Propriétés chimiques du zirconium
Le zirconium est un élément réactif qui réagit avec l’oxygène, le carbone, le soufre, le phosphore, les halogènes et les métaux pour former des composés, dont le plus important est l’oxyde de zirconium. Il est relativement résistant aux acides dilués, mais réagit avec les acides concentrés pour former des sels.
Deux propriétés du zirconium sont particulièrement importantes pour son utilisation technique : la résistance à la corrosion et la perméabilité aux neutrons. Le zirconium est un métal commun, mais il peut passer à l’état de passivation électrochimique. La passivation signifie qu’un métal forme indépendamment une couche d’oxyde fine, dense et bien adhérente, qui le protège efficacement contre la corrosion. Le zirconium forme également une couche protectrice d’oxyde de zirconium très rapidement lorsqu’il est exposé à l’air, ce qui le rend résistant à presque tous les acides et bases. Seuls l’eau régale et l’acide fluorhydrique attaquent le zirconium à température ambiante. La résistance à la corrosion du zirconium dépasse même celle du titane, connu pour être très résistant à la corrosion.
La bonne perméabilité aux neutrons thermiques du zirconium constitue une de ses propriétés les plus importantes. Celle-ci se caractérise par une faible section efficace pour les neutrons ou leur faible absorption. Les neutrons thermiques sont nécessaires au processus de fission nucléaire dans les réacteurs nucléaires et le zirconium est utilisé comme matériau pour les barres de combustible parce qu’il permet aux neutrons qui alimentent le réacteur nucléaire de passer à travers tout en supportant les conditions extrêmes du cœur d’un réacteur en fonctionnement.
Les propriétés énumérées et intéressantes font du zirconium et de ses composés un matériau polyvalent.
Utilisations du zirconium
Le zirconium est un métal de transition qui trouve de nombreuses utilisations dans l’industrie, en raison de ses propriétés physiques et chimiques uniques. Sa criticité est particulièrement avérée dans l’industrie nucléaire, qui utilise près des deux tiers du zirconium métallique. Le reste de la consommation du métal est attribué à la chimie, l’électronique, les superalliages et l’aéronautique. L’élément sous forme d’oxyde de zirconium est également utilisé dans la céramique, les produits chimiques, les matériaux réfractaires et autres.
Industrie céramique
Le zirconium est un métal de transition qui a des propriétés intéressantes pour la production de céramiques. Celles à base de zirconium, appelées zircone, ont une grande résistance à l’usure, à la flexion et à la compression. En outre, le zirconium est un matériau biocompatible, ce qui signifie qu’il est compatible avec le corps humain et peut être utilisé pour des implants médicaux.
Les céramiques à base de zirconium sont principalement utilisées dans l’industrie dentaire pour la production de couronnes et d’implants dentaires. Les couronnes dentaires en zircone ont des avantages par rapport aux couronnes traditionnelles en métal ou en porcelaine, car elles sont plus esthétiques, plus résistantes à l’usure et plus compatibles avec les tissus de la bouche.
Les implants dentaires en zircone sont très populaires, car ils sont biocompatibles et ne provoquent pas de réactions allergiques. Les implants en zircone ont également une résistance élevée à la flexion, ce qui signifie qu’ils peuvent supporter des charges importantes sans se casser.
En dehors de l’industrie dentaire, le zirconium peut tout autant être utilisé dans la production de carreaux céramiques. Celles-ci présentent des propriétés mécaniques améliorées par rapport aux céramiques traditionnelles, telles que la porcelaine. Elles sont plus résistantes à la flexion, à l’usure et aux rayures, ce qui les rend plus durables.
En outre, les carreaux de céramique à base de zirconium ont une résistance accrue aux taches et à la décoloration, ce qui les rend plus faciles à nettoyer et à entretenir. Ils sont également résistants aux changements de température et peuvent donc être utilisés dans des environnements soumis à des variations de température importantes, tels que les salles de bains et les cuisines.
En termes de design, les carreaux de céramique à base de zirconium peuvent être produits dans une large gamme de couleurs et de textures, offrant ainsi une grande variété de choix pour les projets de construction et de décoration.
Le zirconium est également utilisé pour la production de céramiques techniques, telles que les pièces de machines, les boules de broyage et les outils de coupe.