지르코늄의 비중, 성질, 용도 및 값 표

지르코늄은 원소 주기율표의 5주기 4족에 속하는 원소입니다. 홑원소 물질인 지르코늄은 은빛을 띠는 광택 있는 회색 금속입니다. 내식성이 뛰어나고 연성이 높다는 특징이 있습니다.

이 재료에는 조밀육방격자를 가진 알파 지르코늄과 체심입방격자를 가진 지르코늄이라는 두 가지 변태가 있습니다. 863°C에서 한 구조가 다른 구조로 전이됩니다.

지르코늄 비중표

이 재료의 중량은 지르코늄의 비중에 따라 달라집니다. 재료가 복합적이므로 현장에서 비중을 계산할 수 없습니다. 이러한 절차는 전문 화학 실험실에서 수행합니다. 다만 평균 비중은 알려져 있으며 6.506g/cm³입니다.

지르코늄의 중량과 비중을 쉽게 계산할 수 있도록 해당 값과 여러 측정 체계에 따른 계산값을 아래 표에 정리했습니다.

지르코늄의 성질

지르코늄은 6.506g/cm³의 양호한 밀도와 25~100°C에서의 우수한 비열, 높은 전기저항을 지닙니다. 녹는점은 1855°C, 끓는점은 4409°C입니다.

순수한 지르코늄은 연성이 있고 압연, 프레스 성형, 단조를 비롯한 여러 열간 및 냉간 가공이 쉽습니다. 산소 함량이 0.2%를 넘으면 냉간 압력 가공을 할 수 없습니다. 질소, 탄소, 산소, 수소가 들어 있으면 취성 구조가 생길 수 있습니다.

덩어리 형태의 지르코늄은 200~400°C에서 서서히 산화하며 표면에 이산화지르코늄 피막을 형성합니다. 800°C를 넘으면 공기 중 산소와 활발하게 반응합니다.

덩어리 형태의 지르코늄은 이산화지르코늄 보호막 덕분에 물, 수증기, 여러 산성 환경에서 안정적입니다. 다만 저항성은 농도, 온도, 불순물에 따라 달라집니다. 보호막을 파괴하는 플루오린화물과 플루오린화 수소산이 든 환경은 특히 위험합니다. 화학적으로 중요한 조건에서는 해당 합금과 환경의 자료를 사용해야 합니다.

지르코늄은 상자성 금속에 속합니다.

지르코늄의 용도

지르코늄과 그 합금은 여러 분야에서 널리 사용합니다. 주요 용도는 다음과 같습니다.

• 원자력 분야에서 핵연료 집합체와 구성 부재 및 기타 원자로 구조물 제조.
• 야금에서 질소 제거제와 탈산제 역할이 뛰어난 모합금 재료. 지르코늄으로 전기전도성의 손실은 적으면서 내열성과 강도가 높은 합금도 만듭니다.
• 불꽃 조성물, 신호 장치, 특수 화학 발광원에 지르코늄 분말과 미세 절삭 부스러기 사용. 덩어리 금속과 미세 분말은 거동이 서로 다릅니다. 분말은 쉽게 불이 붙을 수 있어 엄격한 안전 조치가 필요합니다.
• 내식성, 재료 순도, 특성 안정성이 중요한 전기공학, 진공 기술, 과학 장비용 특수 합금과 화합물.
• 생체 환경에 대한 저항성이 타이타늄보다도 뛰어나 여러 보철물과 수술 기구 제조에 사용.