چه سطوح خلوص نیوبیم برای مصارف صنعتی موجود است؟

درجه خلوص استاندارد مورد استفاده در نیوبیوم تجاری

خلوص نیوبیم یک عدد ثابت نیست. تولیدکنندگان فلز را بر اساس نحوه تصفیه، ذوب و ریخته گری مجدد سنگ معدن درجه بندی می کنند و هر عیار با دسته ای از خریداران مطابقت داده می شود. جدول زیر سطوحی را که معمولاً توسط سازندگان فلز نیوبیوم نقل شده و معمولاً برای چه چیزی بسته بندی می شوند، نشان می دهد.

اکثر سفارشات صنعتی روزانه در 99.9 درصد یا 99.99 درصد قرار دارند، زیرا این دو گرید قبلاً الزامات ذوب آلیاژ و تولید نیمه هادی عمومی را برآورده می کنند. طبقات 5N، 6N، و 7N بر اساس سفارشی تولید می شوند و به مراحل پالایش اضافی مانند ذوب پرتو الکترونی و خالص سازی ناحیه نیاز دارند، بنابراین زمان سرب و حداقل مقادیر سفارش معمولا طولانی تر است.

چگونه سطح خلوص کاربرد مناسب را تعیین می کند

انتخاب درجه خلوص واقعاً یک سؤال است که برنامه چه ناخالصی هایی را می تواند تحمل کند. یک افزودنی فولادی می تواند اکسیژن و آهن را بدون هیچ گونه جریمه عملکردی حمل کند، در حالی که یک حفره فرکانس رادیویی ابررسانا نمی تواند. نکات زیر به طور خلاصه نحوه نگاشت خلوص بر روی موارد استفاده واقعی را نشان می دهد.

• 99.9٪ نیوبیم ذوب شده است برای ذوب آلیاژ مناسب است، جایی که نیوبیم در سوپرآلیاژهای با دمای بالا یا فولادهای ویژه مخلوط می شود و اثرات رقیق سازی سطوح ناخالصی کوچک را بی ربط می کند.
• 99.99% شمش نیوبیم تولید نیمه هادی های عمومی و کار مواد ابررسانا را پوشش می دهد، جایی که محتوای اکسیژن و کربن باید کنترل شود، اما نیازی به حذف نیست.
• 5N و بالاتر برای تبخیر مواد، اهداف کندوپاش و سیم آهنربای ابررسانا، که در آن مقاومت سطح و یکنواختی دانه به طور مستقیم بر عملکرد دستگاه تأثیر می گذارد، ضروری می شود.
• 7N با خلوص فوق العاده بالا برای کاربردهای تحقیقاتی و مواد سوپرآلیاژی اختصاصی است که در آن حتی ناخالصی‌ها به ازای هر میلیارد می‌توانند رفتار الکتریکی یا مغناطیسی را تغییر دهند.

محدوده محصول از یک تولید کننده فلزات با خلوص بالا

فراتر از نیوبیوم، تولیدکنندگانی که به عنوان تامین کننده فلزات درجه نیمه هادی فعالیت می کنند، معمولاً خط موازی محصولات تیتانیوم، کبالت، مس و تانتالیوم را در باندهای خلوص قابل مقایسه نگه می دارند، زیرا بسیاری از مشتریان مشابه چندین فلز را برای یک خط تولید خریداری می کنند. یک خانواده محصول نماینده به شکل زیر است:

خط تولید فلز با خلوص فوق العاده بالا

شکل‌های انتخابی نیوبیم و فلز همراه که تحت کنترل خلوص 5N تا 7N تولید می‌شوند، به صورت شمش، کریستال، هدف و ذوب ذوب شده برای تولید نیمه‌رسانا، ابررسانا و سوپرآلیاژ عرضه می‌شوند.

