Filferro de zirconi escalfat com a captador: absorció de gasos i usos industrials

Comportament de Getter del filferro de zirconi escalfat

Quan s'escalfa, el filferro de zirconi absorbeix un gran volum d'oxigen, hidrogen, nitrogen i altres gasos residuals. Aquesta acció de captació s'utilitza dins dels tubs electrònics, on la pols de zirconi serveix com a agent desgasificant i el filferro de zirconi i la làmina de zirconi actuen com a captadors per a suports de porta, suports d'ànode i altres suports interns en tubs d'alimentació i dispositius de buit. Una secció fina de zirconi reacciona amb les darreres restes de gas que queden després del bombeig, de manera que el buit es manté durant tota la vida útil del tub.

La mateixa afinitat pel gas s'utilitza en els dispositius pirotècnics i d'encesa, on la pols fina de zirconi combinada amb un oxidant produeix un flaix brillant i d'alta-temperatura que s'utilitza en les làmpades de flash fotogràfic, les composicions de retard i els iniciadors. Com que la reacció és ràpida i enèrgica, la manipulació i l'envasament de la pols de zirconi segueixen un estricte control de pols-i una pràctica d'atmosfera-inerta.

Addicions de zirconi en acers i aliatges

Des d'un punt de vista industrial, només una mil·lèsima part del zirconi afegit a l'acer produeix un augment notable de la duresa i la resistència. El zirconi és un fort desoxidant i un potent eliminador de nitrogen, sofre i carboni, de manera que refina l'estructura del gra i neteja les inclusions. L'acer de blindatge de coixinets de zirconi-, l'acer de canons, l'acer inoxidable i l'acer resistent a la calor- són materials establerts per a vehicles blindats, tancs, artilleria i equips de defensa relacionats, i també s'utilitzen addicions controlades de zirconi per millorar la duresa i les propietats de-gruix de la placa estructural.

En la metal·lúrgia no-ferrosa, el zirconi s'afegeix als aliatges de magnesi i d'alumini per al refinament del gra i als aliatges de coure per a la seva resistència a la temperatura, i els productes químics del zirconi actuen com a agents de reticulació-de polímers en recobriments, paper i tractament tèxtil.

Revestiment de zirconi i combustible de grau-nuclear

Des del punt de vista de l'enginyeria nuclear, el zirconi té propietats excepcionals: una secció transversal d'absorció de neutrons molt baixa{0}}combinada amb una bona resistència a la corrosió i una resistència adequada a la temperatura. Per tant, és un material indispensable a la indústria nuclear, i la majoria dels reactors comercials d'energia depenen d'ell. Per cada milió de kW de capacitat de generació nuclear, es consumeixen aproximadament entre 20 i 25 tones de zirconi cada any, i un submarí nuclear d'uns 30.000 cavalls de força utilitza de 20 a 30 tones de zirconi i aliatges de zirconi com a carcassa de combustible i tubs de pressió.

Els productes de zirconi i d'aliatge de zirconi per al servei nuclear s'ordenen segons especificacions dedicades que inclouen lingots, barres, forja, làmines, tires, plaques i tubs, i els aliatges de coixinets d'estany-anomenats habitualment Zr-2 i Zr-4 són els materials clàssics de revestiment i tubs de pressió. Un control estricte del contingut d'hafni, perquè l'hafni absorbeix fortament els neutrons, és el requisit que defineix el grau nuclear.

Propietats físiques que impulsen la selecció

Propietat	Valor	Significat pràctic
Punt de fusió, zirconi	Uns 1855 graus	Conserva la força i la forma en servei d'alta-temperatura
Punt de fusió, titani	Uns 1668 graus	Inferior al zirconi, rellevant quan es comparen els dos metalls
Punt de fusió, òxid de zirconi	Uns 2715 graus	Admet aplicacions refractàries i ceràmiques
Resistència a la corrosió	Molt alt	Àmpliament utilitzat en serveis aeroespacials, militars i químics
Absorció de neutrons	Molt baix	Bases del revestiment del combustible nuclear i l'ús del tub de pressió
Absorció de gas quan s'escalfa	Oxigen, hidrogen, nitrogen	Bases de les aplicacions de getter i desgasificació

Usos industrials i de consum

Getters i agents desgasificadors en tubs electrònics, interruptors al buit i dispositius segellats.

Llums fotoflash, elements de retard i composicions d'encesa a base de pols de zirconi fi.

Contenidors, recipients i canonades resistents a la corrosió-, especialment per al servei d'àcid clorhídric i sulfúric.

Revestiment de combustible nuclear, tubs de pressió i interiors del reactor fets d'aliatges de zirconi de grau{0}}nuclear.

Components aeroespacials i de defensa que combinen un alt punt de fusió amb una gran duresa i resistència.

Substàncies químiques de zirconi utilitzades com a -agents de reticulació per a polímers i en formulacions de tractament de superfícies.

Els components de titani-resistents a la corrosió i a la calor-que s'utilitzen a les missions espacials tripulades són sensiblement menys resistents a la corrosió que el zirconi, per això s'escullen els graus de zirconi on la combinació de temperatura, corrosió i servei mecànic és més severa.

Preguntes freqüents

P: Quins gasos absorbeix el filferro de zirconi escalfat?
Absorbeix oxigen, hidrogen, nitrogen i altres gasos residuals, per això funciona com a captador en tubs electrònics i dispositius de buit segellats.

P: Com s'utilitza el zirconi en la fabricació d'acer?
Petites addicions d'aproximadament una mil·lèsima actuen com a desoxidant i depurador de nitrogen i sofre, perfeccionant l'estructura del gra i augmentant la duresa i la resistència dels acers de blindatge, pistoles, inoxidables i resistents a la calor-.

P: Per què s'utilitza el zirconi als reactors nuclears?
La seva absorció de neutrons tèrmica molt baixa permet que els neutrons passin amb poca pèrdua, mentre que la seva resistència a la corrosió i resistència a la temperatura s'adapten al revestiment del combustible i als tubs de pressió.

P: Quant de zirconi consumeix l'energia nuclear?
Aproximadament de 20 a 25 tones anuals per cada milió de kW de capacitat de generació, i de 20 a 30 tones per a un submarí nuclear d'uns 30.000 cavalls de potència.

P: Com es compara el zirconi amb el titani al punt de fusió?
El zirconi es fon a uns 1855 graus contra uns 1668 graus per al titani, i l'òxid de zirconi es fon a uns 2715 graus, la qual cosa admet l'ús aeroespacial a -alta temperatura.

P: Quines indústries utilitzen filferro i pols de zirconi?
Fabricació d'electrònica i tubs de buit, il·luminació i pirotècnia, processament químic amb àcid clorhídric i sulfúric, energia nuclear i enginyeria aeroespacial i de defensa.