עתודות גלובליות מוגבלות של חפניום מתכת, עם מגוון רחב של יישומים במורד הזרם

הפניוםיכול ליצור סגסוגות עם מתכות אחרות, שהמייצגת שבהן היא סגסוגת טנטלום הפניום, כמו פנטקרביד טטרטנטלום והפניום (Ta4HfC5), שיש לו נקודת התכה גבוהה. נקודת ההיתוך של פנטקרביד טטרטנטלום והפניום יכולה להגיע ל-4215 ℃, מה שהופך אותו לחומר הידוע כיום עם נקודת ההיתוך הגבוהה ביותר.

הפניום, עם הסמל הכימי Hf, הוא יסוד מתכתי השייך לקטגוריית מתכת המעבר. המראה היסודי שלו אפור כסוף ובעל ברק מתכתי. יש לו קשיות Mohs של 5.5, נקודת התכה של 2233 ℃, והוא פלסטי. הפניום יכול ליצור ציפוי תחמוצת באוויר, ותכונותיו יציבות בטמפרטורת החדר. הפניום באבקת יכול להתלקח באוויר באופן ספונטני, ויכול להגיב עם חמצן וחנקן בטמפרטורות גבוהות. הפניום אינו מגיב עם מים, חומצות מדוללות כגון חומצה הידרוכלורית, חומצה גופרתית ותמיסות אלקליות חזקות. הוא מסיס בחומצות חזקות כמו אקווה רג'יה וחומצה הידרופלואורית, ובעל עמידות מצוינת בפני קורוזיה.

האלמנטחפניוםהתגלה בשנת 1923. להפניום יש תכולה נמוכה בקרום כדור הארץ, רק 0.00045%. זה קשור בדרך כלל לזירקוניום מתכתי ואין לו עפרות נפרדות. ניתן למצוא הפניום ברוב מכרות הזירקוניום, כגון זירקון בריליום, זירקון ומינרלים אחרים. לשני סוגי העפרות הראשונים יש תכולה גבוהה של הפניום אך רזרבות נמוכות, וזירקון הוא המקור העיקרי להפניום. בקנה מידה עולמי, הרזרבות הכוללות של משאבי הפניום הן למעלה ממיליון טון. מדינות עם עתודות גדולות יותר כוללות בעיקר את דרום אפריקה, אוסטרליה, ארצות הברית, ברזיל, הודו ואזורים נוספים. מכרות הפניום מופצים גם בגואנגשי ובאזורים אחרים בסין.

בשנת 1925, שני מדענים משבדיה והולנד גילו את היסוד הפניום והכינו הפניום מתכת בשיטת התגבשות שברירי מלח מורכבים פלואוריים ושיטת הפחתת נתרן מתכת. להפניום יש שני מבני גביש והוא מציג אריזה צפופה משושה בטמפרטורות מתחת ל-1300 ℃（ α- כאשר הטמפרטורה היא מעל 1300 ℃, הוא מוצג כצורה מעוקבת במרכז גוף (משוואת β-). להפניום יש גם שישה איזוטופים יציבים, כלומר הפניום 174, הפניום 176, הפניום 177, הפניום 178, הפניום 179 והפניום 180. בקנה מידה עולמי, ארצות הברית וצרפת הן היצרניות העיקריות של הפניום מתכת.

התרכובות העיקריות של הפניום כוללותדו תחמוצת הפניוםה (HfO2), הפניום טטרכלוריד (HfCl4), והפניום הידרוקסיד (H4HfO4). ניתן להשתמש בהפניום דו חמצני והפניום טטרכלוריד לייצור מתכתחפניום, הפניום דו חמצניניתן להשתמש גם להכנת סגסוגות הפניום, וניתן להשתמש בהפניום הידרוקסיד להכנת תרכובות הפניום שונות. הפניום יכול ליצור סגסוגות עם מתכות אחרות, שהמייצגת שבהן היא סגסוגת טנטלום הפניום, כמו פנטקרביד טטרטנטלום והפניום (Ta4HfC5), בעל נקודת התכה גבוהה. נקודת ההיתוך של פנטקרביד טטרטנטלום והפניום יכולה להגיע ל-4215 ℃, מה שהופך אותו לחומר הידוע כיום עם נקודת ההיתוך הגבוהה ביותר.

על פי "דוח מחקר שוק מעמיק ואסטרטגיית השקעות 2022-2026 על תעשיית ההפניום המתכת" שפורסם על ידי מרכז המחקר של התעשייה Xinsijie, ניתן להשתמש בהפניום מתכת לייצור חוטי נורות ליבון, קתודות צינורות רנטגן ודיאלקטריות לשער מעבד ; ניתן להשתמש בסגסוגת טונגסטן הפניום וסגסוגת מוליבדן הפניום לייצור אלקטרודות לצינור פריקה במתח גבוה, בעוד שניתן להשתמש בסגסוגת טנטלום הפניום לייצור חומרי התנגדות ופלדות כלי עבודה; קרביד קרביד (HfC) יכול לשמש עבור חרירי רקטות ושכבות הגנה קדימה של מטוסים, בעוד שהפניום בוריד (HfB2) יכול לשמש כסגסוגת בטמפרטורה גבוהה; בנוסף, לחפניום מתכת יש חתך ספיגת נויטרונים גדול והוא יכול לשמש גם כחומר בקרה וכמכשיר הגנה לכורים אטומיים.

מנתחי תעשייה מ-Xinsijie ציינו כי בשל יתרונותיו של עמידות חמצון, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בטמפרטורות גבוהות וקלות העיבוד, להפניום יש מגוון רחב של יישומים במורד הזרם במתכות, סגסוגות, תרכובות ותחומים אחרים, כגון חומרים אלקטרוניים, חומרים עמידים לטמפרטורה גבוהה, חומרי סגסוגת קשה וחומרי אנרגיה אטומית. עם ההתפתחות המהירה של תעשיות כמו חומרים חדשים, מידע אלקטרוני ותעופה וחלל, תחומי היישום של הפניום מתרחבים כל הזמן ומוצרים חדשים צצים כל הזמן. סיכויי הפיתוח העתידיים מבטיחים.