Wofür wird Zirkonium verwendet? Kernkraft und mehr

Die Ordnungszahl von Zirkonium ist 40, das Elementsymbol ist Zr. Zirkonium sieht aus wie ein silbriges Metall, und seine Dichte beträgt 6,52 g/cm3. Zr hat einen sehr geringen Neutronenadsorptionsquerschnitt und einen relativ hohen Schmelzpunkt (1855 °C oder 3371 °F), was Zirconium zu einem hervorragenden Material für Kernkraftstäbe macht. In den 1990er Jahren wurden etwa 90 % des jährlich produzierten Zirkoniums von der Atomindustrie verbraucht. Da sich jedoch immer mehr Menschen mit Zr und seinen Verbindungen vertraut machen, wurden weitere Anwendungen gefunden.

Zirkoniumdioxid oder Zirkoniumdioxid ist eine sehr wichtige Zirkoniumverbindung. ZrO2 kann als Rohstoff für technische Keramiken verwendet werden, die eine große Härte und Verschleißfestigkeit aufweisen. Zirkoniumdioxid kann auch in Form von transparenten Kristallen vorliegen und ist extrem hart, ähnlich wie Diamanten. Daher finden sich Zirkoniumelemente auch in Schmuckstücken wie Zirkoniumringen und Zirkoniumkronen usw.

Zirkoniummetall und Zirkoniumlegierungen haben Vorteile in speziellen chemischen Umgebungen - vor allem Essig- und Salzsäure. Die Korrosionsbeständigkeit von Zirkonium beruht auf einem fest haftenden Oxid, das sich fast sofort bildet. Aus diesem Grund wird Zirkonium zur Herstellung von Elektrodenkomponenten, Flanschbolzen, Rohren und Stangen für spezielle Anwendungen verwendet . Zirkoniumprodukte finden auch breite Anwendung in der Medizintechnik, z. B. in Zirkoniumimplantaten.

Materialien auf Zirkoniumbasis haben auch einige besondere Eigenschaften. Zirkonium wird zur Herstellung vonsupraleitenden Hochtemperaturwerkstoffenverwendet , und Zr-Kristallstangen werden häufig als Rohmaterial eingesetzt. Zirkoniumlegierungen gelten auch als vielversprechende Materialien für kommerzielle amorphe Metalle, auch metallisches Glas genannt. Im Vergleich zu herkömmlichen Metallwerkstoffen weist amorphes Metall keine Korngrenzen auf, was zu einer besseren Verschleißfestigkeit und Härte führt. Darüber hinaus weisen amorphe Metalle keine Korngrenzenkorrosion auf und können thermisch verformt werden. Um den amorphen Zustand zu erreichen, müssen die geschmolzenen Legierungen schnell abgekühlt werden. Normalerweise beträgt die Abkühlungsgeschwindigkeit Millionen von K/s, bei den kürzlich entwickelten Legierungen auf Zr-Basis könnte sie bei etwa 1 K/s liegen.

Es wird prognostiziert, dass die Nachfrage nach Zirkonium in den kommenden Jahren aufgrund der Nachfrage nach Kernkraftwerken weltweit steigen wird. Allerdings verfügen nur wenige große Unternehmen über die Technologie, die für die Herstellung von Zirkoniumwerkstoffen für den Nuklearbereich erforderlich ist, und die enormen Investitionen erschweren den Markteintritt neuer Akteure. Obwohl die Nuklearindustrie nach wie vor einen großen Teil des jährlich produzierten Zirkoniums verbraucht, haben sich in den letzten Jahrzehnten Anwendungen in anderen Bereichen, wie z. B. der Keramik, rasch entwickelt.