Zirkonium je fascinující prvek s atomovým číslem 40, který se v přírodě vyskytuje především ve formě minerálu zirkonu. Tento stříbřitě lesklý kov má řadu unikátních vlastností, které z něj činí cenný materiál pro různá průmyslová odvětví včetně výroby brusných nástrojů.
Jednou z klíčových charakteristik zirkonia je jeho vysoká odolnost vůči korozi. Díky tomu si zachovává své vlastnosti i v náročných podmínkách, což je zásadní pro dlouhodobou životnost brusných nástrojů. Zirkonium má také relativně nízkou hustotu (6,5 g/cm³), což umožňuje vyrábět lehké, ale přitom velmi odolné brusné nástroje.
Další významnou vlastností je vysoká teplota tání zirkonia, která dosahuje přibližně 1855 °C. To znamená, že brusné nástroje obsahující zirkonium si zachovávají svou strukturu a účinnost i při vysokých teplotách vznikajících během intenzivního broušení.
Z hlediska tvrdosti se zirkonium pohybuje kolem 5 na Mohsově stupnici, což je srovnatelné s některými druhy oceli. Pro zvýšení tvrdosti a brusných vlastností se však často používá ve formě sloučenin nebo kompozitů, například jako oxid zirkoničitý (ZrO₂).
Zirkonium má také zajímavé elektrické vlastnosti – při nízkých teplotách se stává supravodičem. Tato vlastnost sice není přímo využitelná při broušení, ale ukazuje na komplexnost a potenciál tohoto prvku v různých aplikacích.
Jak a čím brousit Zirkonium?
Broušení zirkonia a materiálů obsahujících zirkonium vyžaduje specifický přístup vzhledem k jeho vlastnostem. Pro efektivní broušení se obvykle používají následující metody a nástroje:
1. Diamantové brusné kotouče: Diamant je díky své extrémní tvrdosti ideálním materiálem pro broušení zirkonia. Diamantové kotouče různých zrnitostí umožňují postupné zjemňování povrchu.
2. CBN (kubický nitrid boru) brusiva: Tato syntetická brusiva jsou druhou nejtvrdší látkou po diamantu a jsou vhodná pro broušení zirkonia, zejména při vysokorychlostním broušení.
3. Vodou chlazené systémy: Při broušení zirkonia je důležité udržovat nízkou teplotu, aby nedošlo k poškození materiálu. Vodou chlazené brusné systémy pomáhají odvádět teplo a zároveň snižují prašnost.
4. CNC brousicí stroje: Pro přesné a konzistentní broušení zirkonia, zejména v průmyslovém měřítku, se často využívají počítačem řízené brousicí stroje.
5. Postupné broušení: Začíná se hrubšími brusnými nástroji a postupně se přechází k jemnějším, aby se dosáhlo požadované kvality povrchu.
6. Leštící pasty s diamantovými částicemi: Pro finální úpravu a vysoký lesk se používají speciální pasty obsahující jemné diamantové částice.
Při broušení zirkonia je klíčové dbát na správnou techniku a použití vhodného tlaku. Příliš velký tlak může vést k poškození materiálu nebo brusného nástroje. Důležité je také pravidelné čištění brusného nástroje, aby se zabránilo zanesení a snížení účinnosti broušení.
K čemu lze použít Zirkonium?
Zirkonium nachází uplatnění v široké škále aplikací díky svým jedinečným vlastnostem:
1. Jaderný průmysl: Zirkonium je klíčovým materiálem pro výrobu palivových tyčí v jaderných reaktorech díky své nízké absorpci neutronů a odolnosti vůči korozi.
2. Medicína: Zirkonium se používá v zubních implantátech a protézách díky své biokompatibilitě a pevnosti.
3. Šperkařství: Kubická zirkonie, syntetický materiál vyrobený z oxidu zirkoničitého, je populární náhražkou diamantů v bižuterii.
4. Keramika: Oxid zirkoničitý se používá k výrobě vysoce odolné keramiky pro řezné nástroje, ložiska a další průmyslové aplikace.
5. Optika: Zirkonium se využívá při výrobě speciálních optických skel s vysokým indexem lomu.
6. Letectví a kosmonautika: Díky své odolnosti vůči vysokým teplotám se zirkonium používá v tepelných štítech a motorových součástech.
7. Chemický průmysl: Zirkonium je cenné pro výrobu korozivzdorných zařízení v chemických závodech.
8. Elektronika: V podobě tenkých vrstev nachází uplatnění v některých elektronických součástkách.
9. Brusné materiály: Jak již bylo zmíněno, zirkonium a jeho sloučeniny se používají při výrobě vysoce výkonných brusných nástrojů.
10. Pyrotechnika: Zirkonium v práškové formě se využívá v některých pyrotechnických směsích pro vytvoření jiskřivých efektů.
Podobné materiály
Existuje několik materiálů, které mají podobné vlastnosti jako zirkonium nebo se používají v podobných aplikacích:
1. Titan: Podobně jako zirkonium je titan lehký, pevný a odolný vůči korozi. Používá se v letectví, medicíně a průmyslu.
2. Hafnium: Chemicky velmi podobné zirkoniu, často se vyskytují společně v přírodě. Hafnium se také používá v jaderném průmyslu.
3. Niob: Další kov s vysokou odolností vůči korozi a schopností supravodivosti při nízkých teplotách.
4. Tantal: Vysoce odolný vůči korozi, používá se v elektronice a chemickém průmyslu.
5. Yttrium stabilizovaný oxid zirkoničitý (YSZ): Tento materiál kombinuje vlastnosti zirkonia a yttria pro zvýšenou stabilitu a odolnost.
6. Alumina (oxid hlinitý): Často se používá jako alternativa k oxidu zirkoničitému v některých keramických aplikacích.
7. Karbid křemíku: Podobně jako zirkonium se používá v brusných materiálech a keramice odolné vůči vysokým teplotám.
8. Kubický nitrid boru (CBN): Používá se jako alternativa k diamantu v některých brusných aplikacích, včetně broušení zirkonia.
Každý z těchto materiálů má své specifické vlastnosti a výhody, které je činí vhodnými pro různé aplikace. Volba mezi nimi závisí na konkrétních požadavcích daného projektu, jako jsou mechanické vlastnosti, odolnost vůči korozi, teplotní stabilita a samozřejmě ekonomické faktory.
Často kladené otázky k výrazu Zirkonium
Co znamená Zirkonium?
Zirkonium je chemický prvek s atomovým číslem 40, který je známý svou vysokou odolností vůči korozi a vysokým teplotám. Tento prvek se používá v různých průmyslových aplikacích, včetně výroby jaderných reaktorů, chemických zařízení a žáruvzdorných materiálů. Zirkonium je také biokompatibilní, což znamená, že je vhodné pro použití v lékařských implantátech.