铌铁矿－钽铁矿的处理和富集精炼及铌和铌的化合物在电子学中的应用

    一、铌：从矿石到复杂产品     （一）铌市场     1999年，世界铌产量的 87.60%（含铌50.6M1b）被用来生产为高强度低合金（HSLA）、不锈钢做原料的铌铁。约 2%被用来生产特殊合金如 NbTi、 NbZr和 NbCu， 10%被用来生产化工产品如 Nb₂O₅、 NbCL₅和真空 FeNb、NiNb。 表1  1990～1999 年铌产品交货表     （二）铌合金和铌化合物的生产     为钢和不锈钢工业提供的铌合金如 FeNb 主要用烧绿石精矿生产，而有色金属市场的铌化合物的生产则主要用铌铁矿、钽铁矿、钽金红石和锡渣。     烧绿石精矿粉的获得及工艺：     含量在 50%～60%的 Nb₂O₅是用炭化或风化的烧绿石经合理步骤如破碎、磨矿、磁选分离和浮选过程来生产的。从Araxa来的烧绿石矿可直接用于铌铁生产，大多数烧绿石精矿在获得铌之前都经过化工处理预处理，通常，即使是Araxa精矿也要先去除 Pb、P和S。     （三）铌铁生产工艺     过去FeNb产品是用烧绿石经铝热还原生产的。从1944年起，铌铁生产开始用电弧炉生产。这在过程控制方面取得了提高，强化了气体影响的控制，提高产能，大大降低铝的消耗。     有色金属市场中用铌铁矿和钽铁矿生产铌化合物和的合金的生产工艺。     用氯化法和湿法冶金都可获得有色市场需求的铌化合物及铌合金。     （四）氯化法     氯化法是被萃取工艺取代的生产工艺，现在主要应用于铌废料和FeNb合金的处理和生产，氯化法还原矿石精矿已废弃不用，因为湿法冶金更简单、更经济。        如图1所示，含铌废料和铌铁被一同在 NaCl－FeCl₃ 熔炼，氯化产物 NaCl－FeCL₃。反应过程如下： FeNb＋NaCl＋7NaFeCl₄－NbCl₅＋8NaFeCl₃      （1） 8NaFeCl₃＋4Cl₂－8NaFeCl₄     （2）  图1  氯化法制备铌化合物的工艺流程     反应温度在 500～600℃，易挥发性产物 TiCL₄和 SiCL₄ 在熔盐池内挥发，NbCL₅、TaCL₅ 和 WoCL₄沸点在228℃和248℃间，而且这些化合物必须经蒸馏分离，铁合金氯化可生产大量很纯的氯化铌，此纯净氯化物可用蒸汽水解生产高纯氧化铌或用醇进一步生产而成醇盐， NbCL₅中含有不超过 5ppm的钽及1到 2ppm的其他金属杂质。     （五）铌化合物的湿法生产工艺     现在铌和钽的化合物大多数用氟化工艺生产，包括如图2所示溶液萃取工艺。  图2  钽铌湿法生产工艺     铌铁矿和钽铁矿，无论自然形态或从锡渣中富集而来，经过在特定温度下 HF 酸分解，共生元素和钽铌共同溶解，其形式为 H₂NbF₇和 H₂TaF₇，经过滤除杂（碱性氟化物和稀有元素），液相在一个含 HF酸的连续混合槽或混合柱内同有机相如MZBK进行萃取，钽铌留在有机相中，而杂质元素如Fe、Mn、Ti等留在水相、残液中。     有机相中 Nb₂O₅＋Ta₂O₅含量为150～200g/l，有机相通常经6～15N，然后用H₂O或H₂SO₄溶液选择性萃取或反洗铌，水相中含氟铌酸和残余 HF 酸，而氟钽酸留在有机相中。含铌液相中含微量MIBK及一同萃取的少量钽。     有机相进入下一步Ta/Nb萃取步骤。