Hafnium, metal HF, nimewo atomik 72, pwa atomik 178.49, se yon klere ajan metal tranzisyon gri.
Hafnium gen sis izotòp natirèlman ki estab: Hafnium 174, 176, 177, 178, 179, ak 180. Hafnium pa reyaji ak asid idroklorik dilution, asid silfurik, ak solisyon alkalin fò, men se soluble nan asid idrofluorik ak Aqua Règleman. Non eleman an soti nan non Latin nan vil vil Copenhagen.
Nan 1925, magazen Swedish Hervey ak Olandè fizisyen Koster jwenn pi bon kalite hafnium pa kristalize fraksyon nan sèl konplèks fliyò, ak redwi li ak sodyòm metalik jwenn pi bon kalite metal hafnium. Hafnium gen 0.00045% nan kwout Latè a epi li se souvan ki asosye ak zirkonyòm nan lanati.
Non pwodwi: Hafnium
Senbòl eleman: HF
Pwa atomik: 178.49
Kalite eleman: eleman metalik
Pwopriyete fizik:
Hafniumse yon metal gri an ajan ak yon ekla metalik; Gen de varyant nan metal hafnium: α hafnium se yon egzagonal byen chaje Variant (1750 ℃) ak yon tanperati transfòmasyon pi wo pase zirkonyòm. Metal hafnium gen allotrope varyant nan tanperati ki wo. Metal hafnium gen yon segondè absòpsyon neutron kwa-seksyon epi yo ka itilize kòm yon materyèl kontwòl pou réacteurs.
Gen de kalite nan estrikti kristal: egzagonal anbalaj dans nan tanperati ki anba a 1300 ℃ （α- Ekwasyon); Nan tanperati ki pi wo a 1300 ℃, li se kò santre kib （β-ekwasyon). Yon metal ak plastisit ki solid ak vin frajil nan prezans enpurte. Ki estab nan lè a, sèlman asonbri sou sifas la lè boule. Filaman yo ka deklannche pa flanm dife a nan yon match. Pwopriyete ki sanble ak zirkonyòm. Li pa reyaji ak dlo, delye asid, oswa baz fò, men se fasil idrosolubl nan Aqua Regia ak idrofluoric asid. Sitou nan konpoze ak yon+4 valans. Hafnium alyaj (TA4HFC5) se li te ye ki gen pwen ki pi wo k ap fonn (apeprè 4215 ℃).
Estrikti kristal: selil kristal la se egzagonal
Nimewo CAS: 7440-58-6
Pwen k ap fonn: 2227 ℃
Pwen bouyi: 4602 ℃
Pwopriyete chimik:
Pwopriyete chimik yo nan hafnium yo sanble anpil ak sa yo ki nan zirkonyòm, epi li gen bon rezistans korozyon ak se pa fasil koroz pa solisyon jeneral asid alkali akeuz; Fasil idrosolubl nan asid idrofluorik yo fòme konplèks fliyò. Nan tanperati ki wo, Hafnium kapab tou dirèkteman konbine ak gaz tankou oksijèn ak nitwojèn yo fòme oksid ak nitrid.
Hafnium souvan gen yon+4 valans nan konpoze. Konpoze prensipal la seoksid hafniumHFO2. Gen twa varyant diferan nan oksid hafnium:oksid hafniumResevwa pa kalsinasyon kontinyèl nan silfat hafnium ak oksid klori se yon Variant monoclinic; Oksid la hafnium jwenn nan chofaj idroksid la nan hafnium nan alantou 400 ℃ se yon Variant tetragonal; Si kalsine pi wo a 1000 ℃, ka yon Variant kib ka jwenn. Yon lòt konpoze sehafnium tetrachlorid, ki se materyèl la anvan tout koreksyon pou prepare metal hafnium epi yo ka prepare pa reyaji gaz klò sou yon melanj de oksid hafnium ak kabòn. Hafnium tetrachlorid vin an kontak ak dlo ak imedyatman idrolize nan trè ki estab HFO (4H2O) 2+iyon. Iyon HFO2+egziste nan anpil konpoze nan hafnium, epi yo ka kristalize zegwi ki gen fòm idrate hafnium oxychloride HFOCL2 · 8H2O kristal nan idroklorik asid asidifye Hafnium tetrachlorid solisyon.
