Proč se niob používá pro kelímky
Niob má teplotu tání asi 2 468 stupňů Celsia a zůstává tažný při nízké teplotě, díky čemuž je vhodný pro kelímky používané při vakuovém tavení, při růstu krystalů oxidu a fluoridu a při laboratorním rozpouštění a fúzi. Odolává napadení mnoha roztavenými kovy a řadou roztavených solí a nevytváří snadno eutektikum s nízkou teplotou tání s několika kovy v něm zpracovanými. Jeho tepelná roztažnost je mírná a jeho tepelná vodivost je vysoká pro žáruvzdorný kov, což omezuje teplotní gradienty napříč stěnou kelímku. Typy jsou obvykle specifikovány jako komerčně čistý niob s 99,9 nebo 99,95 procenty, s regulovanými limity tantalu, kyslíku, dusíku, uhlíku a vodíku a materiál lze dodávat do ASTM B391 pro plechy a pásy a ASTM B392 pro tyče a tyče.
Obrábění z masivní tyče
Obráběním z masivní tyče vzniká kelímek se souvislou, bezešvou stěnou a plně hustou strukturou, což je obvyklá cesta pro menší průměry, silnější stěny a jednorázové nebo malé objemové požadavky. Tyč se soustruží a vrtá na soustruhu, obvykle s tvrdokovovými nástroji a vydatnou řeznou kapalinou, protože niob je měkký a tažný a má tendenci se rozmazávat a zadřít, pokud jsou posuvy a otáčky nesprávné. Úběr materiálu je vysoký, takže cena hotového dílu zahrnuje značné množství tyče, ze které se stávají třísky, a hluboké díry vyžadují dlouhé vyčnívající nástroje, které vyžadují pečlivé nastavení pro udržení soustřednosti a tloušťky stěny. Hotový kelímek může být zbaven pnutí a chemicky čištěn a mořen, aby se odstranily nečistoty a zbytky po obrábění.
Hluboké Kreslení Z Listu
Hluboké tažení formuje kelímek z plechu jeho lisováním přes raznici do formy, obvykle několika tahy s mezižíháním, čímž vzniká tenkostěnná bezešvá nádoba s mnohem menším odpadem materiálu než při strojním zpracování. Vyhovuje větším průměrům, tenčím stěnám a vyšším výrobním množstvím a poskytuje jednotný průřez stěny a dobrou povrchovou úpravu. Niob během tváření tvrdne, takže žíhání mezi taženími je nezbytné, aby se zabránilo praskání, a plán tažení musí být navržen podle tloušťky plechu a poměru hloubky k průměru. Náklady na nástroje jsou značné a jsou oprávněné pouze tam, kde množství nebo velikost činí obrábění nepraktickým nebo neekonomickým, a tažený kelímek lze podle potřeby oříznout, obrubovat a přivařit k víku nebo výlevce.
Čistota, kontaminace a čištění
Na čistotě záleží, protože niob snadno zachycuje intersticiální prvky. Kyslík, dusík, uhlík a vodík se v kovu rozpouštějí a zvyšují tvrdost a snižují tažnost, takže s plechy a tyčemi by se mělo manipulovat s čistými nástroji a rukavicemi a měly by se skladovat mimo vlhkost a olej. Svařování, pokud se používá, by mělo být prováděno pod inertním plynem nebo ve vakuové komoře, protože znečištěný svar je slabý a zároveň zdrojem pozdějšího odplynění. Hotové kelímky jsou normálně odmaštěny a mořeny v kontrolované kyselé směsi, aby se odstranila povrchová kontaminace a jakékoli zapuštěné železo z nástrojů, a mořený povrch by měl být během balení chráněn. Kupující by si měli vyžádat certifikát o analýze zahrnující intersticiální prvky, nikoli pouze niobový test.
Návrhové body a servisní limity
Tloušťka stěny musí být zvolena pro mechanické a tepelné zatížení, protože tenká stěna se rychle zahřívá a ochlazuje, ale snáze se deformuje při zatížení, zatímco tlustá stěna odolává deformaci, ale vyvolává větší tepelné gradienty. Vnitřní povrchová úprava ovlivňuje smáčení a snadné uvolňování ztuhlé náplně a hladký, chemicky čištěný povrch snižuje lepení. Je třeba se vyhnout ostrým vnitřním rohům, protože koncentrují napětí během tepelného cyklování a velkorysé zaoblení zlepšují životnost. Niob rychle oxiduje nad teplotou zhruba 400 stupňů Celsia na vzduchu, takže provoz musí být ve vakuu nebo v inertní atmosféře s vysokou čistotou a kelímek by měl být podepřen tak, aby nebyl omezen při rozpínání. Opakované použití je běžné v laboratorních pracích po čištění za předpokladu, že se stěna neztenčila nebo nezdeformovala nad přijatelnou mez.
Často kladené otázky
Otázka: Jaký je rozdíl mezi opracovaným a hlubokotaženým niobovým kelímkem?
Obrobený kelímek je řezán z plné tyče a poskytuje bezešvou, hustou stěnu jakékoli tloušťky, ale s velkým odpadem materiálu, zatímco hluboce tažený kelímek je vytvořen z plechu, což poskytuje tenkou bezešvou stěnu a méně odpadu při větším objemu.
Otázka: Jaká čistota niobu se běžně dodává pro kelímky?
Komerčně čistý niob na 99,9 nebo 99,95 procent je standardní, s kontrolovanými limity pro tantal a intersticiální prvky kyslík, dusík, uhlík a vodík.
Otázka: Proč musí být niobové kelímky používány ve vakuu nebo v inertním plynu?
Protože niob nad asi 400 stupni Celsia na vzduchu rychle oxiduje, provoz při vysokých teplotách vyžaduje vakuum nebo vysoce čistou inertní atmosféru.
Otázka: Které normy platí pro niobové mlýnské výrobky?
ASTM B391 se vztahuje na niobové desky, pásy a fólie a ASTM B392 se vztahuje na niobové tyče a tyče a oba požadavky na chemii, mechanické vlastnosti a rozměry.
Otázka: Lze znovu použít niobový kelímek?
Ano, laboratorní kelímky se často čistí a znovu používají za předpokladu, že tloušťka stěny, stav povrchu a tvar zůstanou v mezích stanovených aplikací.
Otázka: Co by měl specifikovat nákupní dotaz?
Výrobní postup, vnitřní a vnější průměr, hloubka, tloušťka stěny, stupeň čistoty s mezemi mezer, povrchová úprava a zda je vyžadováno víko, příruba nebo výlevka.