在铌液中通入氨或液氨进行沉淀，得Nb（OH）₅。有机相中钽用蒸汽、水或稀氨水萃取或提洗。Ta（OH）₅由氨气沉淀而来，或在钽液中加入钾盐生成 K₂TaF₇。     氧化物的沉淀可分批或连续生产，氢氧化物经过滤、干燥1100℃以上焙烧，不同应用需不同粒度分布，就有不同的沉淀、干燥和焙烧条件。因不同质量需要，在加热室或转炉内进行直接或间接焙烧，炉膛成分对氧化物纯度有很大影响。例如：铬镍铁合金炉膛会带入Ni和Cr杂质，经合理的过程控制使钽铌产品有高合格率（＞95%）和高纯度（＞99.9%），这些进步按以下方法得：     1、改进过程控制条件     2、精确地控制和监测过程参数如含量、酸度和流量     3、提高设备使用如流量控制设备、特殊材料设备如强化塑料或特殊陶瓷衬里的干燥和焙烧设备     4、精密分析仪器的使用，如GDMS     二、铌化合物     铌化合物只占整个铌市场的10%左右。在电子学方面已经有多样化的不同应用实现了商业化。其应用中，作为催化剂、光学玻璃、涂料等的应用同其作为电容器应用中的金属粉末一样重要。     铌在电子学中可被细分为单晶、介质陶瓷、压电陶瓷和铁酸盐应用。     铌氧化物中不同的质量通常都被用于做基础材料，而对于一些商业用化合物如氯化铌或乙氧基铌则只占铌市场的一小部分。     （一）铌化合物的应用     铌酸锂：铌酸锂单晶的生产中，要求Nb₂O₅纯度很高（＞99.99%），虽然这一质量要求在氯化法中可很容易就得到，但随着湿法工艺的不断改进，也可选择湿法生产的该高纯Nb₂O₅。     集成光学电路和表面声波装置占具铌酸锂市场的主体。     铌酸锂单晶的生产：LN单晶是用卓克拉尔斯基法生产的。Nb₂O₅和LiCO₃经混合并预反应生成LN多晶，为拉出均一晶体，控制要LiNbO₃中组分的配比。     将多晶放入白金坩埚内，置于一个难熔室内用无线电波加热熔化（在1253℃），一个旋转的种子晶体位于LiNbO₃熔池下方进入，并慢慢将单体拉出。单晶体接下来被切成薄片，磨光达到要求的形式。   图3  Czochralski法生产LN和LT单晶的方法     表成声波装置（SAW）：用真空沉积将一套金属电极接在晶体片上形成表面声波滤波器。他们做为表面波的输入和输出极，信号通过滤波器时就被调整成不同形式。SAW装置一般应用于电视机、游戏机、录像机及军队中应用如编码器/译码器。近几年移动电话的增长也促使 LN市场有所增长，而钽酸锂（LN）也分享了一部分市场，但他主要用于带宽在高频下。     集成光学电路：集成光学电路由一个或多个光学元件如光学调波器组成。光学调波器可使光向着期望的方向前进。LN也用在别的方面如放大器、波长滤波器、转换器和调幅器。相对于电子集成电路来说他们传播信号是光。用光来传播信号具有减轻重量、多路传输（不同波长的波可同步独立传播）、无串话（无相互间电磁感应、可靠性高、在电线和大宽带时传播速度比电子快。最大优点是低损耗且在同一纤维中可传播百万个信号。     在将信号编译传播中，内部和外部都必须有调幅器，内部调幅器控制光路的开和关。这就导致波长的不稳定且最终降低传播距离，为避免此问题， LN调幅器在外部对其进行调整以保证其质量， WDM（波长分组多路传输）要求长距离传送，TDM（分时多路传输）也要求长距离传送。     介质陶瓷：通常电容器是用来贮能的。他由两极板组成。其贮能能力由如下方程给出。 C＝KA/d     电容（C）大小由两极板面积（A）、介质层厚度（d）和介电常数（K）决定。由于空间的限制，增加电容就由减小介质层厚度或使用介电常数高的材料来实现。表2给出了不同材料的介电常数。 表2  同材料的介电常数