4-Valan Hafnium se tou tendans fòme konplèks ak fliyò, ki gen ladan K2HFF6, K3HFF7, (NH4) 2HFF6, ak (NH4) 3HFF7. Konplèks sa yo te itilize pou separasyon zirkonyòm ak hafnium.
Konpoze komen:
Hafnium diyoksid: non hafnium diyoksid; Diyoksid hafnium; Fòmil molekilè: HFO2 [4]; Pwopriyete: poud blan ak twa estrikti kristal: monoklin, tetragonal, ak kib. Dansite yo se 10.3, 10.1, ak 10.43g/cm3, respektivman. Pwen k ap fonn 2780-2920K. Pwen bouyi 5400K. Koyefisyan ekspansyon tèmik 5.8 × 10-6/℃. Insoluble nan dlo, asid idroklorik, ak asid nitrique, men soluble nan konsantre asid silfirik ak asid idrofluorik. Pwodwi pa dekonpozisyon tèmik oswa idroliz nan konpoze tankou hafnium silfat ak hafnium oksijlorid. Matyè premyè pou pwodiksyon an nan alyaj metal hafnium ak hafnium. Itilize kòm materyèl REFRACTORY, anti radyo -aktif penti, ak katalis. [5] Nivo enèji atomik HFO se yon pwodwi jwenn ansanm lè fabrikasyon nivo enèji atomik ZRO. Kòmanse nan klorinasyon segondè, pwosesis yo nan pou pirifye, rediksyon, ak distilasyon vakyòm yo prèske idantik ak sa yo ki nan zirkonyòm.
Hafnium tetrachlorid: Hafnium (IV) klori, hafnium tetrachloride molekilè fòmil HFCL4 molekilè pwa 320.30 karaktè: blan blòk cristalline. Sansib a imidite. Soluble nan asetòn ak methanol. Hydrolyze nan dlo yo pwodwi hafnium oxychloride (HFOCL2). Chalè a 250 ℃ ak evapore. Enèvan nan je, sistèm respiratwa, ak po.
Hafnium idwoksid: idwoksid Hafnium (H4HFO4), anjeneral prezante kòm yon oksid idrate HFO2 · NH2O, se solubl nan dlo, fasil soluble nan asid inòganik, solubl nan amonyak, ak raman soluble nan hydroxide Sodyòm. Chalè a 100 ℃ pou jenere idwoksid Hafnium HFO (OH) 2. Blan hafnium idroksid presipite ka jwenn nan reyaji sèl hafnium (IV) ak dlo amonyak. Li kapab itilize yo pwodwi lòt konpoze hafnium.
Istwa rechèch
Istwa dekouvèt:
Nan 1923, magazen Swedish Hervey ak Olandè fizisyen D. Koster te dekouvri Hafnium nan zirkon ki te pwodwi nan Nòvèj ak Greenland, epi yo te rele li Hafnium, ki soti nan non Latin nan Hafnia nan Copenhagen. Nan 1925, Hervey ak Coster separe zirkonyòm ak Titàn lè l sèvi avèk metòd la nan kristalize fraksyon nan sèl fliyò konplèks yo jwenn sèl pi bon hafnium; Epi redwi sèl hafnium ak sodyòm metalik pou jwenn pi metal hafnium. Hervey prepare yon echantiyon nan plizyè miligram nan pi bon kalite hafnium.
