Niob (Nb), chemisches Element, feuerfestes Metall der Gruppe 5 (Vb) des Periodensystems, verwendet in Legierungen, Werkzeugen und Matrizen sowie supraleitenden Magneten. Niob ist in Erzen und Eigenschaften eng mit Tantal verbunden.
Artem Topchiy
Aufgrund der großen chemischen Ähnlichkeit von Niob und Tantal war die Feststellung der individuellen Identität der beiden Elemente sehr schwierig. Niob wurde erstmals (1801) in einer Erzprobe aus Connecticut vom englischen Chemiker Charles Hatchett entdeckt, der das Element Columbium zu Ehren des Herkunftslandes nannte, wobei Columbia ein Synonym für die Vereinigten Staaten ist. 1844 entdeckte ein deutscher Chemiker, Heinrich Rose, was er als neues Element zusammen mit Tantal ansah, und nannte es Niob nach Niobe, der mythologischen Göttin, die die Tochter von Tantalus war. Nach erheblichen Kontroversen wurde entschieden, dass Columbium und Niob das gleiche Element sind. Schließlich wurde eine internationale Vereinbarung (um 1950) getroffen, den Namen Niob anzunehmen, obwohl Columbium in der metallurgischen Industrie der USA fortbesteht.
Niob kommt in der Erdkruste etwa zehnmal häufiger vor als Tantal. Niob, das in der Erdkruste häufiger als Blei und weniger häufig als Kupfer vorkommt, kommt bis auf relativ wenige Mineralien dispergiert vor. Von diesen Mineralien ist die Columbit-Tantalit-Reihe, in der Columbit (FeNb2O6) und Tantalit (FeTa2O6) in sehr variablen Verhältnissen vorkommen, die wichtigste kommerzielle Quelle. Pyrochlor, ein Calcium-Natrium-Niobat, ist auch die wichtigste kommerzielle Quelle. Natürliches Niob tritt vollständig als stabiles Isotop Niob-93 auf.
Die Herstellungsverfahren für Niob sind komplex, wobei das Hauptproblem die Trennung von Tantal ist. Die Trennung von Tantal erfolgt bei Bedarf durch Lösungsmittelextraktion in einem Flüssig-Flüssig-Verfahren. Das Niob wird dann ausgefällt und zu Niobpentoxid geröstet, das durch metallotherme und hydrierende Prozesse zu Niobpulver reduziert wird. Das Pulver wird durch Elektronenstrahlschmelzen verfestigt und weiter gereinigt. Das Vakuumsintern von Pulver wird auch zur Verfestigung verwendet. Niob kann auch entweder durch Elektrolyse von geschmolzenen Salzen oder durch Reduktion von Fluorkomplexen mit einem sehr reaktiven Metall wie Natrium erhalten werden. (Informationen zum Mining, zur Wiederherstellung und zu den Anwendungen von Niob finden Sie unter Niobverarbeitung.)
Das reine Metall ist weich und duktil. es sieht aus wie Stahl oder, wenn es poliert ist, wie Platin. Obwohl Niob eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweist, ist es oberhalb von etwa 400 ° C (750 ° F) anfällig für Oxidation. Niob kann am besten in einer Mischung aus Salpetersäure und Flusssäure gelöst werden. Mit Eisen vollständig mischbar, wird es einigen rostfreien Stählen in Form von Ferroniobium zugesetzt, um Stabilität beim Schweißen oder Erhitzen zu gewährleisten. Niob wird als Hauptlegierungselement in Superlegierungen auf Nickelbasis und als geringfügiger, aber wichtiger Zusatz zu hochfesten, niedriglegierten Stählen verwendet. Aufgrund seiner Verträglichkeit mit Uran, seiner Korrosionsbeständigkeit durch geschmolzene Alkalimetallkühlmittel und seines geringen thermischen Neutronenquerschnitts wurde es allein oder mit Zirkonium in Ummantelungen für Kernreaktorkerne legiert. Hartmetalle, die als Heißpresswerkzeuge und Schneidwerkzeuge verwendet werden, werden durch das Vorhandensein von Niob härter und widerstandsfähiger gegen Stöße und Erosion. Niob ist nützlich beim Aufbau von kryogenen (Niedertemperatur-) elektronischen Geräten mit geringem Stromverbrauch. Niob-Zinn (Nb3Sn) ist ein Supraleiter unter 18,45 Kelvin (K) und Niobmetall selbst unter 9,15 K. Niobverbindungen sind von relativ geringer Bedeutung. Diejenigen, die in der Natur gefunden werden, haben die Oxidationsstufe +5, es wurden jedoch Verbindungen mit niedrigeren Oxidationsstufen (+2 bis +4) hergestellt. Vierfach geladenes Niob, beispielsweise in Form des Carbids NbC, wird zur Herstellung von Hartmetallen verwendet