材质	介电常数（K）
空气	1
铅	10
水	81
二氧化钛	100
铌酸钾	700
钛酸钡	4000
改进钛酸钡	10000
铌酸铅镁	20000

     PMN和BT的区别是高的介电常数和较低的烧结温度，烧结温度低于1000℃，因此使银钯电极替代了纯钯电极，节省了费用。     不幸的是，PMN的生产很难，因为在烧结过程中一种介电常数较低的“烧绿石相”替代了所期望生成的“ptrowskite”相生成。因此H.C.Starck发展改变了工艺来生产PMN，防止了不希望的相的组成。     然而，铌化合物在MLCC’S中电极由纯钯或Ag/Pd改变为Ni，Ni电极在烧结时需还原性氛，这就使得不能额外加入氧化铌，替代品是稀有金属氧化物。另外，含铅产品如PMN因环境原因也可能被禁用。     压电陶瓷：为符合电子领域的使用，压电陶瓷所需的性能在改变，相反地，为符合压力他们要防止电子极化（偏振），因此，压力陶瓷将电能转变为化学能或将化学能转变为电能。因此他们可以被用做：       1、高压控制产生     2、机械振动检测     3、应用电压控制压力     4、频率控制     5、声波或超声波产生     常见应用从蜂音器、滤波器、打火器、声纳装置的超声清洗。最近，汽车工业将其应用于燃料喷入系统的压电致动和制动系统的传感器上。     PMN显示了优良的介电伸缩性，但因其费用昂贵，在高精确性使用时受到限制。光学方面进展是在哈勃望远镜上使用PMN致动器增强其性能，钛酸铅锆（PZT）现在被广泛使用且在 b）、c）和 e）项替代了以前使用的BT。在压电应用中PZT是高较且相对便宜的材料。然而，压电的特性需同应用相适应，因此需要一定参杂。PZT具有钙钛矿型结构ABO₃，A离子和B离子能部分地被较高（施予者）或较低（接受者）所替代 Nb^5＋通常代替Ti^4＋（较处理，高DK和介电损失），同碱Pb2＋（硬处理，低DK和低损失）相反。一个典型例子是铌掺入PZT陶瓷中做传感器组件进行机器的超声探伤。对于氧化铌或草酸铌，几种由H.C.Starck生产的如铌酸钾、铌酸镍、铌酸钛等都可用做掺杂剂。     铁酸盐：铁酸盐是陶瓷材料具的磁性，根据其磁性可分为硬的（永久磁性）和软的（暂时磁性），软铁酸盐其基体是MnZn和NiZn材料。铁酸盐主要应用是在电信中变压器和感应器，能量转换和抑制，在这些领域，新式铁酸盐必须满足高效的要求。另外氧化铌或草酸铌还要提高其铁酸盐的磁性能如通过影响其粒度增长和粒度浓度来改变其能量损失、电阻和磁居率，因此，附加铌化合物进入软铁酸盐中确保其高质量要求。然而，附加铌的基本作用原理仍未弄清楚。     催化作用：氧化铌因其酸性和氧化性可做不同催化剂。最近出现了许多有专利权和公开的铌化合物催化剂，如将丙烯催化氧化为丙烯荃已被使现，铌的分子接受器在混合金属氧化催化下达0.1，主要组成为Mo。为获得同类混合物的所有元素，需要可溶复合物，因此，H.C.Starck提高了草酸铌质量，使其代替氧化铌。     最近，铌化合物在催化剂方面在应用较少。