Цирконий металл, его свойства, особенности, характеристики

Цирконий — серебристо-белого цвета, обладает высокой пластичностью, имеет хорошую устойчивость к коррозии. Это простое вещество, элемент побочной подгруппы четвертой группы пятого периода системной таблицы Д. И. Менделеева, атомный номер 40. Одна из модификаций циркония — с гексагональной решеткой типа магния, другая — это объемно-центрированной решеткой типа а -Fe. Обнаружил цирконий немецкий химик в 1789 году, выделил диоксид циркония, позже, в 1824 году в свободном виде был выделен шведским химиком, и уже в 20 веке удалось получить чистый от всех примесей цирконий. Происхождение слова неизвестно.

Металл цирконий

Металл цирконий в основном распространен в литосфере, считается рассеянным элементом и в природе известны его соединения с кислородом в виде силикатов и окислов. В земной коре присутствует 40 минералов, которые содержат цирконий, в нем он присутствует в виде окислов или солей. Преимущественное распространение находит в природе циркон, бадделеит, еще имеются различные сложные минералы. Доминирующим циркониевым минералом является циркон, который главным образом встречается в гранитах и сиенитах, а также во всех типах пород. Для производства циркония в промышленности используют циркониевые концентраты, содержащие диоксид циркония 60-65%.

Получение циркония металла — непростой технологический процесс, требующий много времени и затрат, основными методами являются: фторидный, хлоридный и щелочной процессы. Плотность циркония 6,5107г/см³, температура плавления 1855⁰С, достаточно высокая температура кипения 4409⁰С, является парамагнитным.

Цирконий металл пластичен, а поэтому легко поддается горячей и холодной обработке (ковке, прокатке, штамповке). Хрупкость металла может вызывать наличие растворенных в металле малых доз азота, кислорода, водорода, углерода. Имеет хорошую твердость 640-670МН/м² по Бринеллю. Кислород оказывает сильное влияние на твердость и при его концентрации 0,2%, цирконий не поддается холодной обработке давлением. При температуре 200-400⁰ С начинается медленное окисление компактного циркония, покрываясь пленкой диоксида циркония. С фтором происходит реакция циркония при обычной температуре, а при температуре выше 200⁰ С реакция с бромом, хлором, йодом, при этом образуются высшие галогены. Цирконий не реагирует с соляной кислотой, а также серной и щелочами. При температуре выше 100⁰ С происходит взаимодействие с азотной кислотой и царской водкой.

Сплавы циркония находят широкое применение еще с 30-х годов 20 века и в наше время еще больше:

• в ядерной энергетике, атомной для изготовления тепловыделяющих элементов, сборок и конструкций ядерных реакторов;
• в металлургии используют в качестве легирующей добавки, которая значительно повышает механические свойства металлов, делает прочными и жаростойкими сплавы меди;
• в пиротехнике;
• замечательный сверхпроводник, выдерживает нагрузку до 100000А/см²;
• используется как конструкционный материал, который идет на изготовление стойких к кислотам химических реакторов, насосов, арматуры;
• высокая химическая стойкость позволяет изготавливать разную пищевую посуду;
• в ювелирной промышленности.

Цена циркония может быть разной и это зависит от того, какого вида изделие циркония. Цена циркония от 100 дол. США до 500 дол. США за 1 кг. на мировом рынке. Все сплавы содержащие цирконий, имеют разное его содержание.