鈮，化學符號Nb，是一種帶光澤的灰色金屬，具有順磁性，原子序數41，原子量92.90638，屬于元素周期表上的ⅤB族。1801年英國C.哈切特從鈮鐵礦中分離出一種新元素的氧化物，并命名該元素為columbium(中譯名鈳)。熔點2468℃，沸點4742℃，密度8.57g/cm³。高純度鈮金屬的延展性較高，但會隨雜質含量的增加而變硬。鈮對于熱中子的捕獲截面很低，因此在核工業上有相當的用處。

　　鈮在低溫狀態下會呈現超導體性質。在標準大氣壓力下，它的臨界溫度為9.2K，是所有單質超導體中最高的。其磁穿透深度也是所有元素中最高的。鈮是三種單質第II類超導體之一，其他兩種分別為釩和锝。鈮金屬的純度會大大影響其超導性質。鈮對于熱中子的捕獲截面很低，因此在核工業上有相當的用處。

　　室溫下鈮在空氣中穩定，在氧氣中紅熱時也不被完全氧化，高溫下與硫、氮、碳直接化合，能與鈦、鋯、鉿、鎢形成合金。不與無機酸或堿作用，也不溶于王水，但可溶于氫氟酸。鈮的氧化態為-1、+ 2、+3、+4和+5，其中以+5價化合物最穩定。

　　鈮金屬室溫下在空氣中是極其穩定的，不與空氣作用。雖然它在單質狀態下的熔點較高(2,468°C)，但其密度卻比其他難熔金屬低。鈮還能抵御各種侵蝕，并能形成介電氧化層。

　　鈮的電正性比位于其左邊的鋯元素低。其原子大小和位于其下方的鉭元素原子幾乎相同，這是鑭系收縮效應所造成的。這使得鈮的化學性質與鉭非常相近。雖然它的抗腐蝕性沒有鉭這么高，但是它價格低，也為常見，所以在要求較低的情況下常用以代替鉭，例如作化工廠化學物槽內涂層物料。

　　鈮粉，金屬鈮的粉末，在其表面生成的致密氧化膜具有單向導電的閥金屬性質。其氧化物氧化鈮Nb2O5為白色粉末，純度可達99.999%，用于生產高純鈮酸鋰晶體和特種光學玻璃添加劑。這種陽極氧化膜的化學性能穩定、電阻率高、漏電流小、介電常數大。電容器用鈮粉電性能比電容為3300～3600μF·V/g，漏電流值為1×10-3μA/(μF·V)。采用還原-氫化法、鈉還原法等制取。用于制造電解電容器及步話機和一般工業電器設備。

　　鈮的制取

　　金屬鈮可用電解熔融的七氟鈮酸鉀制取，也可用金屬鈉還原七氟鈮酸鉀或金屬鋁還原五氧化二鈮制取。純鈮在電子管中用于除去殘留氣體，鋼中摻鈮能提高鋼在高溫時的抗氧化性，改善鋼的焊接性能。鈮還用于制造高溫金屬陶瓷。

　　開采所得的礦石要經過分離過程，使五氧化二鉭(Ta2O5)和五氧化二鈮(Nb2O5)從其他礦物中脫離出來。加工過程的首個步驟是與氫氟酸反應：

　　Ta2O5+ 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O

　　Nb2O5+ 10 HF → 2 H2[NbOF5] + 3 H2O

　　讓-夏爾·加利薩·德馬里尼亞發明了產業規模的分離方法，利用了鈮和鉭的氟化物配合物所擁有的水溶性差異。新的方法則使用類似環己酮的有機溶劑把氟化物從水溶液中萃取出來，再用水將鈮和鉭的配合物從有機溶劑中分別提取。加入氟化鉀能使鈮沉淀成氟化鉀配合物，而加入氨則可沉淀出五氧化二鈮：

　　H2[NbOF5] + 2 KF → K2[NbOF5]↓ + 2 HF

　　然后：

　　2 H2[NbOF5] + 10 NH4OH → Nb2O5↓ + 10 NH4F + 7 H2O

　　從化合物到金屬態的還原方法有幾種。一是對K2[NbOF5]和氯化鈉的熔融混合物進行電解，二是用鈉對氟化鈮進行還原。這種方法所得出的鈮金屬具有較高的純度。在大規模生產中，則一般使用氫或碳對Nb2O5進行還原。另一種方法利用鋁熱反應，其中氧化鐵和氧化鈮與鋁反應：

　　3 Nb2O5+ Fe2O3+ 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al2O3

　　少量類似硝酸鈉的氧化添加劑可以加強以上反應。這樣會產生氧化鋁和鈮鐵合金，后者可用于鋼鐵生產。鈮鐵一般含有60%至70%的鈮。如不加入氧化鐵，鋁熱反應會產生鈮金屬，不過要經純化過程才可制成具超導性質的高純度鈮合金。世界最大的兩家鈮經銷商所用的方法是真空電子束熔煉。

　　鈮的應用

　　超導應用

　　具有超導性能的元素不少，鈮是其中臨界溫度最高的一種。而用鈮制造的合金，臨界溫度高達絕對溫度十八點五到二十一度，是目前最重要的超導材料。

　　高溫合金

　　世界上很大一部份鈮以純金屬態或以高純度鈮鐵和鈮鎳合金的形態，用于生產鎳、鉻和鐵基高溫合金。這些合金可用于噴射引擎、燃氣渦輪發動機、火箭組件、渦輪增壓器和耐熱燃燒器材。鈮在高溫合金的晶粒結構中會形成γ''相態。這類合金一般含有最高6.5%的鈮。Inconel 718合金是其中一種含鈮鎳基合金，各元素含量分別為：鎳50%、鉻18.6%、鐵18.5%、鈮5%、鉬3.1%、鈦0.9%以及鋁0.4%。應用包括作為高端機體材料，如曾用于雙子座計劃。