但是，为发展工业而进行的学术方面和应用方面的研究仍很活跃，因此，铌化合物做为催化剂的应用仍会有长足增长。     涂料：钛基黄色涂料是钛酸镍锑和钛酸铬锑，这些涂料在同镉黄色涂料和铅基黄色涂料竞争。然而，他们的使用都将对环境和人体健康造成危害，因为铅、镉和锑都有毒，一个解决方法是用铌基钛酸镍铌和钛酸铬铌代替锑。至今为止氧化铌的潜力还很难估计。     光学玻璃：在照相机和影印机的特殊镜头中，人们希望有高折射率和较轻重量。加入30%的高纯氧化铌和氧化钽可以获得较高折射，且受环境影响不大。氧化铌重量增加同氧化钽相同，这对期望同塑料镜头竞争是很重要的。然而，轻微的黄光确实限制其应用。     金属铌及铌基合金：纯金属铌和铌基合金只占世界铌市场输出的2.5%，90 年代末的增长部分主要是由于新的离子加速器，在Cern的Large Hadron  Collider总共需400t铌钛合金和23t纯金属铌。 表3  铌及铌基合金的运货量（t）     金属铌的应用     大多数金属铌被用于铌基合金和高纯氧化铌的生产，其他的纯金属铌的应用如下：     1、耐腐蚀作用（损失阴极保护阳极ICCP）     2、高温部件（炉具）     3、医学应用（外科移植）     4、溅射靶（玻璃和电子工业，锑须刀）     5、电子学应用（电解质电容器、永磁体）     6、核武器组成部分（快速电子反应）     （二）金属铌的生产     文献中描述了许多铌的生产工艺，然而，由于其不经济、产品纯度过低等原因而不能应用于工业化生产中。这些生产工艺最重要的原材料是：     1、氧化铌（Nb₂O₅）     2、氟铌酸钾（F₂NbF₇）     3、氯化铌（NbCl₅）     4、铌醇盐（Nb（OR）₅）     （三）氧化铌的还原     铝热/镁热还原：大多铌金属（＞90%）由铝热还原氧化铌制得 3Nb₂O₅＋10Al→2Nb＋5Al₂O₃     高纯氧化铌（＞99.5%）与铝金属粉末混合后，在一垂直装置中着火后还原。通常，多余的铝生成铌铝合金（31.32）ATR（铝热还原）产物再用作电弧炉，真空或电子束生产的原料生产高纯铌（33），铝的过量系数决定铌的产出率及其氧含量，用碱金属如镁用相同的方式也可进行还原反应 Nb₂O₅＋5Mg→2Nb＋5MgO     然而，尽管众所周知可用碱金属或氢还原氧化铌，但这些工艺无一应用于工业化生产。     碳热还原：多级工艺可用碳还原氧化铌 Nb₂O₅＋5C→2Nb＋5CO     Nb₂O₅与碳混合，然后压制成片，在真空炉中通过两步工艺还原可制得铌金属（直接还原），在第一阶段，氧化物要比理论量过量15%。 在第二阶段，用过量的还原剂还原多余氧化物并在真空炉中以（～2000℃）的高温加热混合物使还原反应完成。     另外一种工艺（间接还原）在第一阶段用真空炉加热Nb₂O₅与炭黑或石墨混合物还原生成碳化铌。在第二阶段。生成的NbC与纯Nb₂O₅被压制并在真空炉中以（～1950℃）的高温加热生成铌金属（41.43）。   Nb₂O₅＋7C→2NbC＋5CO Nb₂O₅＋5NbC→7Nb＋5CO     通常，起始用纯的Nb₂O₅生成的铌金属中仅含碳和氧（如NbC、Nb₂O₅、NbO₂、NbO） ，用进一步的高温过程（电子束熔）可精炼提纯。     碳热还原Nb₂O₅中产生一些变化：在第一阶段，Nb₂O₅和炭黑压制后的混合物与氨在接近1570℃，在生产炉中反应形成NbN。