Zirkónium ako zdroj: princípy, vlastnosti a aplikácie

Čo je to getr a prečo zirkónium funguje

Getter je materiál umiestnený vo vnútri utesneného vákuového systému na zachytávanie a chemické viazanie zvyškových plynov a udržiavanie vákua počas celej životnosti produktu. Zirkónium je vynikajúci getter, pretože ľahko reaguje s kyslíkom, dusíkom, vodíkom a uhlíkom, pričom vytvára stabilné zlúčeniny a pracuje aj pri zvýšených teplotách. Vo vákuovej technológii udržujú zirkóniové getre vnútorné vákuum elektrónových trubíc, katódových trubíc, lámp a vákuovo{2}}izolovaných produktov ešte dlho po prvom vypumpovaní-.

Kľúčové vlastnosti zirkónu

Nehnuteľnosť	Hodnota	Relevantnosť
Teplota topenia	1855 stupňov	Stabilné v prevádzke-pri vysokých teplotách
Tlak pár	Veľmi nízka	Neznečisťuje vákuum
Afinita k plynom	Vysoká pre O, N, H, C	Funkcia Getter
Odolnosť proti korózii	Výborne	Chemické a medicínske využitie
Absorpcia neutrónov	Nízka	Jadrový obkladový materiál

Ako fungujú generátory zirkónia

V utesnenom zariadení je zirkónový getr zvyčajne pripevnený k vyhrievanému prvku alebo nanesený ako povlak. Počas prevádzky molekuly zvyškového plynu narážajú na aktívny povrch zirkónu a chemisorbujú sa za vzniku oxidovej, nitridovej, hydridovej alebo karbidovej fázy. Na rozdiel od niektorých getrov, ktoré sa rýchlo nasýtia, zirkónium môže pri teplote difundovať rozpustený plyn do svojho objemu, osviežiť povrch a predĺžiť životnosť getra. Ne-odpariteľné getre na báze zirkóniových zliatin sú štandardom v mnohých elektronických a vákuových aplikáciách.

Aplikácie zirkóniových getrov

Vákuové trubice a elektrónové zariadenia: udržiavanie vákua pre stabilnú emisiu a dlhú životnosť.

Lampy a osvetlenie: udržiavanie čistého plniaceho plynu v halogénových a výbojkových žiarovkách.

Vákuová izolácia: zachovanie vákua v izolačnom zasklení a vákuových izolačných paneloch.

Urýchľovače častíc a vedecké prístroje: doplnkové čerpanie v uzavretých systémoch.

Zirkónium Beyond Getters

Vlastnosti zirkónu podporujú širšiu priemyselnú úlohu. V metalurgii ide o odplyňovací, dezoxidačný a legujúci prvok v železných a neželezných zliatinách a používa sa v niektorých pyrotechnických zmesiach. Zirkónium jadrovej -triedy (zliatiny -typu Zircaloy) pokrýva palivové tyče v ľahko{5}}vodných reaktoroch, pretože má nízku absorpciu neutrónov a odolnosť proti korózii. Jeho biokompatibilita a odolnosť proti korózii vyhovujú chirurgickým nástrojom, najmä neurochirurgickým nástrojom. Priemyselne sa väčšina zirkónu spotrebuje ako zirkón (kremičitan zirkoničitý) v žiaruvzdorných materiáloch, zlievarenských pieskoch a keramike.

Známky a formy

Zirkónová huba: reaktívny medziprodukt z procesu Kroll, ktorý sa používa na legovanie a ďalšiu rafináciu.

Priemyselný-kov zirkónia: spracované produkty pre chemické, tepelné a getrové aplikácie.

Jadrový-zirkón: hafniový-kontrolovaný materiál na plášť reaktora.

Zliatiny zirkónu: getrové zliatiny, Zircaloy a zirkónium-predzliatiny medi.

Hojnosť a ponuka

Zirkónium je často označované ako vzácny kov, ale v skutočnosti je relatívne hojné a medzi prvkami zemskej kôry je asi na 11. mieste, pred meďou, zinkom a niklom. Jeho vnímaná rarita pochádza z ťažkostí získavania čistého, tvárneho kovu, čo odďaľovalo jeho priemyselné využitie, kým nedozreli moderné redukčné procesy.

FAQ

1. Aké plyny môže viazať zirkónový getr?

Zirkónium viaže kyslík, dusík, vodík, oxid uhoľnatý, oxid uhličitý a vodnú paru. Pre vzácne plyny je menej účinný, a preto ich zariadenia, ktoré potrebujú plnenie vzácnym plynom, používajú samostatne.

2. Ako sa aktivuje zirkónový getr?

Neodpariteľné getre sa aktivujú zahrievaním, zvyčajne na niekoľko stoviek stupňov Celzia, čím sa rozpúšťa povrchový oxid a odhaľuje sa čerstvý reaktívny kov. Teplota a čas aktivácie závisia od zloženia zliatiny.

3. Aký je rozdiel medzi špongiou a jadrovým-zirkónom?

Zirkónová huba je porézny reaktívny produkt používaný na legovanie a spracovanie. Jadrová kvalita sa čistí na extrémne nízke úrovne hafnia, pretože hafnium silne absorbuje neutróny a otrávilo by palivový cyklus reaktora.

4. Kde sa zirkónium používa pri výrobe ocele?

Zirkónium sa používa ako deoxidačné činidlo a na kontrolu tvaru sulfidu v niektorých druhoch ocele a v predzliatinách pre špeciálne ocele. Ferro-zirkónové prísady pomáhajú zjemňovať zrno a zlepšujú húževnatosť v určitých aplikáciách.

5. Je manipulácia so zirkónom bezpečná?

Kovové zirkónium vo voľnej forme je bezpečné, ale jemný zirkónový prášok je samozápalný a musí sa s ním zaobchádzať opatrne v kontrolovanej atmosfére. S prachom zo spracovania by sa malo zaobchádzať správnym vetraním a protipožiarnymi opatreniami.