■ 지르코늄
주기율표 제4A족에 속하는 금속원소.
1789년 M.H.클라프로트가 보석으로서 알려져 있던 광물 지르콘에서 발견하여, 지르코늄이라고 명명했다. 그후 1824년 J.J.베르셀리우스가 K2ZrF6를 금속칼륨으로 환원시켜 처음으로 금속지르코늄을 분리시켰다.
■ 존재
천연으로는 비교적 풍부하게 존재하며, 클라크수(지각의 평균 함유량) 165 ppm으로 제20위이다. 바닷물 속에는 0.02μg/ℓ존재한다. 주요 광물은 지르콘 ZrSiO4, 바데라이트 ZrO2 등이며, 이 밖에 티탄·토륨·희토류원소 등의 광물 속에 부성분으로서 함유되어 있고, 화성암 속에도 널리 분포하고 있다.
■ 성질
은백색 또는 회백색의 광택이 나는 금속으로 육방정계(六方晶系)에 속한다. 무정형(無定形)인 것은 흑색 분말이며, 분말은 발화점이 낮아 산화제와 섞으면 폭발하기 쉽다. 상온에서는 산화되기 쉬우나, 고온에서는 산화지르코늄이 되기 쉽다. 산 및 알칼리에는 잘 녹지 않으며, 왕수(王水) 및 플루오르화수소산에만 녹는다. 성질은 티탄과 비슷하며, 특히 화학적 성질이 하프늄과 흡사하기 때문에 하프늄과의 분리가 어렵다. 녹는점은 티탄보다 높으나, 내열성은 티탄보다 약해 400℃ 이상에서 항장력(抗張力)이 작아진다.
■ 제조법
공업적으로는 크롤법이 이용되고 있다. 즉, 원료광석을 아크로(爐)에서 환원시켜 탄소화물과 질소화물을 만들고, 이것을 염소화한 다음 증류 정제하여 순수한 ZrCl4를 얻는다. 이것을 증기로 하여 약 800℃에서 마그네슘과 반응시켜 금속으로 만들고, 이어서 비활성기체 속에서 융해하여 지금(地金)으로 만든다. 판(板)·선(線) 등으로 가공하는 순도(純度)가 높은 금속(99.8% 이상)은 요오드화지르코늄의 열분해, 염화지르코늄의 융해염전기분해(融解鹽電氣分解) 등에 의해서 만든다. 시판되는 제품은 원래 공존해 있던 동족인 하프늄이 분리되지 않고 2∼3% 정도 함유되어 있다.
■ 용도
열중성자(熱中性子)에 대한 흡수단면적이 금속재료 중에서 최소이고, 내식성(耐蝕性)이 매우 좋기 때문에 원자로의 재료로서 수요가 많다. 다만, 하프늄을 함유하지 않는 것이 필요하므로, 아세틸아세톤 유도체에 의해서 킬레이트화합물을 만들고, 하프늄을 분리시킨 다음 야금(冶金) 정제한다. 이 밖에 진공관의 게터, 사진용 섬광전구 등에 사용되고, 철강업에서는 탈산·탈황 등에, 또 합금으로서 내산재료 등에 사용된다. 산화물은 백색안료(白色顔料)·내화재료 등으로 사용된다
■ 지르코늄특성표
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PROPERTIES
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COMPOSITIONS
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MELTING POINT (℃)
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1852
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구분
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R60702
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R60705
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BOILING POINT (℃)
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4377
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Zr + Hf
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99.2
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95.5
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THERMAL CONDUCTIVITY W/M-°K (Btu/hr - ft°)
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22.0 (12.7)
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HAFNIUM
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4.5
|
4.5
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Fe + Cr
|
0.2
|
0.2
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DENSITY (g/cc)
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6.5/R705 (6.64)
|
H
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0.005
|
0.005
|
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COEFFCIENT OF THERMAL EXPANSION M/M °K X 10-6
|
5.9
|
O
|
16
|
0.16
|
|
N
|
0.025
|
0.025
|
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TENSILE STRENGTH
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*.1
|
C
|
0.05
|
0.05
|
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ELECTRICAL RESISTIVITY
(MICRO OHM CM)
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39.7 (20℃)
705:55 (20℃)
|
NIOBIUM
|
20
|
2.0-3.0
|
|
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|
|
*.1 R60702 (55KSI) / 704 (60KSI) / 705 (80KSI) / 706 (74KSI)
YIELD STR..R60702 (30KSI)/ 704 (35KSI)/ 705(55KSI)/ 706 (50KSI) |
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