زركونيوم رباعي

حول معدن الزركونيوم (Zr) وسبائك الزركونيوم

زركونيوم رباعي (Zr) هو معدن شديد المقاومة للتآكل نستخدمه في العديد من المنتجات للبيئات الكيميائية المتخصصة (أحماض الخليك والهيدروكلوريك في المقام الأول). وتشمل بعض المضخات, صمامات, التطبيقات النووية, التجهيز الكيميائي, مفاعل السفن, المبادلات الحرارية والمزيد. يستخدم صناعة الطاقة النووية تقريبا 90% الزركونيوم التي أنتجت كل سنة. ويستخدم الزركونيوم أيضا كعامل تسبيك في الفولاذ, لجعل بعض أنواع المعدات الجراحية، وكما حاصل, مواد التي تجمع بين ويزيل أثر الغازات أنابيب فراغ النموذج. معدن الزركونيوم قابل للحام والتشكيل.

زركونيوم رباعي 702 يوفر حماية ممتازة من التآكل مع مقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد والتآكل الشقوق. غالبًا ما تستخدم في المعالجة الكيميائية. مخلوط مع 2 إلى 3 في المئة كولومبيوم, زركونيوم رباعي 705 أقوى بكثير وأكثر مرونة من الزركونيوم 702 مع مقاومة تآكل متساوية تقريبا, مما يجعلها السبيكة المفضلة لمعظم مشابك الزركونيوم. بالإضافة إلى مقاومة حمض الهيدروكلوريك في جميع التركيزات وفي درجات حرارة أعلى من درجة حرارة الغليان, تتمتع الزركونيوم وسبائكه أيضًا بمقاومة ممتازة في حامض الكبريتيك عند درجات حرارة أعلى من الغليان وتركيزات إلى 70%. معدل التآكل في حامض النيتريك أقل من 1 مل / سنة عند درجات حرارة أعلى من الغليان وتركيزات 90%. تقاوم المعادن أيضًا معظم المواد العضوية مثل حمض الأسيتيك وأنهيدريد الخل وكذلك الستريك, اللبني, طرطري, أكساليك, التانيك, والأحماض العضوية المكلورة. يمكن استخدام عدد قليل نسبيًا من المعادن إلى جانب الزركونيوم في العمليات الكيميائية التي تتطلب ملامسة بديلة للأحماض والقلويات القوية. ومع ذلك, الزركونيوم ليس له مقاومة لحمض الهيدروفلوريك ويتم مهاجمته بسرعة, حتى بتركيزات منخفضة للغاية. يوجد 4 أنواع الزركونيوم المخلوط المقاوم للتآكل في الصناعة الكيميائية: Zr702, زر 704, Zr705 و Zr706, تنطبق على وسط وحالة كيميائية مختلفة. مقاومة التآكل لسبائك الزركونيوم الأربعة هي نفسها تقريبًا, لكن خواصها الميكانيكية مختلفة جدًا. قوة شد Zr705 هي ضعف قوة Zr702. عادةً ما يتم استخدام Zr705 في المعدات الكيميائية التي تتطلب متطلبات أعلى من حيث الكثافة. ولكن في حامض الكبريتيك المحتوي على FeCl3, خصائص مقاومة التآكل لـ Zr702 و Zr704 أفضل من Zr705 و Zr706. يتمتع Zr706 بقوة كافية واستطالة عالية وعادة ما يستخدم في صنع المبادل الحراري.

كما أن الزركونيوم شديد المقاومة للحرارة والتآكل, وهو يشكل أيضا العديد من المركبات المفيدة وسبائك. هذه القوة جعله عنصرا مثاليا للتفاعلات النووية, وكما أنها تستخدم معدات المختبرات, علم المعادن والأجهزة الجراحية. توربينات الغاز والمحركات النفاثة قد أيضا استخدام الزركونيوم وسبائك الزركونيوم للحيلولة دون تشويه بسبب التعرض للحرارة العالية المعادن. زركونيوم رباعي (الرمز الذري: Zr, العدد الذري: 40) هو بلوك د, مجموعة 4, فترة 5 عنصر بوزن ذري 91.224. نموذج بوهر الزركونيوم: عدد الإلكترونات في كل من قذائف الزركونيوم هو 2, 8, 18, 10, 2 وتكوينه الإلكتروني هو [كر] 4d2 5s2. نصف قطر ذرة الزركونيوم 160 مساءً ونصف قطر فان دير فالس 186 مساءً. اكتشف مارتن هاينريش كلابروث الزركونيوم في 1789 وأول من عزله يونس جاكوب برزيليوس في 1824. في شكله الأولي, الزركونيوم له مظهر أبيض فضي يشبه التيتانيوم.

معدن الزركونيوم الرئيسي هو الزركون (سيليكات الزركونيوم). يتم إنتاج عنصر الزركونيوم تجاريًا كمنتج ثانوي لتعدين التيتانيوم والقصدير وله العديد من التطبيقات كمواد عتامة ومادة حرارية. لم يتم العثور عليه في الطبيعة كعنصر حر. يأتي اسم الزركونيوم من معدن الزركون, أهم مصدر للزركونيوم, ومن الكلمة الفارسية wordzargun, بمعنى الذهب.