취급소재

지르코늄의 특성

원소기호	Zr
원자번호	40
원자량	91.22
용융점	1,855℃
비중	6.5g/cc
끊는점	4,409℃
경도	85 Brinell
지각내 함유량	165ppm
상태	고체, 금속

지르코늄은 주기율표 제 4A족에 속하는 금속원소이며, 천연으로는 비교적 풍부하게 존재하며, 클라크수(지각 내 평균 함량)165ppm으로 제 20위이다. 바닷물 속에는 0.02μg/ℓ 존재한다. 주요 광물은 지르콘 ZrSiO₄,바데라이트 ZrO₂등이며, 이밖에 티탄,토륨,희토류 원소 등의 광물 속에 부성분으로서 함유되어 있고, 화성암 속에도 널리 분포하고 있다.

지르코늄 성질

지르코늄금속은 은백색 또는 회백색의 광택이 나는 금속으로 육방정계에 속한다.
무정형인 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 항장력이 작아진다.

지르코늄 용도

공업적으로 생산되기 시작한 것은 1950년대 이후이며, 하프늄과 물리.화학적 성질이 비슷하다. 열중성자에 대한 흡수단면적이 금속재료 중에서 최소이고, 내식성이 매우 좋기 때문에 원자로의 재료로도 많이 사용된다. 다만, 하프늄을 함유하지 않는 것이 필요하므로, 아세탈아세톤 유도체에 의해서 킬레이트 화합물을 만들고, 하프늄을 분리시킨 다음 야금(冶金)정제한다. 이 밖에 진공관의 게터, 사진용 섬광전구 등에 사용되고, 철강업에서는 탈산/탈황 등에 또 합금으로서 내산 재료등에 사용된다. 산화물은 백색안료/내화재료 등으로 사용된다.

지르코늄 제조법

공업적으로는 크롬법이 이용되고 있다. 즉 원료광석을 아크로에서 환원시켜 탄소화물과 질소화물을 만들고, 이것을 염소화한 다음 증류정제하여 순수한 ZrCl₄를 얻는다. 이것을 증기로 하여 약800℃에서 마그네슘과 반응시켜 금속으로 만들고, 이어서 비활성 기체 속에서 융해하여 지금(地金)으로 만든다. 판,선 등으로 가공하는 순도가 높은 금속(99.8%이상)은 요오드화지르코늄의 열분해, 염화지르코늄의 융해염전기분해 등에 의해서 만든다.

화학적 성분