Характеристика цирконію

Цирконій є елементом побічної групи хім. системи з атомним номером 40, і символом Zr, що позначається, сріблясто-сірим блискучим металом з жовтуватим відливом. Цирконій пластичний і стійкий до корозії. Назва цирконію, ймовірно, походить від арабської - кіновар (zarkûn) або перської - золотистий колір (zargun). Він досить поширений у корі Землі. Загальні його запаси за деякими оцінками набагато більші за запаси срібла. У родовищах руд цирконій практично розсипаний в різних куточках Землі, де його можна зустріти у вигляді аморфних солей і оксидів, а також у формі монокристалів, наприклад, у США (у Північній Кароліні). Кристали подібного типу іноді досягають у родовищах Нігерії більше кілограма ваги. Найбагатші поклади цирконію розташувалися біля Австралії, Північної Америки, Індії, ПАР. Цирконій у руді часто можна зустріти разом із гафнієм — за якостями ближче металом до цирконію. Запаси цирконію природних родовищ нашій країні оцінюються десятьма відсотками світових. Цирконій вперше було виділено 1799 року з мінералу циркону у вигляді двоокису хіміком з Німеччини — Клапротом. Він виплавляється з рудного збагаченого концентрату, де вміст діоксиду цирконію досягає 60-65%.

Основні властивості

Цирконій є парамагнітним, жаростійким та корозійностійким металом, температура кипіння 4409 °C. У α-цирконію питома вага становить 6,5 г/см³; при температурі при 25-100°C питома теплоємність дорівнює 0,291 кДж/(кгК), температура плавлення становить 1855 °C; температура кипіння дорівнює 4409 ° C; коефіцієнт лінійного температурного розширення за температури 20-400°C становить 6,9x10-6; коефіцієнт теплопровідності при 50 ° C дорівнює 20,96 вт/(м•К); питомий електричний опір цирконію за температури 20 °C становить 0,44 мкОм • мм ² /м.

Цирконій за температури 0,7°К стає надпровідником. Він є парамагнітним металом, а магнітна питома сприйнятливість підвищується з нагріванням і досягає при температурі 73 ° C - 1,28x10 ^-6 , а при температурі 327 ° C - 1,41x10 ^-6 . Чистий цирконій піддається легко холодній та гарячій обробці (прокатці, куванні, штампуванні). Домішка кисню, азоту, водню, вуглецю, сірки робить цирконій дуже тендітним. При температурі 20 °C модуль пружності дорівнює 9700 кгс/мм²; при розтягуванні межа міцності 25,3 кгс/мм2; за Брінеллю твердість дорівнює 64-67 кгс/мм²; також твердість безпосередньо залежить від домішки кисню. Цей метал не піддається холодній обробці під тиском при O ₂ - 0,2% і більше.

Історія

З моменту виділення чистого цирконію Клапротом минуло понад сто років. Цирконій залишався рідкісним екзотичним металом, і досить до того ж дорогим для промислового використання. Його переважно застосовували в лабораторній практиці, а також ювеліри для виробництва ексклюзивних прикрас. Однак у минулому столітті цирконій перетворився на конструкційний незамінний матеріал. Промислове застосування цирконію розпочалося ще з 1930-х років.

Використання цирконію

Ядерна енергетика:

Цирконій має високу температуру плавлення та вузький переріз захоплення у теплових нейтронах. Даний метал, а також його сплави (без домішок гафнію), тому застосовують у виготовленні ТВС - тепловиділяючих систем і кожухів для ядерних реакторів.

Надпровідник:

Сплав цирконію - 25% і ніобію -75% (при 4,2 K стає надпровідником) і витримує до 100 тисяч А/см² навантаження.

У металургії:

Цирконій є хорошим розкислювачем і деазотатором, він ефективніший за марганець, кремній, титан. При легуванні цирконієм до 0,8% механічні властивості, оброблюваність сталей покращується, а мідь надає ще більшої міцності та жаростійкості при малій втраті електропровідності.

У піротехніці:

Цирконій здатний при температурі 250 ° C самозаймистий на повітрі і згоряти практично без диму з високою швидкістю. У цей момент досягається температура 4650 ° C - максимально висока для металевого палива, випромінюючи яскраве світло, що застосовують у салютах, феєрверках, виробництві освітлювальних ракет, смолоскипів, освітлювальних бомб, фотоавіабомб (ФОТАБ). Цирконієві сплави з церієм створюють великий світловий потік. Цирконієвий порошок у суміші з бертолетовою сіллю являє собою бездимний засіб у запалах та сигнальних вогнях, замінюючи азид свинцю та гримучу ртуть.

Побут та медицина:

Цирконій є біологічно інертним матеріалом, стійкішим до впливу біологічних середовищ, на відміну від титану, завдяки чому використовується у виробництві суглобових, зубних, кісткових протезів, а також хірургічного інструменту. У цирконію хімічна інертність дає можливість виготовляти ексклюзивний посуд із чудовими гігієнічними властивостями.

Конструкційний матеріал:

Цирконій йде виготовлення кислотостійких хімічних реакторів, насосів, арматури, їм замінюють шляхетні метали. Цирконій в ядерній енергетиці є основним матеріалом оболонок для ТВЕЛ. «Знезалізнений» цирконій застосовують як вогнетрив для футерування скловарених і металургійних печей та у виробництві будівельної кераміки, глазурів, емалей для сантехніки.

Купити за вигідною ціною

Величезний асортимент рідких та тугоплавких металів на складі ТОВ «Авек Глобал» може задовольнити будь-якого замовника. Абсолютне дотримання всіх виробничих технологічних норм забезпечує якість готової продукції. Терміни виконання всіх замовлень найкоротші. На будь-які питання, досвідчені менеджери нададуть повну вичерпну консультацію. Здійснюючи оптові замовлення, ви можете розраховувати на гнучку систему знижок, що надається компанією.