这种混合物在更高温度（～2100℃）下分解生成铌金属。这个工艺的主要优点在于渗氮和脱氮能在单独的步骤完成并无任何中间产物，无论该工艺在小试验中多么成功，它都没有应用于工业化生产。     氮热还原：用氨通过三个阶段还原Nb₂O₅可生成铌金属，在第一阶段，氧化铌用氨在650℃～850℃下处理生成含氧硝酸盐相，含氧硝酸盐相与氨进一步在高温（1100～1500℃）下反应生成硝酸铌，在最后阶段，硝酸铌在真空炉中，在约 2000℃下分解生成铌金属卤化物和醇盐的还原。     氢还原：以往，通常用氢气还原NbCl₅制得铌金属。如今，用氢还原NbCl₅ 有许多方法，不管这些方法获得的铌金属有多高的纯度，如今这些方法无一用于大型生产。由于其较高的费用，氢还原卤化铌和铌醇盐仅限于特殊需求，如通过化学汽化沉积（CVD）制备铌薄片。     金属热还原：还原氟铌酸钾（F₂NbF₇）不象钽产品的生产，不能获得工业意义。由于产品中含有较多的F₂盐并有较强的吸水性，导致了腐蚀性极强的氟氧铌酸盐（如F₂NbOF₅）的生成。     用钠、镁、锌对NbCl₅进行金属热还原也有所报道，然而，这些方法都无工业前景。     电化学还原：非常纯净的铌也可从无氧熔盐系统（如 KCl－NbCl、KCl－KF等）中通过电化学还原 NbCl5 或 K2NbF7 制得，但是，这些系统电流效率低并且腐蚀性极强。而且，就目前我们掌握的最丰富的知识范围，这些方法也不可能应用于工业生产中。然而就铌的电解方面的学术兴趣和研究活动仍保持有较高的水平（62－66）。     电容器级铌粉的生产工艺     固体电解电容器包括嵌入钽丝的多孔钽金属烧结管（阳极）和不规则的Ta₂O₅绝缘层，绝缘层是在管的平面阳极化形成的。阳极的多孔形体内注入阴极材料（如MnO₂，导电聚合物） ，阴极用导线连接并用环氧树脂密封，图4为片式钽电容器的一般设计。  图4  片式电容器的设计     最近四十年多时间内，众多研究的目的是寻找钽在电解电容器中的替代物。逻辑上钽的替代物通常是铌，因为们相似的化学特性。另外，尽管可部分忽略每伏电压下氧化物的生长率（Nb₂O₅－2.9nm/v，Ta₂O₅－1.9nm/v）。无规则的五氧化二铌相对于Ta₂O₅有较高的介电常数（Nb₂O₅为－42，Ta₂O₅为－27）。在五十年代后期，由于钽资源的短缺，为满足军队需求，前苏联开始制造铌电容器。然而，当时生产条件不理想，只能生产低纯度和低比表面积铌粉。这就给铌粉作为电容器材料留下更广阔的国际市场。铌粉替代生产固体电解电容器必须满足非常复杂的要求：     1、高的化学纯度（＞99.9%），尤其对“有害”元素如 C、Fe、Cr、Ni、Al、Na、F     2、高比表面积以储存高电量     3、开放的毛孔结构以使预先的电极更好密封     4、小的颗粒分布范围和好的流动能力以满足应用自动高速挤压     5、粉末与丝有好的烧结性能  图5＋6  镁蒸汽还原制得铌粉的形态     应用镁热还原，主要的问题是有较强的吸温性，这很难控制。氧化铌的还原金属的混合物燃烧后，反应快速进行并在几秒钟内达到很高的温度（＞1000℃） 。由于在高温高压下，还原是很难控制的，例如由于要求更好的升温，这就对反应器材料的要求更高。特别地，对批次再现性，要求较窄的粒度分布。由于这些原因，所有提到的工艺均不能生产高性能的高纯铌粉以满足电容器的需求。