锆 | 7440-67-7

• 分子结构分类: 无机化合物 - 均相金属化合物 - 均相过渡金属化合物
• 中文名称: 锆
• 中文别名: 锆箔；锆网；锆粉
• 英文名称: zirconium
• 英文别名: Zirkonium
• CAS: 7440-67-7
• 化学式: Zr
• 分子量: 91.224
• InChiKey: QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N

物化性质

• 熔点：
  1857 °C
• 沸点：
  3577 °C
• 密度：
  6.49 g/cm3
• 物理描述：
  Zirconium, dry, coiled wire, finished metal sheets or strips appears as a grayish-white hard lustrous metal. Specific gravity 6.4. Melting point about 3362°F (1850°C). Insoluble in water. Low toxicity.
• 颜色/状态：
  Bluish-black, amorphous powder or grayish-white lustrous metal (platelets or flakes) of hexagonal lattice below 865 °C; body-centered cubic above 865 °C
• 溶解度：
  Insoluble (NIOSH, 2016)
• 蒸汽压力：
  0 mm Hg (approx) (NIOSH, 2016)
• 稳定性/保质期：
  1. 高温下，粉状锆可在空气中燃烧。主要矿物有锆石（主要组分为硅酸锆）和斜锆石（二氧化锆）。月球岩石中的锆含量远高于地壳。 粉状锆非常耐酸（除了氢氟酸）、碱、海水的腐蚀，并且能与强酸、氧、铅接触，但不与浓硫酸、盐酸和硝酸作用。粉状锆着火点很低（180～285℃），与氧化剂反应时可能会引起爆炸。 2. 稳定性：稳定 3. 禁配物：氧化剂、强酸、氧、铅、二氧化碳及氮气 4. 应避免接触的条件：空气 5. 聚合危害：不聚合
• 自燃温度：
  Cloud ignition temperature: 330 °C
• 腐蚀性：
  Zirconium is a very reactive metal that, in air or aqueous solution, immediately develops a surface oxide film. This stable, adherent film is the basis for zirconium's corrosion resistance.

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -0.0
• 重原子数：
  1
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.0
• 拓扑面积：
  0
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  0

ADMET

毒理性

• 毒性总结

识别和使用：锆是一种灰白色的金属。锆元素以不同形式使用；粉末、箔片和切碎的机械加工碎片。它用作底漆或爆炸混合物的成分；闪光灯粉末；在冶金中作为脱氧剂；在真空管中作为“吸气剂”；在灯丝、闪光灯泡和核反应堆中制造人造丝喷丝头。纯锆越来越多地被用作一种耐腐蚀金属，用于制造柱、泵、管道、阀门、热交换器和用于严重化学环境的罐，特别是硫酸和盐酸，但不包括含有氟化物的那些。在这种能力下，它也用于生产尿素、过氧化氢、甲基丙烯酸甲酯或乙酸的设施。 人类暴露和毒性：一项对22名在锆还原过程中暴露于烟雾1至5年的工人的研究表明，没有明显的与锆暴露有关的异常。此外，32名从事锆金属反应堆部件手工加工的男性，他们在那份工作中工作了1至17年，与对照组没有显著差异。锆工人的肺肉芽肿已有报道；然而，报告没有具体说明是由于锆金属还是锆的特定化合物。此外，在使用含有锆的除臭棒和含有锆的毒藤霜后，观察到皮肤肉芽肿性病变，可能是过敏性上皮样起源；后者可能作为化合物使用，而不是作为金属本身。 动物研究：在审查时没有发现动物毒性研究。

IDENTIFICATION AND USE: Zirconium is a grey-white metal. Zirconium, elemental is used in varying forms; dust, foil and chopped machining chips. It is used as an ingredient of priming or explosive mixtures; flashlight powders; as deoxidizer in metallurgy; as "getter" in vacuum tubes; in constructing rayon spinnerets in lamp filaments, flash bulbs, and nuclear reactors. Pure zirconium is being increasingly used as a corrosion-resistant metal in fabricating columns, pumps, pipe, valves, heat exchangers, and tanks for severe chemical environments, particularly sulfuric and hydrochloric acids, except those containing fluorides. In this capacity, it is also used in facilities producing urea, hydrogen peroxide, methyl methacrylate, or acetic acid. HUMAN EXPOSURE AND TOXICITY: A study of 22 workers exposed to fumes during the zirconium reduction process for 1 to 5 years revealed no striking abnormalities referable to zirconium exposure. Also, 32 male hand finishers of zirconium metal reactor components who had worked for 1 to 17 years in that job showed no significant differences from the control group. Pulmonary granuloma in zirconium workers have been reported; however, the reports do not specify whether it was due to zirconium metal or a specific compound of zirconium. In addition, dermal granulomatous lesions, probably of allergic epithelioid origin, have been observed following the use of deodorant sticks and poison ivy lotions containing zirconium; the latter chemical may have been used as a compound and not as the metal per se. ANIMAL STUDIES: No animal toxicity studies were found at time of review.

