زیرکونیوم

درباره فلز زیرکونیوم (Zr) و آلیاژهای زیرکونیوم

زیرکونیوم (Zr) یک فلز بسیار مقاوم در برابر خوردگی است که برای بسیاری از محصولات برای محیط های شیمیایی تخصصی استفاده می شود (در درجه اول اسیدهای استیک و هیدروکلریک). برخی شامل پمپ هستند, شیرآلات, کاربردهای هسته ای, پردازش شیمیایی, کشتی های راکتور, مبدلهای حرارتی و موارد دیگر. صنعت انرژی هسته ای تقریباً استفاده می کند 90% از زیرکونیوم تولید شده در هر سال. زیرکونیوم نیز به عنوان یک عامل آلیاژی در فولاد استفاده می شود, برای ساخت برخی از انواع تجهیزات جراحی و به عنوان یک گیرنده, ماده ای که با گازهای ردیابی ترکیب می شود و آنها را حذف می کند، لوله های خلاء را تشکیل می دهند. فلز زیرکونیوم جوش پذیر و شکل پذیر است.

زیرکونیوم 702 حفاظت در برابر خوردگی عالی با مقاومت در برابر ترک خوردگی تنش خوردگی و خوردگی شکاف ارائه می دهد. اغلب برای پردازش شیمیایی استفاده می شود. آلیاژ شده با 2 به 3 درصد کلمبیوم, زیرکونیوم 705 به طور قابل توجهی قوی تر و انعطاف پذیرتر از زیرکونیوم است 702 با مقاومت در برابر خوردگی تقریباً برابر, آن را به آلیاژ انتخابی برای اکثر اتصال دهنده های زیرکونیوم تبدیل می کند. علاوه بر مقاومت در برابر HCl در تمام غلظت ها و در دمای بالاتر از دمای جوش, زیرکونیوم و آلیاژهای آن نیز مقاومت بسیار خوبی در اسید سولفوریک در دماهای بالاتر از جوش و غلظت های تا 70%. نرخ خوردگی در اسید نیتریک کمتر از 1 میلی لیتر در سال در دمای بالاتر از نقطه جوش و غلظت تا 90%. این فلزات همچنین در برابر اکثر مواد آلی مانند اسید استیک و انیدرید استیک و همچنین سیتریک مقاومت می کنند, لاکتیکی, تارتاریک, اگزالیک, تانیک, و اسیدهای آلی کلردار. فلزات نسبتا کمی به جز زیرکونیوم می توانند در فرآیندهای شیمیایی که نیاز به تماس متناوب با اسیدهای قوی و قلیایی دارند استفاده شوند.. با این حال, زیرکونیوم در برابر هیدروفلوریک اسید مقاومتی ندارد و به سرعت مورد حمله قرار می گیرد, حتی در غلظت های بسیار پایین. وجود دارد 4 انواع زیرکونیوم آلیاژی مقاوم در برابر خوردگی در صنایع شیمیایی: Zr702, Zr704, Zr705 و Zr706, کاربرد در محیط و شرایط شیمیایی مختلف. مقاومت خوردگی این چهار آلیاژ زیرکونیوم تقریباً یکسان است, اما خواص مکانیکی آنها بسیار متفاوت است. استحکام کششی Zr705 دو برابر Zr702 است. معمولاً Zr705 در تجهیزات شیمیایی استفاده می شود که نیاز به شدت بیشتری دارد. اما در اسید سولفوریک حاوی FeCl3, خواص مقاوم در برابر خوردگی Zr702 و Zr704 بهتر از Zr705 و Zr706 است.. Zr706 دارای استحکام کافی و کشیدگی زیاد است و معمولاً در ساخت مبدل حرارتی استفاده می شود.

زیرکونیوم در برابر حرارت و خوردگی نیز بسیار مقاوم است, و همچنین بسیاری از ترکیبات و آلیاژهای مفید را تشکیل می دهد. این نقاط قوت آن را به یک جزء ایده آل برای واکنش های هسته ای تبدیل می کند, و در تجهیزات آزمایشگاهی نیز کاربرد دارد, متالورژی و لوازم جراحی. موتورهای جت و توربین های گاز نیز ممکن است از زیرکونیوم و آلیاژهای زیرکونیوم برای جلوگیری از تاب برداشتن فلزات به دلیل قرار گرفتن در معرض حرارت زیاد استفاده کنند.. زیرکونیوم (نماد اتمی: Zr, عدد اتمی: 40) یک بلوک D است, گروه 4, دوره زمانی 5 عنصری با وزن اتمی 91.224. مدل بور زیرکونیوم تعداد الکترون‌های موجود در هر یک از پوسته‌های زیرکونیوم است 2, 8, 18, 10, 2 و پیکربندی الکترونی آن است [Kr] 4d2 5s2. اتم زیرکونیوم دارای شعاع است 160 pm و شعاع واندروالس از 186 بعد از ظهر. زیرکونیوم توسط مارتین هاینریش کلاپروت کشف شد 1789 و اولین بار توسط یونس یاکوب برزلیوس جدا شد 1824. در شکل عنصری آن, زیرکونیوم دارای ظاهر سفید نقره ای است که شبیه تیتانیوم است.

کانی اصلی زیرکونیوم زیرکون است (سیلیکات زیرکونیوم). زیرکونیوم عنصری به صورت تجاری به عنوان محصول جانبی استخراج تیتانیوم و قلع تولید می شود و کاربردهای زیادی به عنوان مات کننده و مواد نسوز دارد.. در طبیعت به عنوان یک عنصر آزاد یافت نمی شود. نام زیرکونیوم از ماده معدنی زیرکون گرفته شده است, مهمترین منبع زیرکونیوم, و از واژه زارگون فارسی, به معنی طلا مانند.