Eksperyans chimik sou zirkonyòm ak hafnium:
Nan yon eksperyans ki te fèt pa Pwofesè Carl Collins nan Inivèsite nan Texas nan lane 1998, li te reklame ke gamma iradyasyon hafnium 178m2 (izomèr hafnium-178m2 a [7]) ka lage enèji menmen, ki se senk lòd nan grandè pi wo pase reyaksyon chimik men twa lòd nan mayitid pi ba pase reyaksyon nikleyè. [8] HF178M2 (Hafnium 178m2) gen validite ki pi long nan mitan izotòp ki sanble ki dire lontan: HF178M2 (Hafnium 178m2) gen yon mwatye lavi nan 31 ane, sa ki lakòz yon radyoaktivite natirèl nan apeprè 1.6 trillion becquerels. Rapò Collins 'deklare ke yon gram nan pi HF178M2 (Hafnium 178m2) gen apeprè 1330 megajoules, ki se ekivalan a enèji a pibliye pa eksplozyon an nan 300 kilogram nan eksplozif TNT. Rapò Collins 'endike ke se tout enèji nan reyaksyon sa a lage nan fòm lan nan X-reyon oswa reyon gama, ki lage enèji nan yon pousantaj trè vit, ak HF178M2 (Hafnium 178m2) ka toujou reyaji nan konsantrasyon ki ba anpil. [9] Pentagòn lan te resevwa lajan pou rechèch. In the experiment, the signal-to-noise ratio was very low (with significant errors), and since then, despite multiple experiments by scientists from multiple organizations including the United States Department of Defense Advanced Projects Research Agency (DARPA) and JASON Defense Advisory Group [13], no scientist has been able to achieve this reaction under the conditions claimed by Collins, and Collins has not provided strong evidence to prove the existence of this reaction, Collins proposed a method of using induced gamma Ray emisyon pou lage enèji nan HF178M2 (Hafnium 178m2) [15], men lòt syantis yo te teyorikman pwouve ke reyaksyon sa a pa kapab reyalize. [16] HF178M2 (Hafnium 178m2) se lajman kwè nan kominote a akademik pa yo dwe yon sous enèji
Jaden aplikasyon:
Hafnium se trè itil akòz kapasite li nan emèt elektwon, tankou tankou kòm yo itilize kòm yon filaman nan lanp enkandesan. Itilize kòm katod pou tib X-ray, ak alyaj nan hafnium ak tengstèn oswa molibdèn yo te itilize kòm elektwòd pou wo-vòltaj egzeyat tib. Souvan yo itilize nan katod a ak endistri fabrikasyon fil tengstèn pou radyografi. Pi Hafnium se yon materyèl enpòtan nan endistri a enèji atomik akòz plastisit li yo, pwosesis fasil, rezistans tanperati ki wo, ak rezistans korozyon. Hafnium gen yon gwo tèmik kaptire kwa-seksyon ak se yon absòbe neutron ideyal, ki ka itilize kòm yon baton kontwòl ak aparèy pwoteksyon pou réacteurs atomik. Ka poud Hafnium dwe itilize kòm yon gaz pou wokèt. Katod nan tib X-ray ka manifaktire nan endistri elektrik la. Hafnium alyaj ka sèvi kòm pi devan kouch nan pwoteksyon pou bouch fize ak glise re-antre avyon, pandan y ap HF TA alyaj ka itilize fabrike asye zouti ak materyèl rezistans. Hafnium se itilize kòm yon eleman aditif nan chalè ki reziste alyaj, tankou tengstèn, molibden, ak tantal. HFC ka itilize kòm yon aditif pou alyaj difisil akòz dite segondè li yo ak pwen k ap fonn. Pwen nan k ap fonn nan 4TACHFC se apeprè 4215 ℃, fè li konpoze an ak pi wo pwen an k ap fonn li te ye. Hafnium ka itilize kòm yon pikeur nan anpil sistèm enflasyon. Hafnium getters ka retire gaz nesesè tankou oksijèn ak nitwojèn prezan nan sistèm lan. Hafnium se souvan itilize kòm yon aditif nan lwil idwolik yo anpeche volatilizasyon nan lwil idwolik pandan operasyon ki gen gwo risk, e li gen fò pwopriyete anti volatilité. Se poutèt sa, li se jeneralman yo itilize nan endistriyèl lwil idwolik. Lwil oliv idwolik medikal.
