Zirkonyum nerelerde kullanılır?

Kimyasal elementlerden biri olan zirkonyumun sembolü Zr’dir. Atom numarası 40 olan elementin atom ağırlığı 91.224 g/moldür. Normal koşullarda (25 °C 298 K) gümüşümsü beyaz renkli katıdır.

Zirkonyumun ilk defa 1789 yılında Sri Lanka’da bulunduğu, 1824 yılında Berzelius tarafından ilk defa potasyumla işlendiği, 1904 yılında bomba yapısı içinde Lely ve Hamburger tarafından kullanıldığı kaynaklarda belirtilmektedir. Fotoflaş tozu, havai fişek ya da işaret fişeği bu elementin ilk kullanım alanlarıdır. 1949 yılında termal reaktörlerde ısı koru olarak kullanılmaya başlanmıştır. Nükleer sanayide kullanım alanı vardır.
Zirkonyumun bilinen mineralleri zirkon (ZrSiO4) ve baddeleyit (ZrO2) tir. Zirkon ve zirkonya birbirlerine karıştırılmamalıdır. Zirkonya VITA firmasının tescilli markası olan “Zirconia” ile de karıştırılmamalıdır. Zirkonyumun elde edildiği başlıca kaynak zirkon (ZrSiO4) madenleri olup, bunlar Brezilya, Avustralya, Hindistan, Rusya ve ABD’de bulunmaktadır. Zirkon içerisinde her zaman 50/1 oranında hafnium (Hf) elementi bulunur. Zirkonyum heksagonal kristal şeklinde bir yapı göstermektedir. Sıcaklığa ve korozyona karşı son derece dirençli olan bu element birçok farklı bileşik halinde bulunabilmektedir. Bu bileşiklerin en önemlisi ve tanınanı zirkonya (ZrO2) bileşiğidir.

Zirkonyum eldesi ZrCl4 bileşiğinin magnezyum ile veya kalsiyum ile indirgenmesi ile elde edilmiştir. Çok reaktif bir madde olup, havada ve sıvı içerisinde hemen oksitle kaplanır ve böylece korozyona karşı dirençli bir hale gelir. Metal olarak dökümü esnasında havadaki oksijen ve azot ile etkileşmemesi gerekmektedir. Bu nedenle titanyum teknolojisinde olduğu gibi özel fırınlarda işlenmektedir. Zirkonyum metali bombaların yapısında, flaşlarda ve nükleer sanayi gibi çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Diş hekimliğinde ise zirkonyum minerali olan zirkonyadan elde edilen zirkonya seramiği kullanılmaktadır.
Zirkonyum yanma özelliğinden dolayı askeriyede kullanılmaktadır. Aşınmaya karşı dayanıklılığı ve yavaş nötronları geçirgenliği özelliği nedeniyle zirkonyum endüstride bilhassa reaktörlerdeki yakıtların koruyucu kılıflarında kullanılmaktadır. Ancak bu alanda kullanılmadan önce birlikte bulunduğu hafniyumdan arındırılması gerekmektedir. Bu uygulama ile bu maddenin kalayla alaşımından faydalanılmaktadır. Aşınmaya karşı dayanıklılığı nedeniyle de ayrıca kimya endüstrisinde çeşitli alet ve gereçlerin yapımında, kemik cerrahisinde, çeşitli alanlarda kullanılan elektronik tüplerin yapımında ve bazı özel çeliklerin yapımında kullanılmaktadır. Korozyona dayanıklı olması nedeniyle kullanım alanı geniştir. Bu nedenle pek çok aletin yapımında zirkonyumdan yararlanılır. Zirkonyum-niobyum alaşımlarının süper iletken mıknatısların yapımında kullanıldığı görülmektedir.
Zirkonyum metali korozyona dayanıklılığı ve nötron absorplama özelliğinin az olmasından dolayı nükleer reaktörlerin yapı malzemesi olarak, ZrO2, erime noktasının yüksek olması nedeniyle ateşe dayanıklı malzemelerin yapımında, cam ve seramik endüstrisinde, rengi nedeniyle estetik diş hekimliği uygulamalarında altyapı malzemesi olarak kullanılmaktadır.
Zirkonyum metalinin yüzeyini kaplayan oksit tabakası havaya karşı inaktif olmasına sebep olur. Buna rağmen havada yakılması ile zirkonyum oksit bileşiğini meydana getirir. Zirkonyum metali normal şartlarda su ile reaksiyon vermez. Zirkonyum metalinin yüzeyini kaplamakta olan oksit tabakası asitlere karşı inaktif olmasına sebep olur. Sadece hidroflorik asit içerisinde çözünerek floro kompleksleri meydana getirmektedir.
Zirkonyum metali normal şartlarda alkali çözeltilerle reaksiyona girmez. Son yıllarda diş hekimliğinde gerçek manada çığır açan materyaller ve uygulamalar geliştirilmiştir. İmplantlar ve zirkonyum alt yapı materyalleri en çok bilinen, tercih edilen ve en önde gelen uygulamalar arasında bulunmaktadır.

Doğada bulunan ve biouyumluluğu çok yüksek olan zirkonyum dişeti sağlığına katkı sağlamaktadır. Ayrıca beyaz renkli oluşu ışık geçirgenliği sağlamaktadır. Ve böylece doğal diş görüntüsünün elde edilmesini sağlamaktadır. Estetik açıdan güzel bir görüntü elde edilmektedir. Dayanıklılık açısından da üstün olan zirkonyum, baskıya ve gerilme kuvvetlerine daha dirençlidir.