　　C-103是一種鈮合金，它含有89%的鈮、10%的鉿和1%的鈦，可用于液態火箭推進器噴管，例如阿波羅登月艙的主引擎。阿波羅服務艙則使用另一種鈮合金。由于鈮在400°C以上會開始氧化，所以為了防止它變得易碎，須在其表面涂上保護涂層。

　　鈮基合金

　　C-103合金是1960年代初由華昌公司和波音公司共同研發的鈮合金。由于冷戰和太空競賽的緣故，杜邦、美國聯合碳化物、通用電氣等多個美國公司都在同時研發鈮基合金。鈮和氧容易反應，所以生產過程需在真空或惰性氣體環境下進行，這大大增加了成本和難度。真空電弧重熔(VAR)和電子束熔煉(EBM)是當時最先進的生產過程，促使了各種鈮合金的發展。1959年起，研究項目在測試了“C系”(可能取了舊名鈳“Columbium”的首字母)中共256種鈮合金后，終于制得了C-103。這些合金都可熔化成顆粒狀或片狀。華昌當時擁有從核級鋯合金提煉而成的鉿元素，并希望發展它的商業應用。C系中擁有所謂103成份比例的Nb-10Hf-1Ti合金在可模鍛性和高溫屬性之間有著最佳的平衡，因此華昌于1961年利用VAR和EBM方法生產了首批500磅C-103合金，應用于渦輪引擎部件和液態金屬換熱器。同期的其他鈮合金還有：芬斯蒂爾冶金公司的FS85(Nb-10W-28Ta-1Zr)、華昌和波音的Cb129Y(Nb-10W-10Hf-0.2Y)、聯合碳化物的Cb752(Nb-10W-2.5Zr)及蘇必利爾管道公司的Nb1Zr。

　　醫療應用

　　鈮在外科醫療上也占有重要地位，它不僅可以用來制造醫療器械，而且是很好的“生物適應性材料”。

　　鈮電解電容器沒有“辜負”人們的厚望，它具有很多其他材料比不上的優點。

　　它比跟它一般大小的其他電容器“兄弟”的電容量大五倍，而且非常可靠、耐震，工作溫度范圍大，使用壽命長，已經大量地用在電子計算機、雷達、導彈、超音速飛機、自動控制裝置以及彩色電視、立體電視等的電子線路中。

　　鋼鐵應用

　　在鋼的各種微合金化元素中，廢鈮是最有效的微合金化元素，鈮的作用如此之大，以至于鐵原子中含有豐富的鈮原子，就能達到改善鋼性能的目的。實際上鋼中加入0.001%—0.1%的鈮，就足以改變鋼的力學性能。例如：當加入0.1%的合金化元素時，提高鋼的屈服強度依次為：鈮118MPa;釩71.5MPa;鉬40MPa;錳17.6MPa;鈦為零。實際上鋼中只需加入0.03%—0.05%Nb，鋼的屈服強度便可提高30%以上。而鋼的成本每噸僅增1美元。例如：普通中碳鋼的屈服強度一般為250MPa，加入微量鈮可使強度提高到350—800MPa。

　　鈮作為微合金化元素加入鋼中并不改變鐵的結構，而是與鋼中的碳#氮#硫結合，改變鋼的顯微結構。鈮對鋼的強化作用主要是的是細晶強化和彌散強化，鈮能和鋼中的碳氮生成穩定的碳化物和碳氮化物。而且還可以使碳化物分散并形成具有細晶化的鋼。

　　鈮還可以通過誘導析出和控制冷卻速度，實現析出物彌散分布。在較寬的范圍內調整鋼的韌性水平。因此，加入鈮不僅可以提高鋼的強度，還可以提高鋼的韌性、抗高溫氧化性和耐蝕性!降低鋼脆性轉變溫度，獲得好的焊接性能和成型性能

　　電瓷

　　鈮酸鋰是一種電鐵性物質，在手提電話和光調變器中以及表面聲波設備的制造上有廣泛的應用。它的晶體結構屬于ABO3型，與鉭酸鋰和鈦酸鋇相同。鈮可以代替鉭電容器中的鉭，降低成本，但鉭電容器仍較為優勝。

　　錢幣

　　在錢幣上，鈮有時會與金和銀一起用在紀念幣上作貴重金屬。例如，奧地利自2003年起，生產了一系列銀鈮歐羅幣，其顏色是陽極化過程形成的氧化物表層衍射所產生的。2012年，共有十種中心顏色不同的錢幣，共包括藍、綠、棕、紫和黃。另外含有鈮的錢幣還有2004年的奧地利賽梅林鐵路150周年紀念幣，以及2006年歐洲衛星導航紀念幣。2011年，加拿大皇家造幣廠開始鑄造稱為“狩獵月”(Hunter's Moon)的5加元純銀和鈮幣。其中的鈮經過特殊的氧化過程，所以沒有兩件成品是完全一樣的。

　　其他

　　鈮(或摻有1%鋯)是高壓鈉燈電弧管的密封材料，因為鈮的熱膨脹系數與經燒結的礬土弧光燈陶瓷材料非常相近。這種用于鈉燈的陶瓷可以抵御化學侵蝕，也不會與燈內的高溫鈉液體和氣體產生還原反應。鈮也被用在電弧焊條上，用來焊接某些穩定化不銹鋼。一些大型水箱的陰極保護系統中以鈮作為陽極的材料，陽極一般再鍍上一層鉑。

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