Con su notable resistencia a la corrosión y biocompatibilidad, el zirconio se ha convertido en un material indispensable en diversas industrias, desde la nuclear hasta la médica y la aeroespacial
Historia del zirconio:
Desde su descubrimiento hasta su producción
Hace varios siglos, el silicato natural que contiene zirconio, ZrSiO₄, conocido como circonio o jacinto, estaba ampliamente distribuido en la naturaleza y presentaba una variedad de hermosos colores que iban del naranja al rojo.
Desde la antigüedad, se consideraba una gema.
En 1789, el químico alemán Martin Heinrich Klaproth, al estudiar el circonio, descubrió que al calentarlo junto con hidróxido de sodio reaccionaba generando un nuevo óxido. Llamó a este óxido zirconiato (Óxido de Zirconio) y consideró que contenía un nuevo elemento. Poco tiempo después, los químicos franceses de Morueau y Vauquelin confirmaron que el análisis de Klaproth era correcto.
El elemento fue nombrado en latín Zirconium, con el símbolo Zr.
En 1824, el químico sueco J.J. Berzelius logró, por primera vez, obtener zirconio metálico en polvo negro e impuro (con una pureza del 93%) reduciendo K₂ZrF₆ con potasio. En 1914, dos investigadores de una fábrica neerlandesa de lámparas de tungsteno, Lely y Hambürger, utilizaron tetracloruro de zirconio anhidro y exceso de sodio metálico en un matraz vacío.
Al calentar con corriente eléctrica a 500°C, obtuvieron zirconio metálico con mejor maleabilidad (pureza del 99%).
En 1925, los químicos neerlandeses Anton Eduard van Arkel y Jan Hendrik de Boer lograron producir zirconio completamente puro mediante la descomposición de tetrayoduro de zirconio (ZrI₄).
Posteriormente, el zirconio se produjo en grandes cantidades calentando tetracloruro de zirconio con magnesio.
Características del zirconio: Alta dureza y alto punto de fusión
El zirconio es un metal de color gris plateado, con apariencia similar al acero y brillo metálico. Posee un punto de fusión extremadamente alto de 1852°C y un punto de ebullición de 4377°C, con una densidad de 6.49 gramos por centímetro cúbico. Su dureza es muy alta.
El zirconio es altamente maleable y fácil de procesar en láminas, hilos y otras formas.
La superficie del zirconio forma fácilmente una capa de óxido, lo que le confiere resistencia a la corrosión. Es soluble en ácido fluorhídrico y agua regia. A altas temperaturas, puede reaccionar con elementos no metálicos y muchos metales, formando soluciones sólidas.
Tiene estados de oxidación +2, +3 y +4. El zirconio absorbe fácilmente hidrógeno, nitrógeno y oxígeno; tiene una fuerte afinidad por el oxígeno, de modo que a 1000°C, el oxígeno disuelto en el zirconio puede incrementar significativamente su volumen.
El zirconio tiene una resistencia a la corrosión superior a la del titanio, cercana a la del niobio y el tantalio. El zirconio y el hafnio son dos metales con propiedades químicas similares que coexisten en la naturaleza y contienen materiales radiactivos.
Amplias aplicaciones del zirconio:
desde teléfonos 5G hasta vehículos blindados
El zirconio es un metal raro importante con un punto de fusión extremadamente alto, una dureza muy superior y una resistencia a la corrosión excepcional, lo que lo hace ampliamente utilizado.
El zirconio puede usarse como absorbente y es un excelente material de almacenamiento de hidrógeno.
Al igual que el litio y el titanio, el zirconio puede absorber de manera intensa gases como nitrógeno, hidrógeno y oxígeno. A temperaturas superiores a 900°C, el zirconio absorbe violentamente nitrógeno; a 200°C, cien gramos de zirconio metálico pueden absorber 817 litros de hidrógeno, lo que equivale a más de ochenta mil veces la capacidad del hierro.
Esta propiedad del zirconio se utiliza ampliamente, por ejemplo, en la industria del vacío eléctrico.
El zirconio se utiliza para desoxidar y desulfurar, siendo conocido como la "vitamina" de la industria metalúrgica.
Solo con añadir una milésima de zirconio al acero, la dureza y la resistencia aumentan notablemente; al dopar cobre con zirconio y estirar el cobre en hilos, la conductividad eléctrica no disminuye, pero el punto de fusión aumenta significativamente.
Al añadir metales como estaño o niobio al zirconio, se pueden aprovechar sus propiedades anticorrosivas para fabricar aleaciones de zirconio utilizadas en la fabricación de diversas piezas de precisión.
El acero blindado con zirconio, el acero de forja para cañones, el acero inoxidable y el acero resistente al calor que contienen zirconio son materiales fundamentales para la fabricación de:
- ✅ Vehículos blindados
- ✅ Tanques
- ✅ Cañones
- ✅ Placas antipunzantes
El zirconio y el titanio pertenecen al mismo grupo y ambos tienen una alta biocompatibilidad y son completamente miscibles. Por ejemplo, la aleación Zr-10Ti se utiliza como material para implantes dentales. La aleación Zr-40Ti puede mejorar efectivamente la unión entre el hueso y los implantes intraóseos, reduciendo eficazmente el efecto de amortiguación de tensiones.
El zirconio también es uno de los materiales clave para componentes electrónicos como las placas traseras de teléfonos 5G, filtros y módulos de reconocimiento de huellas dactilares, específicamente en forma de polvo de óxido de zirconio.
Además, el zirconio es un material indispensable para el desarrollo de la industria nuclear, siendo fundamental en la fabricación de grandes centrales nucleares, submarinos nucleares, naves espaciales y cohetes.
Stanford Advanced Materials (SAM) cuenta con una amplia experiencia en el suministro de productos de zirconio de alta calidad.
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