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admin

2017-01-16 11:30:35

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지르코늄[zirconium]

은백색의 금속. 원소기호 Zr, 원자번호 40, 원자량 91.22.

히아신스라고 불리우는 보석은 투명하고 등․적․갈색을 띠고 있으며, 지르코늄의 규산염인 지르콘(ZrSiO4)으로 되어 있다. 페르시아어로 고가인 금을 의미하는zar에서 그 이름이 유래한다. 원광석은 지르콘 외에 산화지르코늄(ZrO2)이 있다. 1824년에 스웨덴의 화학자 베르셀리우스는 최초로 불순물이 많은 지르코늄을 얻었다. 정련은 티탄과 마찬가지로 크롤법으로 이루어지고, 생성한 염화물을 알루미늄이나 칼슘, 칼륨으로 환원하여 흑색의 조금속을 얻는다. 다시 요오드화지르코늄의 열분해 또는 플루오르화물의 용융염전해로 순도 99.8% 이상의 금속이 얻어진다.

지르코늄은 녹는점 1857℃이고 밀도는 실온에서 6.51g/cm3(20℃)이다. 부드러우므로 가공하기 쉽고 용접이 가능하다. 플루오르화수소산이나 왕수에는 녹으나 산이나 알칼리의 용액, 고온의 물, 용융알칼리에는 내식성이 있으므로 화학플랜트 등에 쓰인다. 또 각종 내식합금의 성분으로 첨가된다. 지르코늄은 상온의 공기 중에서는 산화되기 어려우나 분말로 하면 공기 중에서 발화되기 쉽다. 알루미늄이나 칼슘과 함께 용강의 탈산제로도 쓰인다. 지르코늄은 열중성자의 흡수가 금속 중에서 가장 작고, 여기서 원자로재료로서 연료의 피복재에 쓰이고 있다. 이 경우 하프늄의 600배이므로 어렵지만 하프늄은 극력 제거하여야 한다.

산화지르코늄의 녹는점은 2710℃로 대단히 높으므로 내화물에 쓰인다. 그러나 1100℃에 변태점이 있어 승강온의 반복에 따라 균열이 생긴다. 즉 고온측에서 입방정, 저온측에서 사방정이 된다. 여기서 산화지르코늄이나 산화마그네슘을 고용시켜서 입방정을 저온까지 안정화시켜 균열을 방지하고 있다. 또 이 고용체는 산화이온 전도체이므로 고체전해질로서 고온에서 산소분압을 측정하는 센서에 쓰이고 있다.