지르코늄은 은백색의 부동태화 금속으로, 표면 막이 밀도가 높아 대부분의 유기산과 무기산, 강알칼리, 용융염 및 고온-물을 견딜 수 있습니다. 이 필름은 화학 공장에 지르코늄 합금이 선택된 이유이고, 금속의 중성자 흡수 단면적이 매우 낮기 때문에 핵연료 피복재로 선택된 이유입니다. 동일한 원소는 지르콘 모래와 지르코니아에서 추출한 내화물 및 화학 제품의 큰 계열을 뒷받침합니다.
물리적 및 금속학적 특성
| 재산 | 일반적인 값 또는 동작 |
|---|---|
| 모습 | 은백색 금속 |
| 밀도 | 약 6.5g/cm23 |
| 녹는점 | 약 1855도 |
| 표면 필름 | 조밀한 수동 산화물,-공기 및 물에서 자가 복구 |
| 연성 | 강한 가소성; 판, 튜브, 와이어로 쉽게 형성됨 |
| 가스 친화력 | 높은 온도에서 산소, 수소, 질소를 흡수합니다. |
| 풍부 | 지각에서 19번째로 풍부한 원소로 크롬에 가깝습니다. |
매우 높은 온도에서 지르코늄은 많은 금속 및 비금속 원소와 반응하여 고용체와 화합물을 형성합니다. 이러한 게터링 거동은 진공 기술에 유용하며 지르코늄이 수소를 쉽게 흡수하고 가열되거나 수소 압력이 떨어지면 다시 방출하기 때문에 지르코늄을 수소 저장 재료 후보로 만듭니다. 동일한 친화력은 산소와 질소의 흡수를 피하기 위해 용융 및 용접이 진공 또는 불활성 가스 하에서 수행되어야 함을 의미합니다.
내식성과 그 한계
지르코늄은 많은 환경에서 티타늄보다 내식성이 더 뛰어나므로 공격적인 화학 물질 사용 시 나타나는 이유입니다. 그러나 수동 필름을 공격하는 미디어의 경우 선택해서는 안 됩니다.
불화수소산 및 불화물-함유 용액;
진한 황산 및 진한 인산;
왕수 및 브롬수;
습식 염소 및 염화 제2구리 및 염화 제2철 용액과 같은 산화 염화물.
이러한 예외를 제외하고 지르코늄 장비는 대부분의 유기산, 적당한 농도와 온도의 무기산, 알칼리, 용융염 및 고온의 물을 처리하며, 이는 부식 생성물에 의한 오염을 피해야 하는 열교환기, 반응기, 컬럼, 펌프 및 배관에서 일반적입니다.
합금 등급 및 제품 형태
상업적으로 순수한 지르코늄은 화학 공정 장비에 사용되는 반면, Zr-2 및 Zr-4와 같은 지르코늄{0}}주석 합금은 판, 시트 및 스트립에 대한 ASTM B352, 심리스 및 용접 튜브에 대한 ASTM B353, 막대 및 와이어에 대한 ASTM B550과 같은 공장 제품 사양이 적용되며 원자력 및 기타 까다로운 작업에 사용됩니다. 향상된 부식 성능이나 강도가 필요한 경우에는 니오븀 합금이 선택됩니다. 사용 가능한 형태에는 진공 용해 및 제어된 중간 어닐링을 통한 열간 및 냉간 가공을 통해 스폰지 지르코늄으로 생산된 판, 시트, 스트립, 이음매 없는 용접 튜브, 바, 와이어 및 단조품이 포함됩니다. 산소 함량은 강도와 연성을 제어하므로 핵심 사양 포인트입니다.
주요 응용분야
원자력.열 중성자 흡수 단면적이 매우 낮은 지르코늄 합금은 연료봉의 표준 클래딩 및 구조 재료로, 연료를 포함하고 효율적으로 열을 전달하며 조사 시 치수 안정성을 유지해야 합니다.
화학 및 야금 장비.지르코늄 판, 튜브 및 와이어는 부식성 서비스를 위한 열교환기, 용기, 라이너 및 내부 부품으로 제작되며, 부식 거동을 개선하고 결정립 미세화제 역할을 하기 위해 특정 합금에 지르코늄이 첨가됩니다.
내화물, 주조 및 세라믹.지르콘과 지르코니아는 지르코니아{0}} 기반 내화 벽돌, 정밀 주조 모래 및 주형 코팅, 세라믹, 에나멜 및 유리로 대량 소비되어 내화성과 화학적 내구성을 높입니다.
지르코늄 화학물질.이산화지르코늄, 옥시염화지르코늄, 황산지르코늄, 지르콘산나트륨 및 플루오로지르콘산칼륨은 지르콘 모래에서 생산되며 촉매, 표면 처리, 안료, 섬유 및 종이 가공 및 기타 특수 화학에 사용됩니다.
자주 묻는 질문
Q: 지르코늄 합금은 어떤 용도로 사용되나요?
주요 용도는 핵연료 피복재 및 구조 부품, 열교환기 및 원자로와 같은 내부식성 화학 공정 장비, 합금 첨가물, 광범위한 내화물, 주물사 및 지르코늄 화학물질입니다.
Q: 지르코늄의 녹는점과 밀도는 얼마입니까?
지르코늄은 약 1855도에서 녹고 밀도는 약 6.5g/cm3이며 은백색-외관을 가집니다.
Q: 지르코늄을 공격하는 화학물질은 무엇입니까?
불화수소산, 진한 황산 및 인산, 왕수, 브롬수, 습염소 및 산화성 염화물(예: 구리 및 염화제2철 용액)은 모두 부동태 피막을 공격하므로 이러한 용도로 지르코늄이 선택되지 않습니다.
질문: 지르코늄은 티타늄보다 내식성이 더 좋습니까?
많은 산 및 알칼리 환경에서 지르코늄은 티타늄보다 부식에 더 잘 견디기 때문에 더 높은 비용에도 불구하고 엄격한 화학 서비스에 선택됩니다.
Q: 원자로에 지르코늄이 사용되는 이유는 무엇입니까?
이는 매우 낮은 열 중성자 흡수 단면적과 우수한 강도, 연성 및 고온수에서의 내식성을 결합하여-연료 피복재의 표준 재료가 됩니다.
Q: Zr-2와 Zr-4의 차이점은 무엇입니까?
둘 다 원자력 서비스에 사용되는 지르코늄{0}}주석 합금입니다. 그들은 합금 첨가가 다르며 Zr-4는 가압 경수로 조건에서 수소 픽업을 줄이기 위해 개발되었습니다.