相对而言，加热镁用镁蒸汽还原 Nb₂O₅就较容易控制。新工艺中关键的一步最近已在H.C.Starck得到发展，可生产出非常纯的铌粉末（纯度接近 99.9%），并且有独特的、海绵状的特定表面形貌（如图 5＋6 所示）。     另外，这种新工艺可用许多不同形态的设备进行生产，如管式炉，悬浮床反应器转炉等。 如图7所示，根据要求的粉末特性（纯度、物理特性等），还原Nb₂O₅制备铌粉或用一步、二步（借助Nb₂O₅）或三步（借助Nb₂O₅和NbO）完成。  图7  电容器级铌粉的生产工艺     这种工艺生产的铌粉的比表面积有较大的变化范围，这将影响粉末的比容。这种新粉的物理特性与电容器级钽粉十分接近（流动性能，松装密度等），由于这个原因，就可用生产钽电容器相同的设备和工艺生产它们。     新铌粉特征参数如表4所示。 表4  镁蒸汽还原制提铌粉的特征参数     最近，许多电容器生产商对这些铌粉寄予极高评价，并用实验说明生产高比容、低漏流的好的固体电解铌电容器的可行性。铌片式电容器较铝电解电容器而言有更低的体积。由于对电容器表面的要求，铌电容器将希望以更好的稳定性和更小的尺寸替代 OS－CON－型铝电容器。     最近，在H.C.Starck实验室对新铌粉获得两项主要的提高。首先，用钒处理铌阳极化氧化膜，较纯铌表氧化膜而言，提高了绝缘层的特性。另外，借助于阻抗光谱学和对Schottky－Mott图表的计算发现，在用钒处理后的铌阳极化后产生的氧化层中的氧空位密度减少并且几乎与Ta₂O₅层相同。由于这个原因，钒处理的铌阳极化后的管表明，就钽而言，没有比容的BIAS函数关系（如图8所示） 。  图8  Ta、Nb与 Nb掺中V阳极电容器偏差关系     第二项发现是新铌粉与钽的合金化后比容明显增加。例如用气态镁还原 Nb₂O₅/Ta₂O₅制得的Nb－25Ta合金粉末，表明其额定比容是相当表面积纯铌粉的二倍多，发现附着在Nb₂O₅与Ta₂O₅之间的这些合金绝缘氧化层的生长率为2.4nm/v，另外，混合氧化物Nb₂O₅/Ta₂O₅的介电常数（Σ～65）明显高于纯Nb₂O₅。     五、铌的精炼     对于大多应用，用如前所述的还原方法生产出的粗铌金属，为了除去生材料或在处理阶段中带入的杂质，必须对其精炼。通常，采用高温处理，由于铌的高熔点，可通过汽化作用除去大部分杂质，熔炼通常必须在真空或非常纯净的惰性气体中进行，由于铌与氧、氮等的强烈反应。最通用的两种方法是电子束熔炼（EBM）和等离子熔炼。在电子束熔炉中，高压激发出的电子对准铌电极。部分能量转化为热量，这能熔化电极并在杂质汽化的同时保持铌金属的液体状态。液态金属在冷坩埚中固化，形成的锭可从炉中取出。当前标准EB炉用一种叫“滴熔炼”的方法，然而在将来，当高能熔炉发展起来时，炉床熔炼最终会变得更有效。用单一的熔炼循环不可能获得高效精炼；在实际中，产出的铌锭必须重新熔炼好几次。第一步熔练（主要为精练步骤）的熔练率（Kg Niob/h）主要依据投入原料的量，由于含铝和氧高（气化物为NbO），ATR 铌效率低，铝、氧杂质必须蒸发。用当前的技术，粗ATR锭在达到高纯铌前必须重新熔炼2～3次。EB熔炼和熔炼技术生成的铌金属中间杂质低于50ppm，金属杂质（主要杂质为Ta 和 W）低于500ppm。     由于它们的高能量密度，等离子炉也能用于精炼铌。用此方法，用几个可携带离子枪熔炼粗金属。