니오븀 (Nb), 화학 원소, 주기율표 그룹 5 (Vb)의 내화 금속, 합금, 공구 및 다이, 초전도 자석에 사용됩니다. 니오븀은 광석 및 속성의 탄탈륨과 밀접한 관련이 있습니다.
Artem Topchiy
니오븀과 탄탈륨의 화학적 유사성이 매우 크기 때문에 두 요소의 개별 정체성을 확립하는 것이 매우 어려웠습니다. 니오븀은 영국의 화학자 찰스 해체 트 (Charles Hatchett)에 의해 코네티컷의 광석 샘플에서 처음 발견되었습니다 (1801 년). 그는 원산지 국가를 기리기 위해 컬럼비아를 미국의 동의어라고 불렀습니다. 1844 년 독일의 화학자 하인리히 로즈 (Heinrich Rose)는 탄탈륨과 함께 발생하는 새로운 요소로 간주되는 것을 발견하고 탄탈 루스의 딸인 신화 여신 니오베의 이름을 따서 니오븀이라고 명명했습니다. 상당한 논란 끝에 콜 럼븀과 니오븀이 같은 원소라는 것이 결정되었습니다. 결국 콜 럼븀은 미국 야금 산업에서 지속되었지만 니오븀이라는 이름을 채택하기위한 국제적 합의 (약 1950 년)에 도달했습니다.
니오븀은 탄탈보다 지구의 지각에 약 10 배 더 풍부합니다. 납보다 풍부하고 지각에서 구리보다 덜 풍부한 니오븀은 상대적으로 적은 광물을 제외하고는 분산되어 발생합니다. 이러한 광물 중에서 콜럼 바이트 (FeNb2O6)와 탄탈 라이트 (FeTa2O6)가 매우 가변적 인 비율로 발생하는 콜럼 바이트-탄탈 라이트 계열이 주요 상업적 공급원입니다. 칼슘 나트륨 니오 베이트 인 Pyrochlore도 주요 상업적 공급원입니다. 천연 니오븀은 전적으로 안정한 동위 원소 인 니오븀 -93으로 발생합니다.
니오븀의 생산 절차는 복잡하며 주요 문제는 탄탈과 분리된다는 것입니다. 필요한 경우 탄탈로부터 분리는 액체-액체 공정에서 용매 추출에 의해 이루어집니다. 그런 다음 니오븀은 침전되고 오산화 니오븀으로 로스팅되며, 금속 열과 수화 공정을 통해 니오븀 분말로 환원됩니다. 분말은 전자빔 용융에 의해 추가로 통합되고 정제됩니다. 분말의 진공 소결도 통합에 사용됩니다. 니오븀은 또한 융합 된 염의 전기 분해 또는 나트륨과 같은 반응성이 매우 높은 금속으로 플루오르 착물을 환원시켜 얻을 수 있습니다. (니오븀 채굴, 회수 및 적용에 대한 정보는 니오븀 처리를 참조하십시오.)
순금속은 부드럽고 연성입니다. 강철처럼 보이거나 광택을 내면 백금처럼 보입니다. 내식성이 우수하지만 니오븀은 약 400 ° C (750 ° F) 이상에서 산화되기 쉽습니다. 니오븀은 질산과 불산의 혼합물에 가장 잘 용해 될 수 있습니다. 철과 완전히 혼합 될 수 있으며 일부 스테인리스 강에 페로 니오븀 형태로 첨가되어 용접 또는 가열 안정성을 제공합니다. 니오븀은 니켈 기반 초합금의 주요 합금 원소로 사용되며, 고강도 저 합금강의 중요하지 않지만 중요한 첨가제로 사용됩니다. 우라늄과의 호환성, 용융 알칼리 금속 냉각제에 의한 부식 저항성 및 낮은 열 중성자 단면적 때문에 원자로 노심의 피복재에 단독으로 사용되거나 지르코늄과 합금되어 사용되었습니다. 열간 압착 다이 및 절삭 공구로 사용되는 초경합금은 니오븀의 존재로 인해 더 단단하고 충격과 침식에 더 강합니다. 니오븀은 저전력 소비의 극저온 (저온) 전자 장치를 만드는 데 유용합니다. 니오븀-주석 (Nb3Sn)은 18.45 켈빈 (K) 미만의 초전도체이고 니오브 금속 자체는 9.15K 미만입니다.
니오븀 화합물은 상대적으로 중요하지 않습니다. 자연에서 발견되는 것들은 +5 산화 상태를 가지지 만, 더 낮은 산화 상태 (+2에서 +4)의 화합물이 준비되었습니다. 예를 들어 4 배로 충전 된 니오븀 (NbC)은 초경합금을 만드는 데 사용됩니다.