来源:Hazardous Substances Data Bank (HSDB)

毒理性

• 暴露途径

吸入，皮肤和/或眼睛接触

inhalation, skin and/or eye contact

来源:The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)

毒理性

• 症状

皮肤、肺部肉芽肿；在动物中：刺激皮肤、粘膜；肺部滞留的X射线证据

Skin, lung granulomas; In Animals: irritation skin, mucous membrane; X-ray evidence of retention in lungs

来源:The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)

毒理性

• 眼睛症状

红斑。疼痛。

Redness. Pain.

来源:ILO-WHO International Chemical Safety Cards (ICSCs)

毒理性

• 靶器官

皮肤，呼吸系统

Skin, respiratory system

来源:The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)

安全信息

• 危险品标志：
  F,Xi
• 安全说明：
  S16,S26,S27,S35,S36,S36/37/39,S43,S7/8
• 危险类别码：
  R17
• WGK Germany：
  2
• RTECS号：
  ZH7070000
• 海关编码：
  2615100000
• 包装等级：
  III
• 危险类别：
  4.2
• 危险标志：
  GHS02
• 危险品运输编号：
  UN 2858 4.1/PG 3
• 危险性描述：
  H250,H260
• 危险性防范说明：
  P222,P223,P231 + P232,P370 + P378,P422

SDS

国标编号:	42005
ＣＡＳ:	7440-67-7
中文名称:	金属锆
英文名称:	zirconium powder；zirconium metal powder
别 名:	锆粉
分子式:	Zr
分子量:	91.22
熔 点:	1852℃
密 度:	相对密度(水=1)6.49
蒸汽压:
溶解性:	不溶于水，溶于热浓酸、氢氟酸、王水及浓硫酸
稳定性:	稳定
外观与性状:	淡灰色有光泽的金属或灰色无定形粉末。燃烧时发白光生成氧化锆
危险标记:	9(自燃物品)
用 途:	用于核工业及耐腐蚀合金、闪光灯、烟花等的制造，也用作冶金脱氧剂、化学试剂

2.对环境的影响:
一、健康危害

侵入途径：吸入、食入。
健康危害：工业上尚未见有锆中毒的报道。

二、毒理学资料及环境行为

危险特性：微细粉末极易燃烧，有时能自燃并会发生爆炸。锆粉也能在二氧化碳及氮气中燃烧。粉末在受热、遇明火或接触氧化剂时会引起燃烧爆炸。
燃烧(分解)产物：氧化锆。

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3.现场应急监测方法:

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4.实验室监测方法:
等离子体光谱法；原子吸收法

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5.环境标准:
中国(TJ36-79)车间空气中有害物质的最高容许浓度 5mg/m3

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6.应急处理处置方法:
一、泄漏应急处理

隔离泄漏污染区，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给式呼吸器，穿消防防护服。小量泄漏：使用无火花工具收集于干燥、洁净、有盖的容器中。转移回收。大量泄漏：用塑料布、帆布覆盖，减少飞散。使用无火花工具收集转移回收。

二、防护措施

呼吸系统防护：空气中粉尘浓度超标时，建议佩戴自吸过滤式防尘口罩。
眼睛防护：空气中粉尘浓度超标时，戴化学安全防护眼镜。
身体防护：穿一般作业防护服。
手防护：戴防化学品手套。

三、急救措施

皮肤接触：脱去被污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。
食入：饮足量温水，催吐，就医。

灭火方法：灭火剂：干粉、砂土。严禁用水、泡沫、二氧化碳扑救。

制备方法与用途

制备方法

1. 将斜锆石焙烧转化为四氯化锆。具体过程为：锆石与炭共热，转化为碳化锆；再用氢氯化成四氯化锆，然后通过镁还原可制得金属锆。工业上较好的方法是以ZrCl₄或K₂ZrF₆为原料的熔盐电解法生产。
2. 将锆石与碳一起用电炉加热可得到碳化锆；随后在500℃将碳化锆氯化可得粗四氯化锆。为了分离铪，需先用水溶解粗四氯化锆，再从水溶液中分离铪。目前常用的溶剂抽提分离法是以异己酮为溶剂。利用这种方法可以得到氧化铪；然后把氧化铪在碳的存在下加热到900℃，使它氯化生成四氯化锆，并通过升华提纯法进一步提纯四氯化锆。在约850℃使用镁还原后，副产品氯化镁在约900℃时可经过真空蒸馏分离除去，最后得到海绵状锆。

