Гафний

Гафний Hf

Гафнием называют один из редких элементов и металл, который образован атомами этого элемента. В одной тонне горных пород содержится в среднем 4г гафния. Получают металл из скандиевой или циркониевой руды, в которой гафниевых соединений в 30-40 раз меньше, чем скандия или циркония.

Глобальная добыча гафния около 70т в год. Стоимость чистого гафния на мировых рынках около 800$ за 1 кг. Мировые запасы больше 1млн тонн. Больше половины из них в Австралии, остальное в ЮАР, США, Индии и Бразилии. Небольшое количество есть в РФ, на Украине.

По своим свойствам гафний ближе всего к цирконию. У цельного куска гафния бело-серебристый цвет и металлический блеск, порошок матовый темно-серый. Характерна большая плотность, 1см³ весит 13,31г. Высокая температура плавления, 2233°С, и кипения, 4603°С. Чистый гафний обладает ценной способностью к захвату нейтронов.

Химическая стойкость гафния еще выше, чем у циркония. Инертность металла объясняется наличием на поверхности оксидной пассивирующей пленки. Растворяется только в царской водке, то есть смеси азотной и соляной кислот, и некоторых других кислотах.

Важнейшими соединениями гафния считаются его гидрофосфат, ди- и три- и тетрабромид, оксид, гидрооксид, тетраиодид, тетрафторид, тетрахлорид, борид, карбид. А также гафнат лития, бария и диспрозия.

Наиболее востребован металл у производителей сплавов и соединений для оптики, микроэлектроники, атомной энергетики, аэрокосмической промышленности. Гафний используется в радиолампах, электронных пушках, сварочных электродах.

Соединения гафния входят в состав стекла, керамики и стержней для атомных реакторов. Оптические линзы с диоксидом и фторидом гафния обладают высокой преломляющей силой и уникальной стойкостью к высоким температурам. Гафниевое стекло используется в оптоволоконных изделиях, покрытиях для рентгеновских зеркал, тепловизорах. 

В производстве особо твердых сплавов для ядерных двигателей и космических ракет нашли применение борид и карбид гафния. Мелкопористая керамика из карбида гафния – важная часть электрогенераторов и ионных двигателей. Силицид и оксид гафния используют в электронных процессорах.

Из сплавов титана, вольфрама, тантала, кобальта, алюминия и никеля с гафнием получают особо прочные композиты, детали судовых и ракетных двигателей, газовые рули и сопла для ракет, комплектующие для промышленного оборудования. Сплавы с тербием и самарием служат для производства мощных магнитов.

Дали имя металлу открывшие его в Копенгагене в 1923 году венгр Дьердь Хевеши и голландец Дирк Костер. Древние римляне Копенгаген называли Гафнией.

Отличается тяжелым весом и тугоплавкостью. Высокое сечение захвата нейтронов, что мешает применению в ядерных реакторах. Химически устойчив, на воздухе защищен от коррозии пленкой оксида. Устойчив к кислотам почти как стекло. Растворяется только в царской водке и фтороводородной кислоте, а также ее смеси с азотной кислотой.