Eleman Hafnium se tou yo itilize nan dènye Intel 45 nanoprocessors yo. Akòz manufacturability nan diyoksid Silisyòm (SIO2) ak kapasite li nan diminye epesè kontinyèlman amelyore pèfòmans tranzistò, manifaktirè processeur sèvi ak gaz Silisyòm kòm materyèl la pou pòtay dielectrics. Lè Intel entwodwi 65 pwosesis manifakti nanomèt, byenke li te fè tout efò pou redwi epesè nan pòtay diyoksid silisyòm nan 1.2 nanomètr, ekivalan a 5 kouch atòm, difikilte pou nan konsomasyon pouvwa ak chalè dissipation ta tou lè yo te ogmante enèji nan tranzistò. Se poutèt sa, si materyèl aktyèl yo kontinye ap itilize ak epesè a se pli lwen redwi, flit la nan pòtay la dielèktrik pral siyifikativman ogmante, pote desann teknoloji tranzistò nan limit li yo. Pou adrese pwoblèm sa a kritik, Intel se planifikasyon yo sèvi ak pi epè materyèl segondè K (Hafnium ki baze sou materyèl) kòm pòtay dielectrics olye pou yo Silisyòm gaz, ki te avèk siksè redwi flit pa plis pase 10 fwa. Konpare ak jenerasyon anvan an nan teknoloji 65nm, pwosesis 45nm Intel a ogmante dansite tranzistò pa prèske de fwa, sa ki pèmèt pou yon ogmantasyon nan kantite total tranzistò oswa yon rediksyon nan volim processeur. Anplis de sa, pouvwa ki nesesè pou oblije chanje tranzistò se pi ba, diminye konsomasyon pouvwa a prèske 30%. Koneksyon entèn yo te fè nan fil kwiv pè ak ki ba k dielèktrik, fèt san pwoblèm amelyore efikasite ak diminye konsomasyon pouvwa, ak vitès la oblije chanje se sou 20% pi vit
Distribisyon mineral:
Hafnium gen yon abondans kwout pi wo pase souvan itilize metal tankou bismit, Kadmyòm, ak mèki, epi li se ekivalan nan kontni nan berilyòm, germanium, ak iranyòm. Tout mineral ki gen zirkonyòm gen hafnium. Zikon itilize nan endistri gen 0.5-2% hafnium. Zikon nan berilyòm (alvite) nan minrè zirkonyòm segondè ka gen jiska 15% hafnium. Genyen tou yon kalite zirkon metamòfik, cyrtolite, ki gen plis pase 5% HFO. Rezèv yo nan de mineral yo lèt yo piti epi yo pa gen ankò yo te adopte nan endistri. Hafnium se sitou refè pandan pwodiksyon an nan zirkonyòm.
Li egziste nan pifò minre zirkonyòm. [18] [19] Paske gen anpil ti kontni nan kwout la. Li souvan coexists ak zirkonyòm epi pa gen okenn minrè separe.
Metòd Preparasyon:
1. Li ka prepare pa rediksyon mayezyòm nan tetrachlorid hafnium oswa dekonpozisyon tèmik nan yodid hafnium. HFCL4 ak K2HFF6 kapab tou itilize kòm matyè premyè. Pwosesis la nan pwodiksyon elektwolitik nan NaCl KCl HFCL4 oswa K2HFF6 fonn se menm jan ak sa yo ki an pwodiksyon elektwolitik nan zirkonyòm.
2. Hafnium coexists ak zirkonyòm, epi pa gen okenn materyèl separe anvan tout koreksyon pou hafnium. Materyèl la anvan tout koreksyon pou manifakti hafnium se bit hafnium oksid separe pandan pwosesis la nan fabrikasyon zirkonyòm. Ekstrè oksid hafnium lè l sèvi avèk ion echanj résine, ak Lè sa a, sèvi ak metòd la menm jan ak zirkonyòm yo prepare metal hafnium soti nan sa a oksid hafnium.
3. Li ka prepare pa CO chofaj hafnium tetrachlorid (HFCL4) ak sodyòm nan rediksyon.
Metòd yo pi bonè pou separe zirkonyòm ak hafnium yo te fraksyon kristalize nan fluorin sèl konplèks ak fraksyon presipitasyon nan fosfat. Metòd sa yo ankonbran yo opere epi yo limite a sa sèlman itilize laboratwa. Nouvo teknoloji pou separe zirkonyòm ak hafnium, tankou distilasyon fraksyon, ekstraksyon sòlvan, echanj ion, ak adsorption fraksyon, te parèt youn apre lòt, ak ekstraksyon sòlvan ke yo te pi pratik. De sistèm separasyon yo souvan itilize yo se sistèm nan siklohexanone thiocyanate ak sistèm nan asid nitrik tributil nitrik. Pwodwi yo jwenn nan metòd ki anwo yo yo tout idwoksid hafnium, ak pi bon oksid hafnium ka jwenn nan kalsinasyon. Ka segondè pite hafnium ka jwenn nan metòd echanj ion.
