A cirkónium mint gyűjtőanyag: alapelvek, tulajdonságok és alkalmazások

Mi az a getter és miért működik a cirkónium?

A getter egy zárt vákuumrendszerbe helyezett anyag, amely felfogja és kémiailag megköti a maradék gázokat, fenntartva a vákuumot a termék élettartama alatt. A cirkónium kiváló getter, mert könnyen reagál oxigénnel, nitrogénnel, hidrogénnel és szénnel, stabil vegyületeket képezve, és magas hőmérsékleten is folyamatosan működik. A vákuumtechnológiában a cirkónium getterek az elektroncsövek, a katódsugárcsövek, a lámpák és a vákuumszigetelt termékek belső vákuumát még sokáig fenntartják a pumpa kezdeti-leállása után.

A cirkónium főbb tulajdonságai

Ingatlan	Érték	Relevancia
Olvadáspont	1855 fok	Stabil magas hőmérsékletű{0}}szolgáltatásban
Gőznyomás	Nagyon alacsony	Nem szennyezi a vákuumot
Affinitás a gázokhoz	Magas O, N, H, C esetén	Getter funkció
Korrózióállóság	Kiváló	Vegyi és gyógyászati ​​felhasználás
Neutron abszorpció	Alacsony	Nukleáris burkolóanyag

Hogyan működnek a cirkónium getterek

Zárt készülékben a cirkónium gettert általában egy fűtött elemhez rögzítik, vagy bevonatként lerakják. Működés közben a maradék gázmolekulák az aktív cirkónium felülethez ütköznek és kemiszorbeálódnak, oxid-, nitrid-, hidrid- vagy karbidfázisokat képezve. Ellentétben néhány gyorsan telítő getterrel, a cirkónium hőmérsékleten az oldott gázt a tömegébe diffundálja, frissítve a felületet és meghosszabbítva a getter élettartamát. A cirkóniumötvözeteken alapuló, nem elpárologtató getterek számos elektronikai és vákuum alkalmazásban szabványosak.

A cirkónium getterek alkalmazásai

Vákuumcsövek és elektroneszközök: a vákuum fenntartása a stabil emisszió és a hosszú élettartam érdekében.

Lámpák és világítás: a töltőgáz tisztán tartása halogén- és kisülőlámpákban.

Vákuumos szigetelés: a vákuum megőrzése hőszigetelt üvegezésben és vákuumszigetelő panelekben.

Részecskegyorsítók és tudományos műszerek: kiegészítő szivattyúzás zárt rendszerekben.

Cirkónium Beyond Getters

A cirkónium tulajdonságai szélesebb ipari szerepet támogatnak. A kohászatban gáztalanító, deoxidáló és ötvöző elem vas- és nem-vas ötvözetekben, és egyes pirotechnikai keverékekben használják. Nukleáris -minőségű cirkónium (Zircaloy- típusú ötvözetek) a könnyűvizes reaktorok üzemanyagrudait burkolják, alacsony neutronabszorpciója és korrózióállósága miatt. Biokompatibilitása és korrózióállósága sebészeti eszközökhöz, különösen idegsebészeti eszközökhöz illik. Iparilag a legtöbb cirkóniumot cirkonként (cirkónium-szilikátként) használják fel tűzálló anyagokban, öntödei homokban és kerámiában.

Osztályok és űrlapok

Szivacscirkónium: a Kroll-eljárás reaktív intermedierje, amelyet ötvözésre és további finomításra használnak.

Ipari -minőségű cirkónium fém: kovácsolt termékek vegyi, termikus és getteres alkalmazásokhoz.

Nukleáris -minőségű cirkónium: hafnium-ellenőrzött anyag a reaktorok burkolatához.

Cirkóniumötvözetek: getterötvözetek, cirkóniumötvözetek és cirkónium-réz mesterötvözetek.

Bőség és kínálat

A cirkóniumot gyakran ritka fémként írják le, de valójában viszonylag bőséges, a földkéreg elemei között a 11. helyen áll, megelőzve a rezet, a cinket és a nikkelt. Érzékelt ritkasága a tiszta, képlékeny fém kinyerésének nehézségéből adódik, ami késleltette ipari felhasználását a modern redukciós eljárások kifejlődéséig.

GYIK

1. Milyen gázokat tud megkötni a cirkónium getter?

A cirkónium megköti az oxigént, a nitrogént, a hidrogént, a szén-monoxidot, a szén-dioxidot és a vízgőzt. Nemesgázok esetén kevésbé hatékony, ezért a nemesgáz töltetet igénylő készülékek külön használják azokat.

2. Hogyan aktiválható a cirkónium getter?

A nem elpárolgó gettereket jellemzően több száz Celsius-fokra történő melegítés aktiválja, ami feloldja a felületi oxidot, és friss, reaktív fémet tesz szabaddá. Az aktiválási hőmérséklet és idő az ötvözet összetételétől függ.

3. Mi a különbség a szivacs és a nukleáris{1}}cirkónium között?

A szivacscirkónium az ötvözéshez és feldolgozáshoz használt porózus reaktív termék. A nukleáris minőségű anyagot rendkívül alacsony hafniumszintig tisztítják, mivel a hafnium erősen elnyeli a neutronokat, és megmérgezné a reaktor üzemanyagciklusát.

4. Hol használják a cirkóniumot az acélgyártásban?

A cirkóniumot deoxidálószerként és a szulfid alakjának szabályozására használják egyes acélfajtákban, valamint speciális acélok mesterötvözeteiben. A ferro-cirkónium-adalékok segítenek finomítani a szemcséket és javítják a szívósságot bizonyos alkalmazásokban.

5. Biztonságos-e a cirkónium kezelése?

Az ömlesztett cirkónium fém biztonságos, de a finom cirkóniumpor piroforos, és ellenőrzött légkörben óvatosan kell kezelni. A feldolgozásból származó port megfelelő szellőztetéssel és tűzvédelmi óvintézkedésekkel kell kezelni.