जिरकोनियम कार्बाइड

ज़िरकोनिय कार्बाइड (ZrC) एक अत्यधिक उच्च ताप वाला सिरेमिक पदार्थ है व्यावसायिक रूप से उपकरणों को अलग अलग करने के लिए टूल बिट्स में उपयोग किया जाता है यह सामान्यतः निसादन अभिक्रिया द्वारा संसाधित किया जाता है।

गुण
यह त्रिविमीय क्रिस्टल संरचना के साथ खाकी धात्विक चूर्ण के रूप में दिखाई देता है प्रायः यह अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोधी होता है समूह IV अंतराकाशी संक्रमण धातु कार्बाइड या अत्यधिक उच्च तापमान सिरेमिक (यूएचटीसी) का सदस्य भी है धात्विक बंधन की उपस्थिति के कारण ZrC में 20.5 W/m·K की तापीय चालकता और 43 μΩ·cm की विद्युत चालकता (प्रतिरोधकता) होती है, जो दोनों जिरकोनियम धातु के समान हैं जटिल सहसंयोजक बन्ध Zr-C इस पदार्थ को अपेक्षाकृत उच्च गलनांक (~3530 °C), उच्च मापांक (~440 GPa) और (25 GPa) की कठोरता देता है जो ZrC में WC (15.8 g/cm3), TaC (14.5 g/cm3) या हेफ़नियम कार्बाइड (12.67 g/cm3) जैसे अन्य कार्बाइड्स की तुलना में अपेक्षाकृत कम घनत्व (6.73 g/cm3) होता है ज़िरकोनिय कार्बाइड पुनः प्रवेश वाहनों, रॉकेट/स्क्रैमजेट इंजनों या अतिध्वानिक वाहनों में उपयोग के लिए उपयुक्त प्रतीत होता है जिनमें कम घनत्व और उच्च तापमान भार वहन करने की क्षमता की महत्वपूर्ण आवश्यकताएं हैं।

सिरेमिक धातुओं मे अधिकांश कार्बाइड की तरह जिरकोनियम कार्बाइड उच्च तत्वानुपातकीय होते है अर्थात इसमें कार्बन रिक्तियां होती हैं लगभग ZrC-0.98 से अधिक कार्बन पदार्थ पर पदार्थ में मुक्त कार्बन होता है और ज़िरकोनिय कार्बाइड कार्बन से धात्विक अनुपात के लिए 0.65 से 0.98 तक स्थिर होता है।

समूह आईवीए धातु कार्बाइड, टाइटेनियम कार्बाइड, ज़िरकोनिय कार्बाइड और सिलिकन कार्बाइड व्यावहारिक रूप से प्रबल जलीय अम्लों (HCl) और प्रबल जलीय क्षारकों (NaOH) द्वारा 100' C पर भी आक्रमण के प्रति निष्क्रिय होते हैं हालाँकि ज़िरकोनिय कार्बाइड हेफ़नियम धातु के साथ प्रतिक्रिया करता है।

जिरकोनियम कार्बाइड और टैंटलम कार्बाइड का मिश्रण एक महत्वपूर्ण सिरमेट पदार्थ है।

उपयोग
हेफ़नियम-मुक्त जिरकोनियम कार्बाइड और नाइओबियम कार्बाइड का उपयोग परमाणु के उच्च तापमान में अग्नि रोधक के रूप में किया जा सकता है कम न्यूट्रॉन अवशोषण अंतः वर्ग पद्धति और विकिरण के अंतर्गत दुर्बल क्षति संवेदनशीलता के कारण, यह परमाणु ईंधन के यूरेनियम डाइऑक्साइड और थोरियम डाइऑक्साइड कणों मे विलेपन के रूप में उपयोग करता है विलेपन को सामान्यत द्रवित तापमान में तापीय रासायनिक वाष्प जमाव द्वारा एकत्र किया जाता है इसमें उच्च तापमान पर उच्च उत्सर्जन और उच्च धारा क्षमता भी होती है जिसको तापीय फोटोवोल्टिक तापमान और क्षेत्रीय उत्सर्जक युक्तियों और सरणियों में उपयोग के लिए एक आशाजनक पदार्थ के रूप में प्रस्तुत किया जाता है।

सामान्यतः इसका उपयोग अपघर्षक के रूप में, आच्छादित धातुओ में, सिरमेट, तापीय विद्युत तंतुओं और धातुओ को विभाजित करने वाले यंत्रो में भी किया जाता है।

उत्पादन
ज़िरकोनियम कार्बाइड को कई तरीकों से निर्मित किया जा सकता है ग्रेफाइट द्वारा जिरकोनिया की कार्बोथर्मिक प्रतिक्रिया एक विधि है। इसका परिणाम एक चूर्ण में होता है ज़िरकोनियम कार्बाइड के चूर्ण को 2000 °C से ऊपर निसादन करके सघन ज़िरकोनियम कार्बाइड बनाया जा सकता है ज़िरकोनियम कार्बाइड को गर्म दबाने से निसादन तापमान कम हो सकता है और इसके परिणामस्वरूप सूक्ष्म दाने वाले पूरी तरह से सघन ज़िरकोनियम कार्बाइड के उत्पादन में सहायता प्राप्त होती है पूरी तरह से सघन ज़िरकोनियम कार्बाइड का उत्पादन करने के लिए स्पार्क-प्लाज्मा निसादन का भी उपयोग किया गया है।

ज़िरकोनियम कार्बाइड को समाधान आधारित प्रसंस्करण द्वारा भी बनाया जा सकता है यह एसिटाइलसिटोन के साथ धातु ऑक्साइड की पश्चवहन अभिक्रिया 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 के निरूपण द्वारा प्राप्त किया जाता है।

800 डिग्री सेल्सियस से अधिक ऑक्सीकरण प्रतिरोध ज़िरकोनियम कार्बाइड के अनुप्रयोगों को सीमित करता है ज़िरकोनियम कार्बाइड के ऑक्सीकरण प्रतिरोध में सुधार करने का एक तरीका संयोजन बनाना है प्रस्तावित महत्वपूर्ण संयोजन ZrC-ZrB2 और ZrC-ZrB2-SiC मिश्रित हैं ये मिश्रित पदार्थ 1800 डिग्री सेल्सियस तक कार्य कर सकते हैं।

सामान्यतः इसे अपेक्षाकृत अच्छा बनाने के लिए एक और तरीका यह है कि ट्राइसो ईंधन कणों मे अवरोधित परत के रूप में किसी अन्य पदार्थ का उपयोग किया जा सकता है।