеріалом захисної обшивки термоядерних уранових реакторів. Таке застосування зумовлено інертністю ніобію до урану при температурах до 900 ° С, яке дозволяє істотно економити ядерне паливо.
- Сплав 5ВМЦ застосовують в аерокосмічній галузі при конструюванні відповідальних деталей термореактивних двигунів. Зокрема, застосування 5ВМЦ при виготовленні лопаток газових турбін, сприяє збільшенню їх довговічності.
- Карбід вольфраму є компонентом твердих сплавів, які в машинобудуванні застосовуються як ріжучий інструмент.
- Завдяки своїй корозійної стійкості і високої пластичності ніобій знайшов застосування в апаратурі і приладах хімічної промисловості.
Оцініть статтю:
Рейтинг: 3/5 - 2 голосів