合成制备方法

1. 将斜锆石焙烧转化为四氯化锆：具体过程为：锆石与炭共热，转化为碳化锆；再用氢氯化成四氯化锆，并通过镁还原可制得金属锆。工业上较好的方法是以ZrCl₄或K₂ZrF₆为原料的熔盐电解法生产。
2. 将锆石与碳一起用电炉加热可得到碳化锆；随后在500℃将碳化锆氯化可得粗四氯化锆。为了分离铪，需先用水溶解粗四氯化锆，再从水溶液中分离铪。目前常用的溶剂抽提分离法是以异己酮为溶剂。利用这种方法可以得到氧化铪；然后把氧化铪在碳的存在下加热到900℃，使它氯化生成四氯化锆，并通过升华提纯法进一步提纯四氯化锆。在约850℃使用镁还原后，副产品氯化镁在约900℃时可经过真空蒸馏分离除去，最后得到海绵状锆。

用途简介

用于耐火材料、不锈钢精密铸造等。

用途

1. 用于核工业及耐腐蚀合金、闪光灯、烟花等的制造；也用作冶金脱氧剂、化学试剂等。 [12]

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  锆 以 sodium hydroxide 为溶剂， 生成 zirconium(IV) oxide
  参考文献：
  名称：

  氧化锆膜在NaOH介质中阳极生长的阻抗谱研究

  摘要：

  电化学阻抗谱和扫描电子显微镜跟踪了锆金属上阳极氧化膜的生长，电压高达 300 V。最大层厚度为 720 nm，薄膜的介电常数为 19.5，生长常数为 2.4 nm V-1。在 50 V 以上，在 1 Hz 和 200 kHz 之间存在两个阻抗弛豫显示出双层结构。这可能是由于某些电解溶液渗入薄膜缺陷引起的外层电阻率较低的结果。(© 2005 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)

  DOI：

  10.1002/pssa.200461162
• 作为产物：
  描述：

  zirconium(IV) sulfate 以 水 为溶剂， 以0%的产率得到锆
  参考文献：
  名称：

  Kita, T.; Tokumitsu, T.; Katsurai, T., Rikagaku Kenkyusho Iho, 1944, vol. 23, p. 239 - 240

  摘要：

  DOI：
• 作为试剂：
  描述：

  4-甲苯硫酚 、 乙酰化葡萄烯糖 在 锆 作用下， 以 乙腈 为溶剂， 以64%的产率得到
  参考文献：
  名称：

  org/10.1016/j.tetlet.2012.09.023

  摘要：

  DOI：

  org/10.1016/j.tetlet.2012.09.023

文献信息

• Effects of Sm content on the phase structure, microstructure and magnetic properties of the Sm Zr0.2(Fe0·8Co0.2)11.5Ti0.5 (x=0.8–1.4) alloys
  作者：Lizhong Zhao、Chengli Li、Xuefeng Zhang、Sateesh Bandaru、Kunpeng Su、Xiaolian Liu、Qing Zhou、Lingwei Li、Jean-Marc Greneche、Jiayin Jin、Mi Yan

  DOI：10.1016/j.jallcom.2020.154428

  日期：2020.7

  α-(Fe,Co) phase. With increasing Sm content, both 1:12 and α-(Fe,Co) phases decrease whereas 1:2 and 1:10 phases increase. Similarly, for the heat-treated ribbons with x = 0.8–1.2, α-(Fe,Co) phase also decreases with the increasing Sm content. Consequently, the Js and Jr of the alloys exhibit a decreasing trend while the Hc and (BH)max show an increasing trend. As a result, excellent magnetic properties

  摘要 为了在 ThMn12 型永磁材料中引入顺磁性晶间相，设计了成分为 SmxZr0.2(Fe0.8Co0.2)11.5Ti0.5 (x = 0.8–1.4, at.%) 的 SmFe12 基合金并通过电弧熔化和熔纺制备。系统地研究了额外 Sm 对相构成和磁性能的作用。首先，在 x = 0.8-1.2 范围内，铸态铸锭主要由 1:12、1:10、1:2 和 α-(Fe,Co) 相组成。随着 Sm 含量的增加，1:12 和 α-(Fe,Co) 相都减少，而 1:2 和 1:10 相增加。同样，对于 x = 0.8-1.2 的热处理带，α-(Fe,Co) 相也随着 Sm 含量的增加而减少。因此，合金的 Js 和 Jr 呈下降趋势，而 Hc 和 (BH)max 呈上升趋势。因此，对于 x = 0.8 合金，获得了 Jr = 1.04 T 的优异磁性能，对于 x = 1.2 合金，(BH)max =
• Magnetic domain reversal induced by thermal activation in SmCo alloy
  作者：Zhihe Zhao、Jiangtao Zhao、Mingkun Wang、Weixing Xia、Zhenlong Chao、Longtao Jiang

