Hvad er zirkoniumfolie
Zirconiumfolie er et meget tyndt valset produkt fremstillet af zirconium eller en zirconiumlegering, generelt leveret i tykkelser fra ca. 0,01 mm op til 0,20 mm, i bredder på få millimeter op til flere hundrede millimeter. Det fremstilles ved at rulle en udglødet strimmel eller plade i successive passager med mellemudglødning, derefter opskæring og rengøring til den endelige bredde og overfladetilstand. Tyndere målere af folie fremstilles med snævre tykkelsestolerancer og leveres normalt i rullet eller fladt-ark.
Zirconiums kombination af egenskaber forklarer, hvorfor folie frem for ark er specificeret i mange applikationer. Metallet har en densitet på omkring 6,51 g/cm³ og et smeltepunkt på omkring 1855 grader, det er meget korrosionsbestandigt i mange aggressive medier, og det har et lavt termisk neutronfangst tværsnit, hvilket gør det værdifuldt i nuklear tjeneste. Dens evne til at absorbere restgasser ved forhøjet temperatur tilføjer en yderligere rolle som et aktivt gettermateriale.
Karakterer og standarder
Folie er normalt bestilt til en kvalitet, der fikserer både kemi og mekanisk tilstand. Kommercielt ulegeret zirconium leveres almindeligvis som kvalitet 702, hvilket kræver minimum 99,2% zirconium plus hafnium, med hafnium begrænset til 4,5%; den nært beslægtede klasse 704 bruger et lavere hafniumindhold, hvor der kræves en lavere neutronfangst. Legerede kvaliteter tilføjer tin, jern, krom eller niobium for at øge styrken eller forbedre korrosionsydelsen, og nukleare servicekvaliteter kontrolleres element for element.
Relevante specifikationer omfatter ASTM B551/B551M til zirkonium- og zirconiumlegeringsbånd, -plader og -plader, ASTM B550/B550M til stang, stang og tråd og ASTM B523/B523M til sømløse og svejste zirconiumlegeringsrør. Bestillingsoplysninger dækker også udglødet eller koldt-bearbejdet temperament, planhed, overfladefinish, kanttilstand, tilladt tykkelsesvariation og de påkrævede testcertifikater.
Nuklear og kemisk behandlingsapplikationer
I den nukleare industri er zirconiumlegeringer standardbeklædningen og det strukturelle materiale til vand-kølede reaktorkerner, fordi de absorberer meget få neutroner og modstår korrosion i vand med-høj temperatur. Folieformer bruges i eksperimentelle samlinger, tynde-væggede komponenter, afstandsstykker og specialiserede elektrode- og støttedele. Den samme korrosionsbestandighed driver kemisk behandlingsanvendelse: zirconiumfolie og pladevarmevekslere, reaktorer, søjler, rørforinger og absorptionsudstyr, der håndterer saltsyre, svovlsyre og andre medier, der angriber rustfrit stål.
Fordi korrosionsbestandighed i disse tjenester afhænger af en kontinuerlig passiv oxidfilm, skal fremstilling undgå jernforurening og overdreven varmetilførsel, og folien håndteres og renses normalt under kontrollerede forhold.
Elektronik, getters og vakuumenheder
Zirconium er en stærk getter: ved forhøjet temperatur absorberer den resterende ilt, nitrogen, brint og vanddamp. Folie bruges derfor inde i vakuumrør, forseglede enheder og gettersamlinger, hvor en tynd,-høj overflade-strimmel er placeret for at fjerne de sidste spor af gas og opretholde et hårdt vakuum i enhedens levetid.
I superledende og avanceret-elektronisk arbejde fungerer zirconiumfolie som et forløberlag eller mellemlag i fremstillingen af høj-temperatur superledende samlinger og udgør en del af elektrodesamlingerne, folier, flangebolte, rør og stænger bygget til specialiseret forskning og industrielt udstyr. Dens evne til at blive rullet til kontrolleret tykkelse med en ren overflade er det, der gør disse tynde-film- og laminatruter mulige.
