니오브[niobium]

니오브[niobium]

회백색의 금속. 원소기호 Nb, 원자번호 41, 원자량 92.91.

컬럼바이크나 탄탈라이트에 항상탄탈과 함께 산출하므로, 그리스신화에 나오는 프리지아의 왕국 탄탈스의 딸의 이름에서 명명되었다.

1801년에 C. 해쳇이 발견하고 잠시 후에 컬럼븀이라고 불렀으나 차츰 니오브라고 부르게 되었다.

니오브금속을 단리한 것은 1864년 C. W. 브럼스트런드이다. 정련은 우선 광석을 플루오르산과 황산으로 분해하고 여액을 메틸이소부틸과 묽은 황산으로 처리하고 수용액에 니오브를 이동시킨다.

이 수용액에서 침전한 수산화물을 가소하여 Nb2O5를 얻는다. 이것을 탄소환원하여 NbC를 만들고 다시 Nb2O5와 혼합하여 진공가열하여 고순도의 니오브를 얻는다.

니오브의 밀도는 8.56g/cm3(25℃)이다. 경도는 연철 정도로 탄탈보다 부드럽고 전연성이 있다. 고온에서 전자를 방출하기 쉬우므로 고전압의 전력공급용 진공관의 전극에 쓰인다.

니오브는 대부분의 스테인리스강내열합금의 성분으로 첨가된다. 또 초전도재료에도 쓰이고 있다.

니오브와 티탄 50～75at%의 합금을 코일로 한 초전도전자석은 4.2K로 8～9 테슬라까지의 자기장을 발생할 수 있다.

또 니오브-주석의 금속간화합물(Nb3Sn)을 코일로 한 초전도전자석은 4.2K에서 10 테슬라 이상의 강자기장을 발생할 수 있다.

니오브-티탄합금은 염가로 가공이 쉬우므로 1965년경부터 사용되어 왔다.

이것은 니오브의 녹는점이 2468℃로 대단히 높으므로 아크용해나 전자빔 용해법으로 주괴를 용제한다.

이 합금을 봉상(棒狀)으로하여 구리파이프 내에 삽입하고 선인가공(線引加工)한다. 이 선을 다시 구리파이프에 넣어 선인가공을 반복하면 10만가닥 정도의 극세심을 포함하는 다심선이 된다.

이 다심선을 이용하여 초전도발전기나 초전도마그넷이 만들어지고 있다. Nb3Sn에 소량에 티탄을 첨가해서 만든 극세다심선(極細多心線)을 이용한 초전도마그넷은 약 25 테슬라의 자기장이 얻어진다.

두 개의 초전도체를 절연막을 끼운 접촉으로 약하게 결합시키면 외부자기장에 의해 초전도체간의 전압전류특성이 변화한다고 하는 조지프슨효과를 이용한 소자에도 니오브박막이 쓰인다.