شمش نیوبیم

درجه نیمه هادی

نیوبیم ذوب شده

ذوب آلیاژ

هدف کندوپاش تیتانیوم

هدف sputtering

کریستال تیتانیوم

نیمه هادی

شمش کبالت

مواد سوپرآلیاژی

فرآیندهای تولید پشت نیوبیم 5 تا 7 نیوتن

رسیدن به خلوص 5N و فراتر از آن به بیش از یک ذوب نیاز دارد. تولیدکنندگان عموماً ذوب پرتوهای الکترونی خلاء را با پالایش منطقه ترکیب می‌کنند و این فرآیند را در چندین پاس تکرار می‌کنند تا اکسیژن، تانتالیوم و گازهای بینابینی را که فلزات نقطه ذوب پایین‌تری مانند نیوبیوم نگه دارند، خارج کنند. هر 9 درجه خلوص اضافی معمولاً به یک چرخه کوره اختصاصی نیاز دارد، به همین دلیل است که مواد 7N به‌جای ذخیره‌سازی فله به عنوان سفارش سفارشی ذکر می‌شوند. خلوص ثابت از دسته ای به دسته دیگر نیز به آزمایش داخلی بستگی دارد، زیرا تجزیه و تحلیل طیف نگاری و همجوشی گاز تأیید می کند که گواهی 6N یا 7N ادعا شده در واقع با شمش تحویلی مطابقت دارد.

انتخاب یک تامین کننده فلزات درجه نیمه هادی

هنگام تهیه نیوبیوم برای کاربردهای سخت، خلوص روی کاغذ تنها بخشی از تصمیم است. چند بررسی عملی به تأیید این امر کمک می کند که یک تامین کننده می تواند به طور مداوم درجه اعلام شده را ارائه دهد:

• درخواست گواهی تجزیه و تحلیل برای دسته خاص، نه یک برگه محصول عمومی، زیرا خلوص می تواند بین دوره های تولید متفاوت باشد.
• حداکثر ابعاد و وزن شمش را در برابر تجهیزات فرآیند خود تأیید کنید، زیرا نیوبیوم درجه نیمه هادی اغلب در اندازه های تا 400 میلی متر و دسته های 2 تنی عرضه می شود.
• در مورد استانداردهای بسته بندی بپرسید، زیرا فلز با خلوص فوق العاده بالا در طول حمل و نقل به اکسیداسیون و رطوبت حساس است و معمولاً در فیلم کششی پیچیده می شود یا با پنبه مروارید یا بالشتک PEF در داخل جعبه های چوبی مهر و موم می شود.
• بررسی کنید که آیا تامین کننده اهداف کندوپاش و مواد تبخیر مرتبط را نیز تولید می کند، که نشان دهنده کنترل فرآیند گسترده تر در محدوده خلوص کامل است.

بسته بندی و تایید کیفیت برای فلزات با خلوص فوق العاده بالا

خلوصی که در کوره به دست می‌آید در صورت ناکافی بودن بسته‌بندی همچنان می‌تواند در حمل و نقل از بین برود. روش استاندارد برای نیوبیم 99.99 درصد و بالاتر شامل بسته بندی فیلم کششی، جعبه های چوبی صادراتی و درج های پنبه یا فوم مروارید برای جلوگیری از آسیب تماس با سطح است. برای 99.9 درصد مواد ذوب شده برای تولید آلیاژ، کیسه های پلاستیکی مهر و موم شده در بشکه های 50 کیلوگرمی معمولاً کافی است، زیرا فلز قبل از استفاده دوباره ذوب می شود. خریدارانی که یک تامین کننده را ارزیابی می کنند باید بخواهند که هم روش بسته بندی و هم گزارش آزمایش خلوص را با هم ببینند، زیرا یکی بدون دیگری شکافی در قابلیت ردیابی ایجاد می کند.

از نظر عملی، اکثر خریداران صنعتی به طور پیش فرض نیازی به دستیابی به مواد 7N ندارند. تطبیق درجه با کاربرد، از 99.9 درصد ذوب ذوب تا اشکال 5N، 6N، و 7N با خلوص فوق العاده بالا، هزینه های مواد را متناسب با الزامات عملکرد واقعی نگه می دارد، در حالی که هنوز استانداردهایی را دارد که تقاضای تولید نیمه هادی، ابررسانا و سوپرآلیاژ دارد.