Zirkonium

Zirkonium (Zr 702) – Halbzeuge, Legierungen und Zeichnungsteile ab Lager

Zirkonium (chemisches Symbol Zr, Ordnungszahl 40, auch Zirconium geschrieben) ist ein silbergraues, glänzendes Schwermetall. In seiner reinen Form ist es leicht zu bearbeiten, korrosionsbeständig auch bei hohen Temperaturen und besitzt einen sehr geringen Neutroneneinfangquerschnitt. Darüber hinaus bietet Zirkonium eine gute Stabilität gegen Strukturschäden durch Neutronenbestrahlung und gegen Kavitation durch Kühlmittelströme – Eigenschaften, die das Metall zu einem Schlüsselwerkstoff im Reaktorbau machen.

Zirkonium – hochtechnologisch und vielseitig einsetzbar

Das Metall wird hauptsächlich rein oder mit 1,2–1,7 % Zinn legiert für korrosionsbeständige Rohre, Fittings und Hähne in der chemischen Industrie verwendet. Diese spezielle Legierung wird Zircaloy genannt. Beim Reaktorbau spielt Zirkonium eine wichtige Rolle: Es wird eingesetzt für Brennelementumhüllungen und -halterungen, zur Druckkesselauskleidung sowie für alle mit Neutronen in Berührung kommenden Strukturbauteile. In der Raketen- und Düsenflugzeugindustrie wird Zirkonium für die Herstellung von Verbrennungskammern und Zuführungsleitungen verwendet. In Elektronen- und Röntgenröhren dient Zirkonium als Getter-Material.

Das oben erwähnte Zircaloy ist beispielsweise Hauptbestandteil der Hüllen von Uran-Brennelementen in Kernkraftwerken. Hier zeichnet sich das Element durch einen außergewöhnlich niedrigen Einfangquerschnitt für thermische Neutronen aus, sowie eine hohe Korrosionsbeständigkeit. Dadurch eignet es sich ebenfalls zum Bau chemischer Anlagen und insbesondere für spezielle Teile wie Ventile, Pumpen, Rohre oder Wärmetauscher.

Wichtig für nukleare Anwendungen: Zirkonerz enthält stets auch das chemisch fast identische Hafnium, das im Gegensatz zu Zirkonium Neutronen stark absorbiert. Für den Reaktorbau muss Zirkonium deshalb aufwendig von Hafnium getrennt werden – nur so bleibt die für Brennelemente nötige Neutronentransparenz erhalten.

Zirkonium-Legierungen haben vielfältige Anwendungen

Neben der wohl bekanntesten und verbreitetsten Legierung, dem Zircaloy, verleiht Zirkonium auch anderen Legierungen wertvolle Eigenschaften. Als Zusatz von Stahl erhöht es beispielsweise die Korrosionsbeständigkeit, weshalb chirurgische Instrumente gern aus solchen Legierungen hergestellt werden. Gemeinsam mit Niob entsteht eine supraleitende Legierung, welche diese Eigenschaft auch unter dem Einfluss starker Magnetfelder behält. Grundsätzlich stabilisiert der Zusatz von Zirkonium eine Legierung und macht sie widerstandsfähiger.

Zirkonium vs. Titan

Zirkonium und Titan bilden beide eine schützende Oxidschicht und zählen zu den korrosionsbeständigsten Konstruktionsmetallen. Zirkonium ist mit 6,506 g/cm³ deutlich dichter als Titan (4,50 g/cm³), punktet dafür aber mit seinem extrem niedrigen Neutroneneinfangquerschnitt – dem entscheidenden Kriterium für den Einsatz im Reaktorbau. Titan wiederum ist die leichtere Wahl für Luft- und Raumfahrt sowie Schiffbau.

Zirkonium von E.WAGENER bekommen Sie rein oder als Bauteil

Den Grad der Reinheit des Zirkoniums können Sie bei E.Wagener selbst bestimmen. Wir bieten Ihnen verschiedene Reinheitsgrade, Sie erhalten 90, 95 oder gar >99 % reines Zirkonium. Je nach Ihren Wünschen verarbeiten wir Zirkonium auch zu Blöcken, Drähten, Stäben, oder auch Blechen und Folien. E.WAGENER bietet Ihnen außer der Werkstofflieferung auch die Erstellung von individuellen Zeichnungsteilen. Da wir über bewährtes Know-how hinsichtlich der Verarbeitung von allen möglichen Sondermetallen verfügen, bieten wir Ihnen die perfekte Verbindung von professioneller Umsetzung und präzisem Service.

Häufige Fragen zu Zirkonium

Was ist Zirkonium?

Zirkonium (Zr 702) ist ein silbergraues Schwermetall mit hoher Korrosionsbeständigkeit und einem sehr niedrigen Neutroneneinfangquerschnitt.

Wofür wird Zirkonium verwendet?

Zirkonium wird u. a. für Brennelementumhüllungen im Reaktorbau, korrosionsbeständige Rohre und Ventile in der Chemieindustrie sowie als Getter-Material in Elektronenröhren eingesetzt.

Warum wird Zirkonium im Reaktorbau eingesetzt?

Weil es kaum Neutronen absorbiert und gleichzeitig sehr korrosionsbeständig sowie stabil gegenüber Neutronenbestrahlung ist – ideale Eigenschaften für Brennelementhüllen.

Was hat Zirkonium mit Hafnium zu tun?

Beide Elemente kommen im selben Erz vor und sind chemisch fast identisch. Für den Reaktorbau muss Zirkonium aufwendig von Hafnium getrennt werden, da Hafnium – anders als Zirkonium – Neutronen stark absorbiert.

Welche Legierungen und Reinheitsgrade bietet E.WAGENER?

E.WAGENER liefert Zirkonium in 90 %, 95 % und über 99 % Reinheit, unter anderem als Zircaloy-Legierung mit 1,2–1,7 % Zinn.