粉末状铁与硝酸锆混合,可作闪光粉。金属锆几乎全部用作核反应堆中铀燃料元件的包壳。也用来制造照相用的闪光灯,以及耐腐蚀的容器和管道,特别是能耐盐酸和硫酸。锆的化学药品可作聚合物的交联剂。
含锆的天然硅酸盐矿石被成为锆石(zircon)或风信子石(hyacinth),广泛分布在自然界中。由于它们美丽的颜色,自古以来被称为宝石。
锆最值得注意的性质之一是抗腐蚀性。在这方面,它甚至超过铌和钛这些抗腐蚀性很强的金属。如果把不锈钢浸在 5%的盐酸中浸泡一年的话,它的厚度要损失2.6毫米;在同样条件下钛的损失约为l毫米;而锆的损失仅为千分之一毫米。锆的抗碱性能更是出类拔萃,在这方面它超过了钽。由于锆有惊人的抗腐蚀性能,它在神经外科这个极其敏感的医学领域中已找到了用武之地。锆合金是良好的手术器械材料。有时在进行脑外科手术中用锆丝进行缝合。 钢里只要加进千分之一的锆,硬度和强度就会惊人地捉高。含锆的装甲钢、大炮锻件钢、不锈钢和耐热钢等是制造装甲车、坦克、大炮和防弹板等武器的重要材料。
锆除了加强钢的强度和硬度外,还能改进钢的机械加工性能,可淬硬性、可焊性和流动性。它还能碎化钢中的硫化物,从而细化钢的晶粒组成。
在原子反应堆里,铀棒不能直接与水接触。因为热水侵蚀铀棒,铀棒使水沾上放射性,就会危害人体健康。用锆作铀棒的“外衣”——护套,可以满足下面四个方面的要求:抗蚀能力强,不与核燃料和传热介质(如水)发生作用;有足够的强度、耐热、耐腐蚀;很少吸收中子,保证裂变“链式反应”的进行,容易加工成形。锆和锆合金主要用在水冷式的原子反应堆中。如果用核动力发电,每一百万千瓦的发电能力,一年就要消耗掉20到25吨金属锆。一艘三万马力的;陔潜艇用锆和锆合金作核燃料的包套和压力管,锆的使用量达20至30吨。
在200℃的条件下,100克金属锆能够“吸收”817升氢,相当于铁的“吸收”能力的八十多万倍。温度超过900℃锆就可以猛烈“吸收”氮气。锆常在真空中作为除气剂。人们广泛利用锆粉,把它涂在电真空元件和仪表的阳极,栅极以及其他受热部件的表面上,吸收真空管中的残余气体,制造出真空度极高的各种电子管和其他真空仪表。
致密的锆在空气中很稳定。灰黑色的锆粉的着火点很低,在200℃的条件下能着火燃烧而燃烧速度快,发出强烈明亮的光辉。锆粉可以用作起爆雷管的起爆药,这种雷管甚至在水下也能爆炸。铅粉再加上氧化剂,燃烧起来强光眩日,是制造电光弹和照明弹的好原料。
很薄的锆箔在燃烧时比铝箔产生的亮度高50%;而氧气的消耗量完全相同。用锆箔作摄影闪光灯的闪光材料,能提供更快更亮的闪光。粉末状铁与硝酸锆混和,也可作为闪光粉。锆闪光灯使用起来很方便,因为它的体积很小,甚至可以做得象顶针那么小。
二氧化锆的熔点比锆高,达2700℃,是自然界中耐火性能最好的材料之一。它的导热性能差,但导电能力很强,沆蚀能力也很强,即使加热到1900多摄氏度也不会跟熔融的铝、铁、镍、铂等金属、硅酸盐和酸性炉渣发生作用。因而可以用它来制造熔炼贵金属的坩埚、耐火管、耐热玻璃和耐热搪瓷等。在搪瓷和玻璃中加入二氧化锆可以使它们增强抵抗酸、碱腐蚀的能力。用二氧化锆衬砌的高温炉,受热后体积不会增大很多,温度变化对它影响很小,炉体不致因热胀冷缩而产生裂缝,可以大大延长炉子的寿命。用二氧化锆作耐火材料,加进5%的氧化钙作稳定剂,它的耐热温度比氧化铝高500度,绝热能力比添加以前提高三倍。把白色的二氧化锆掺进陶瓷,能使陶瓷更洁白光亮、更耐热,强度也有所增加,用这种陶瓷制造高温绝缘瓷瓶,绝缘能力很强,膨胀系数很小。