Nan endistri, pwodiksyon an nan metal hafnium souvan enplike nan tou de pwosesis la Kroll ak Debor Aker pwosesis la. Pwosesis Kroll la enplike nan rediksyon nan tetrachlorid hafnium lè l sèvi avèk mayezyòm metalik:
2mg+hfcl4- → 2mgcl2+hf
Metòd la Debor Aker, ke yo rele tou metòd la yodizasyon, yo itilize pirifye eponj tankou hafnium ak jwenn maleable metal hafnium.
5. Smelting nan hafnium se fondamantalman menm jan ak sa yo ki an zirkonyòm:
Premye etap la se dekonpozisyon nan minrè a, ki enplike nan twa metòd: klorinasyon nan zirkon jwenn (Zr, HF) CL. Alkali k ap fonn nan zirkon. Zikon fonn ak NaOH nan alantou 600, ak plis pase 90% nan (Zr, Hf) o transfòme nan Na (Zr, Hf) O, ak Sio transfòme nan Nasio, ki se fonn nan dlo pou retire li. Na (Zr, HF) O ka itilize kòm solisyon orijinal la pou separe zirkonyòm ak hafnium apre yo te fonn nan HNO. Sepandan, prezans nan kolo Sio fè sòlvan fè ekstraksyon separasyon difisil. Sinter ak KSIF ak tranpe nan dlo a jwenn k (Zr, HF) f solisyon. Solisyon an ka separe zirkonyòm ak hafnium nan kristalize fraksyon;
Dezyèm etap la se separasyon an nan zirkonyòm ak hafnium, ki ka reyalize lè l sèvi avèk metòd sòlvan fè ekstraksyon separasyon lè l sèvi avèk idroklorik asid MIBK (methyl isobutyl ketonn) sistèm ak HNO-TBP (tributyl fosfat) sistèm. Teknoloji a nan fraksyon milti-etap lè l sèvi avèk diferans lan nan presyon vapè ant HFCL ak ZRCL fonn anba presyon ki wo (pi wo a 20 atmosfè) ki depi lontan te etidye, sa ki ka sove pwosesis la klorinasyon segondè ak diminye depans yo. Sepandan, akòz pwoblèm nan korozyon nan (Zr, HF) CL ak HCl, li se pa fasil jwenn apwopriye materyèl kolòn fraksyon, epi li pral tou redwi bon jan kalite a nan ZRCL ak HFCL, ogmante depans pou pirifye. Nan lane 1970 yo, li te toujou nan etap nan tès entèmedyè plant;
Twazyèm etap la se klorinasyon segondè nan HFO pou jwenn brut HFCL pou rediksyon;
Katriyèm etap la se pou pirifye nan HFCL ak rediksyon mayezyòm. Pwosesis sa a se menm jan ak pirifye a ak rediksyon nan ZRCL, ak ki kapab lakòz semi-fini pwodwi a se koryas eponj hafnium;
Etap la senkyèm se vakyòm distile bit eponj hafnium yo retire MGCL ak refè depase mayezyòm metal, sa ki lakòz yon pwodwi fini nan eponj metal hafnium. Si ajan an diminye sèvi ak sodyòm olye pou yo mayezyòm, yo ta dwe senkyèm etap la dwe chanje nan imèsyon dlo
Metòd depo:
Magazen nan yon depo fre ak ayere. Kenbe lwen etensèl ak sous chalè. Li ta dwe estoke separeman soti nan oksidan, asid, halogen, elatriye, epi evite melanje depo. Sèvi ak eksplozyon-prèv ekleraj ak vantilasyon enstalasyon. Entèdi itilizasyon ekipman mekanik ak zouti ki gen tandans fè etensèl. Zòn nan depo yo ta dwe ekipe ak materyèl apwopriye a gen fwit.
Post tan: SEP-25-2023