רצועת ניוביום: ייצור, מאפיינים, יישום

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

ניוביום הוא יסוד כימי עם 41 מספרים סידוריים. הוא התגלה לראשונה בתחילת המאה ה-19, אך הכרתו התעכב ב-150 שנה. רק בשנת 1950, על פי החלטת האיגוד הבינלאומי לכימיה יישומית ותיאורטית, לאטום הוקצה תא משלו במערכת המחזורית של מנדלייב.

כדי להשתמש בסגולות השימושיות של האלמנט בתעשייה, מייצרים ממנו פס ניוביום. כשלעצמו, אין לו שום דבר ייחודי. הפוטנציאל המלא שלו מתגלה בעת יצירת סגסוגות, פתרונות והרכבים אחרים.

כריית ניוביום

העשרת עפרות ניוביום היא תהליך מורכב ויקר מאוד. הסיבה לכך היא שתכולתו בטון אחד של סלע אינו עולה על 24 גרם. בנוסף, קשה מאוד להבחין בין היסוד לבין טנטלום בשל תכונות כימיות דומות.

בתנאים טבעיים, הוא מתרחש רק בצורה מפוזרת - בסלעים ובגבישים דליקים, כמו גם בהרכב של כמה מינרלים - פירוכלור, לופריט, קולומביט-טנטליט. אלמנט זה של הטבלה המחזורית נכרה בעיקר מהציגו תרכובות. ייצור הניוביום מורכב משלושה שלבים:

1. חקור סלע עם תכולה גבוהה של ניוביום.
2. הפרדת ניוביום מטנטלום, קבלת התרכובות הטהורות שלהם.
3. שיקום וטיהור של מתכת וסגסוגותיה מפני זיהומים.

מחזור הייצור מבוסס על תהליכים תרמיים בטמפרטורה גבוהה באמצעות אלומיניום, נתרן או פחמן. רצועות ניוביום ישירות מתקבלות על ידי לחיצה על האבקה, סינטר אבקת "קוביות" בוואקום, וכן המסת קשת קרן חשמלית.

נכסים שימושיים

בשל המאפיינים הבולטים שלו, ניוביום משמש בתעשיות רבות. כדי להקל על תהליך החדרת היסוד לנוסחת הרכב הבסיס, מיוצרים מוצרים מגולגלים שונים, כולל רצועת ניוביום. החומר הפעיל העיקרי במקרה זה הוא ניוביום קרביד, בעל השפעה מועילה על התכונות המכניות של חומרים.

צריך רק 200 גרם ניוביום כדי לסגג טון אחד של פלדה. הסגסוגת המתקבלת נבדלת על ידי קשיות וגמישות גבוהים, שבירות נמוכה ועמידות טובה יותר בפני קורוזיה. היסוד משמש גם להגנה על מתכות לא ברזליות, במיוחד אלומיניום, מפני אלקליות וחומצות.

שימוש בניוביום

רצועת ניוביום משמשת לרוב כתוסף סגסוגת ביצירת סגסוגות הן ממתכות לא ברזליות והן ממתכות ברזליות. תחומי היישום העיקריים של ניוביום הם מדעי הטילים, הנדסת רדיו ואלקטרוניקה, כימיקליםהנדסת מכשירים, הנדסת תעופה וחלל.

השימוש בניוביום מתכתי, או טהור, נובע ממספר תכונות שימושיות שלו. ביניהם בולטים עקשן, עמידות בפני קורוזיה, היכולת להגביר את עמידות החומרים בחום ויכולת ההולכה שלהם.

האיכות הייחודית שיש לרצועת הניוביום היא כמעט אפס אינטראקציה עם איזוטופים של אורניום בטמפרטורות של עד 1100 מעלות צלזיוס. יתר על כן, לאטום יש רדיואקטיביות מלאכותית נמוכה. כל זה מאפשר להשתמש בו להגנה על כורים גרעיניים, כמו גם על מיכלים לאחסון דלק רדיואקטיבי מושקע.

מוצרי ניוביום

מוצרי ניוביום מתכת משמשים בעיקר כדי לענות על הצרכים של התעשייה הגרעינית. כאן מתקבלות ממנו קונכיות ליסודות דלק אורניום ופלוטוניום, מיכלים לאחסון מתכות נוזליות, פסולת רדיואקטיבית.

מוצרי ניוביום משמשים ליצירת ציוד מחשוב כבד. בעזרתו, ההתנגדות של מוליכים מצטמצמת, ובכך מקבלים קריוטרונים - רכיבי מחשב בעלי מוליכות גבוהה. באוסטריה השתמשו בסגסוגת של כסף וניוביום להטבעת מטבעות אספנות.