生成物用另外一支等离子枪精练。这种方法的缺点仅是杂质产生的蒸汽压高于能释放的炉压。     超高纯铌可用几种精密方法从电子束熔金属中制备。难熔杂质金属（如Ta、W）与Nb的蒸汽压相似，用电子束或等离子熔炼不能将其除去。它们的除去方法要求应用选定的物理化学方法。利用和主要金属以及其化合物杂质不同的热力学和动力学特性。对于铌金属纯化除钽最主要的方法是基于熔盐的电解和碘化作用。     电子精练工艺的电解质一般是含纯K₂NbF₇的低熔点的LiP－NaF－KF熔盐。熔盐电解法需要几个条件，如铌金属（EB熔炼的）的预纯化及电解质。同时严格避免氧气或水蒸汽进入电解质。     与钽相比，超高纯铌也可通过修改Van Arkel De Borer工艺生产。在这个工艺中，粗铌金属首先碘化成低的铌碘化物。铌碘化物在＞700℃的温度下分解得到高纯铌金属。     运用这些方法，能获得金属杂质几乎不计中间杂质低于1ppm的铌金属。     六、铌合金     商业化的铌合金在强度和超延展性方面较差，70%的铌合金在退火之前都有必要进行冷加工。结果很容易制造出复杂结构且密度较低的铌合金。通常人们更喜欢用铌合金而不喜欢其它难熔金属如钼、钽、钨。在二十世纪六十年代，开发了许多高温铌合金，主要是用于核武器和航天的需求；然而，更进一步的发展自二十世纪七十年代早期受到限制。如今，铌合金也应用于智能人体设备。运输卫星和大范围的高温元件上，然而，由于它们在高温中对氧化和长时间运行的敏锐性，应用这些合金在其它应用中将有更广泛的使用。     尽管这几种元素提高了合金的强度和硬度、韧性、敏感度及织构均等于或优于纯铌，但在大多情况下，用钽、钛、钒合金化铌要迅速并且形成过程复杂。所有其它合金元素都会在很大程度上降低韧性、敏感度及织构。一般，铌合金比其它相反的金属（如 Zr、Ti）更能容忍拾取杂质，由于这些杂质可极大地减小伸张度，主要是颗粒边缘。例如，掺入铜后，这些合金的机械性能明显变差。     为了提高在高温下抗氧化性，铌合金用特殊工艺广泛包裹，例如用硅，大多铌合金是用适当的添加元素通过电子束、等离子和真空弧光熔炼制得。对于大锭，要求用两次熔练生产成合适的有适当成份的锭。如今，大多普通合金添加剂为钛、锌、钨、钽和铪，在熔炼过程中，它们都能稳定进入其中。     另外一种有前途的铌合金生产方法是从熔盐中电积，如从 Kel－KF－K₂ZrF₆－K₂NbF₇系中沉积。     铌基合金也可用粉末冶金的方法制备。好几种方法都可用于制备铌合金粉末，包括气－雾化法，煅淬、机械熔合、高温扩散或氢化物脱氢工艺。然而，使用这些方法时，氧化作用、杂质引入都很难避免，并且费用昂贵。     铌基合金最重要的应用是：     （一）准确支持钠蒸汽灯的原子数（Nb－1Zr）     （二）作为 MRI（磁共振成像)，NMR（核磁共振），SMES（超导磁能贮存器）SQVID（超导体量子能装置），离子加速器的超导体（如Nb－50Ti，Nb₂Sn）     （三）航天应用中的火箭助推器及喷口（如 Nb－10Hf－1Ti）     （四）核工业中的结构材料（如Nb－40Ta）     其它化合物象Nb₃Al，作为 A－15超导体的候选材料正在引起人们的兴趣，显示出比Nb－Ti合金更高的转变温度，并能经受更高的电子领域。另外，由于它们的高熔点和超强度，这些合金更期望被用于高温结构材料中。