Medicinsk, amorft metal og andre anvendelser
Zirconium er biokompatibelt og radio-ugennemsigtigt, så det bruges i medicinsk udstyr, herunder dentale og ortopædiske implantater, hvor tynde folie- og arkformer forekommer i komponentsamlinger og overfladelag. Zirkonium-baserede legeringer er også førende kandidater til kommercielle amorfe metaller, nogle gange kaldet metalliske glas. Fordi amorfe metaller ikke har nogen korngrænser, viser de højere hårdhed og bedre slidstyrke end konventionelle krystallinske legeringer af lignende sammensætning, og foliestøbning er en af de ruter, der bruges til at fremstille tynde amorfe strimler.
Andre anvendelser følger direkte af de samme egenskaber: folie som diffusionsbarriere, som foring i korrosiv drift, som lodning eller beklædningsmellemlag og som let korrosionsbestandig-belægning, hvor en meget tynd sektion er tilstrækkelig.
| Anvendelsesområde | Hvorfor zirkoniumfolie er specificeret |
|---|---|
| Nukleare komponenter | Lav neutronabsorption, korrosionsbestandighed i varmt vand |
| Kemisk forarbejdning | Modstandsdygtighed over for aggressive syrer, beskyttende passiv film |
| Vakuum og elektronisk udstyr | Getter action absorberer restgasser |
| Superledende og elektrodesamlinger | Kontrolleret tykkelse, ren reaktiv overflade |
| Medicinsk udstyr og implantater | Biokompatibilitet og radio-opacitet |
| Amorfe metaller | Velegnet til tynd-strimmelstøbning, høj hårdhed, ingen korngrænser |
Tjekliste til emballering, håndtering og specifikation
Zirkoniumfolie er følsom over for forurening og overfladeskader. Det leveres normalt sammenflettet, pakket ind i rent papir eller folie og pakket i forseglede, fugt-beskyttede etuier, så der ikke opstår jernlejer eller olieagtig kontakt under transporten. Afskårne kanter skal beskyttes mod slid, og pakken skal opbevares tørt og uden kontakt med stålhåndteringsudstyr.
Kvalitet og kemi, herunder hafniumgrænsen og eventuelle legeringselementer
Tykkelse og tykkelsestolerance, plus bredde, længde og kanttilstand
Hærdning og mekaniske egenskaber, der kræves til formnings- eller prægeoperationen
Overfladefinish og renhed, især frihed fra indlejret jern og olie
Fladhed, spole eller fladt-arkformat og interleaving-metode
Dokumentation: kemiske og mekaniske testcertifikater og sporbarhed til smelten
Ofte stillede spørgsmål
Q: Hvilken tykkelse er klassificeret som zirconiumfolie?
Folie løber generelt fra ca. 0,01 mm til 0,20 mm i tykkelse, tyndere end de plade- og båndprodukter, der er omfattet af strimmel- og pladespecifikationer.
Q: Hvilken kvalitet af zirconiumfolie er mest almindelig?
Grade 702 er den sædvanlige ulegerede kommercielle kvalitet, med et minimum på 99,2% zirconium plus hafnium og hafnium begrænset til 4,5%.
Q: Hvorfor bruges zirconium i atomreaktorer?
Det absorberer meget få neutroner og modstår korrosion i vand med-høj temperatur, så det bruges til beklædning og strukturelle dele i vand-kølede kerner.
Q: Hvordan fungerer zirconiumfolie som en getter?
Ved forhøjet temperatur absorberer den resterende ilt, nitrogen, brint og vanddamp, hvilket hjælper med at holde et hårdt vakuum inde i forseglede enheder.
Q: Anvendes zirconiumfolie i medicinsk udstyr?
Ja. Zirconium er biokompatibelt og radio-uigennemsigtigt, så folie og ark vises i implantat- og enhedssamlinger.
Q: Hvordan skal zirconiumfolie opbevares og håndteres?
Hold det tørt, pakket ind i en ren emballage, væk fra stålværktøj, og undgå slid på afskårne kanter eller kontakt med olieagtige overflader.