有毒的。
金属锆又称海绵锆,为银灰色金属,外观似钢,有光泽;熔点1852
副点、副点、沸点4377密度649。锆容易吸收氢、氮和氧气;锆对氧的亲和力很强,1000℃氧气溶于锆中能使其体积显著增加。锆在空气中比较稳定;粉末状的锆容易燃烧,细的锆丝可用火柴点燃,高温时能与溶入的氧、氮、氢直接化合。
产品特性:金属锆有非常强的抗腐蚀性,超高的硬度与强度
锆是一种稀有金属,具有惊人的抗腐蚀性能、极高的熔点、超高的硬度和强度等特性,被广泛用在航空航天、军工、核反应、原子能领域。
锆的热中子俘获截面小,有突出的核性能,是发展原子能工业不可缺少的材料,可作反应堆芯结构材料。
锆粉在空气中易燃烧,可作引爆雷管及无烟火药。
锆可用于优质钢脱氧去硫的添加剂,也是装甲钢、大炮用钢、不锈钢及耐热钢的组元。
锆是镁合金的重要合金元素,能提高镁合抗拉强度和加工性能。
锆还是铝镁合金的变质剂,能细化晶粒。
二氧化锆和锆英石是耐火材料中最有价值的化合物。二氧化锆是新型陶瓷的主要材料,不可用作抗高温氧化的加热材料。二氧化锆可作耐酸搪瓷、玻璃的添加剂,能显著提高玻璃的弹性、化学稳定性及耐热性。
锆英石的光反射性能强、热稳定性好,在陶瓷和玻璃中可作遮光剂使用。
锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氨等气体,是理想的吸气剂,如电子管中用锆粉作除气剂,用锆丝锆片作栅极支架、阳极支架等。
锆zirconium
化学符号Zr,原子序数40,原子量91224,属周期系ⅣB族。1789年德意志MH克拉普罗特在分析锆石时发现一种新元素的氧化物,新元素被命名为zirc-onium,该字来源于zircon(锆石)。1824年瑞典JJ贝采利乌斯用金属钾还原锆氟酸钾,制得了金属锆。锆在地壳中的含量为0025%,锆的主要矿物有锆石(ZrSiO4)和二氧化锆矿(ZrO2),锆石与钛铁矿、金红石、独居石共生,也可在海滩砂石中找到。
锆是银灰色有光泽的金属,外观像钢,熔点1852±2℃,沸点4377℃ ,密度649克/厘米3 。锆的化学性质不活泼,致密的金属锆在空气中比较稳定,加热时,表面形成氧化物覆盖层,失去金属光泽。粉末状的锆容易在空气中燃烧,细的锆丝可用火柴点燃。锆对氧具有很强的亲和力,它能夺去氧化镁、氧化铍和氧化钍中的氧,本身成为二氧化锆。锆有强烈的吸氢性能,最大吸氢量相当于ZrH,可用作储氢材料。高温下锆还能与氮作用。锆不与稀盐酸、稀硫酸和强碱溶液作用,但容易溶解在氢氟酸和王水中。锆的氧化态为+2 、+3、+4,其中+4价化合物最稳定。
锆石加入适量的石油焦,在1000℃通入氯气,可得四氯化锆,它的蒸气与熔融的金属镁接触,即被还原为金属锆。高纯度金属锆可用碘化物热分解法制取。锆合金的热中子吸收截面小,耐腐蚀性能好,用作核反应堆的堆芯结构材料。锆还用于生产防弹合金钢。
主要化合物
氧化物—锆的氧化物是白色的ZrO2,能耐高温熔点达2700℃,且化学性质稳定,热胀系数较小,因此是很好的耐高温材料,ZrO2被用来制造耐火砖及耐火坩埚。
氢化物—ZrH2在高温核反应堆中作减速剂,反射剂或屏蔽剂。
硼化物——ZrB2由于是极高硬度,化学惰性的难熔物质,可作水轮机涡轮燃烧室衬套,火箭喷嘴等。
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