जिरकोनियम कार्बाइड

zirconium कार्बाइड (ज़िरकोनियमकार्बन) एक अत्यंत कठोरता अपवर्तन (धातु विज्ञान) सिरेमिक सामग्री है, उपकरण काटने के लिए टूल बिट्स में व्यावसायिक रूप से उपयोग किया जाता है। यह आमतौर पर सिंटरिंग द्वारा संसाधित किया जाता है।

गुण
यह घन क्रिस्टल प्रणाली  क्रिस्टल संरचना के साथ एक ग्रे धातुई पाउडर के रूप में दिखाई देता है। यह अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोधी है। यह ग्रुप IV इंटरस्टिशियल ट्रांजिशन-मेटल कार्बाइड अति उच्च तापमान सिरेमिक या (UHTC) का भी सदस्य है। धात्विक बंधन की उपस्थिति के कारण, ZrC में 20.5W/m·K की तापीय चालकता और विद्युत चालकता (प्रतिरोधकता ~43μΩ·cm) होती है, जो दोनों जिरकोनियम धातु के समान हैं। मजबूत सहसंयोजक Zr-C बांड इस सामग्री को बहुत उच्च गलनांक (~3530 °C), उच्च लोचदार मापांक (~440 GPa) और कठोरता (25 GPa) देता है। ZrC का घनत्व कम होता है (6.73 g/cm3) टंगस्टन कार्बाइड (15.8 g/cm) जैसे अन्य कार्बाइड्स की तुलना में3), टैंटलम कार्बाइड (14.5 g/cm3) या हेफ़नियम कार्बाइड (12.67 g/cm3). ZrC पुनः प्रवेश वाहनों,  राकेट / scramjet  इंजनों या सुपरसोनिक परिवहन में उपयोग के लिए उपयुक्त प्रतीत होता है जिसमें कम घनत्व और उच्च तापमान भार वहन करने की क्षमता महत्वपूर्ण आवश्यकताएं हैं।

दुर्दम्य धातुओं के अधिकांश कार्बाइड की तरह, जिरकोनियम कार्बाइड सब-स्टोइकियोमेट्रिक है, यानी इसमें कार्बन रिक्तियां होती हैं। लगभग ZrC से अधिक कार्बन सामग्री पर0.98 सामग्री में मुक्त कार्बन होता है। ZrC कार्बन-टू-मेटल अनुपात के लिए 0.65 से 0.98 तक स्थिर है।

समूह IVA धातु कार्बाइड, टाइटेनियम कार्बाइड, ZrC, और सिलिकन कार्बाइड  100 डिग्री सेल्सियस पर भी मजबूत जलीय एसिड (HCl) और मजबूत जलीय आधार (NaOH) द्वारा हमले की ओर व्यावहारिक रूप से निष्क्रिय हैं, हालांकि, ZrC HF के साथ प्रतिक्रिया करता है।

जिरकोनियम कार्बाइड और टैंटलम कार्बाइड का मिश्रण एक महत्वपूर्ण तरीके से सर्मेट cermet सामग्री है।

उपयोग करता है
हेफ़नियम-मुक्त जिरकोनियम कार्बाइड और नाइओबियम कार्बाइड का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में आग रोक कोटिंग्स के रूप में किया जा सकता है। कम न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस-सेक्शन और विकिरण के तहत कमजोर क्षति संवेदनशीलता के कारण, यह परमाणु ईंधन के यूरेनियम डाइऑक्साइड और थोरियम डाइऑक्साइड कणों के कोटिंग के रूप में उपयोग पाता है। कोटिंग आमतौर पर द्रवित बेड रिएक्टर में थर्मल रासायनिक वाष्प जमाव द्वारा जमा की जाती है। इसमें उच्च तापमान पर उच्च उत्सर्जन और उच्च वर्तमान क्षमता भी है, जो इसे थर्मो-फोटोवोल्टिक रेडिएटर्स और फील्ड एमिटर टिप्स और एरेज़ में उपयोग के लिए एक आशाजनक सामग्री के रूप में प्रस्तुत करती है।

इसका उपयोग अपघर्षक के रूप में, क्लैडिंग (मेटल वर्किंग)  में, सिरमेट्स, गरमागरम विद्युत तंतुओं और काटने के औजारों में भी किया जाता है।

उत्पादन
ज़िरकोनियम कार्बाइड को कई तरीकों से गढ़ा जा सकता है। ग्रेफाइट द्वारा जिरकोनिया की कार्बोथर्मिक प्रतिक्रिया एक विधि है। इसका परिणाम एक पाउडर में होता है। इसके बाद ZrC के पाउडर को 2000 °C से ऊपर सिंटर करके सघन ZrC बनाया जा सकता है। ZrC को गर्म दबाने से सिंटरिंग तापमान कम हो सकता है और इसके परिणामस्वरूप बारीक दाने वाले पूरी तरह से सघन ZrC के उत्पादन में मदद मिलती है। पूरी तरह से सघन ZrC का उत्पादन करने के लिए स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग का भी उपयोग किया गया है। ज़िरकोनियम कार्बाइड को समाधान आधारित प्रसंस्करण द्वारा भी निर्मित किया जा सकता है। यह एसिटाइलसिटोन के साथ एक धातु ऑक्साइड को रिफ्लक्सिंग द्वारा प्राप्त किया जाता है।

निर्माण का एक अन्य तरीका रासायनिक वाष्प जमाव है। यह एक जिरकोनियम स्पंज को गर्म करके और इसके माध्यम से हलाइड गैस को पार करके प्राप्त किया जाता है।

800 °C से अधिक खराब ऑक्सीकरण प्रतिरोध ZrC के अनुप्रयोगों को सीमित करता है। ZrC के ऑक्सीकरण प्रतिरोध में सुधार करने का एक तरीका कंपोजिट बनाना है। प्रस्तावित महत्वपूर्ण सम्मिश्रण ZrC-ZrB हैं2 और ZrC-ZrB2-SiC समग्र। ये कंपोजिट 1800 डिग्री सेल्सियस तक काम कर सकते हैं। इसे बेहतर बनाने के लिए एक और तरीका यह है कि ट्राइसो ईंधन कणों जैसी बाधा परत के रूप में किसी अन्य सामग्री का उपयोग किया जाए।