  DOI：10.1016/j.jallcom.2021.162684

  日期：2022.2

  The SmCo alloys are widely used in the field of precision instruments and high temperatures due to their excellent temperature stability. At present, the effect of high temperature on the domain structure of SmCo alloy lacks sufficient study. In this paper, the effect of temperature on the magnetic domain of type 2:17 SmCo alloy was investigated by domain structure observation and micromagnetic simulation

  SmCo合金由于其优异的温度稳定性而被广泛应用于精密仪器和高温领域。目前，高温对钐钴合金畴结构的影响还缺乏足够的研究。本文通过畴结构观察和微磁模拟研究了温度对2:17型SmCo合金磁畴的影响。在240 ℃和300 ℃加热后，在磁体表面可以观察到反向畴，畴在晶粒中心区域成核，然后扩展为迷宫畴。使用洛伦兹电子显微镜的原位加热测试从微观角度证实，热激活会导致域壁的不可逆运动。通过间歇加热试验和连续加热试验的对比发现，在从高温冷却到室温的过程中，部分倒畴是不稳定的，微磁模拟结果验证了在没有温度场和磁场的情况下，在相互作用的影响下，倒置域将消失，而由相边界固定的域将稳定保留。微磁模拟结果表明，SmCo 合金中反向畴的形核位点位于 2:17R 相和富 Zr 相的交点处，这是由于富 Zr 相的钉扎场较低。微磁模拟结果验证了在没有温度场和磁场的情况下，不稳定的倒畴会在相互作用的影响下消失，而被相边界钉扎的
• CeScSi- and CeFeSi-type structures in compounds derived from GdTiGe
  作者：A.V Morozkin、L.M Viting、I.A Sviridov、I.A Tskhadadze

  DOI：10.1016/s0925-8388(99)00583-6

  日期：2000.2

  were employed in investigations of the solid solutions based on GdTiGe compounds. These solid solutions have existence regions of the CeScSi-type phase, the CeFeSi-type phase and of their mixture. Gd 0.9 TiGe, Sm x Gd 1− x TiGe ( x =0–0.1, 0.9–1), GdSc x Ti 1− x Ge ( x =0–0.1), Y x Gd 1− x TiGe ( x =0–1), GdZr, Hf, V, Nb, Cr, Cu} 0.15 Ti 0.85 Ge, GdV, Mn} 0.3 Ti 0.7 Ge, GdTiGe 0.9 Si 0.1 form coherent

  摘要 采用X射线相分析和金相分析等物理化学分析技术对基于GdTiGe化合物的固溶体进行研究。这些固溶体具有CeScSi型相、CeFeSi型相以及它们的混合物的存在区域。Gd 0.9 TiGe, Sm x Gd 1− x TiGe ( x =0–0.1, 0.9–1), GdSc x Ti 1− x Ge ( x =0–0.1), Y x Gd 1− x TiGe ( x =0– 1), GdZr, Hf, V, Nb, Cr, Cu} 0.15 Ti 0.85 Ge, GdV, Mn} 0.3 Ti 0.7 Ge, GdTiGe 0.9 Si 0.1 形成CeScSi型和CeFeSi型相的相干混合物, 而 GdTi 0.9 Ge 和固溶体 Sm x Gd 1- x TiGe ( x =0.2-0.9), GdSc x Ti 1- x Ge ( x =0.15-1), GdMo 0.15
• Gas-phase chemistry of transition metal-imido and -nitrene ion complexes. Oxidative addition of nitrogen-hydrogen bonds in ammonia and transfer of NH from a metal center to an alkene
  作者：Steven W. Buckner、James R. Gord、Ben S. Freiser

  DOI：10.1021/ja00228a002

  日期：1988.9

  CrNH/sub 3//sup +/, as do all group 6-11 atomic metal ions investigated. However, excited-state Cr/sup +/ reacts with NH/sub 3/ via bond-insertion reactions to form CrNH/sub 2//sup +/ and CrNH/sup +/. An unidentified metastable electronic state of Cr/sup +/, produced by direct laser desorption of chromium foil, reacts with much higher efficiency than does kinetically excited Cr/sup +/. FeO/sup +/ reacts

  本文报道了许多裸过渡金属-氮烯和-亚胺离子配合物MNH/sup +/ 的气相化学。第 3、4 和 5 族原子金属离子在热能下与 NH/sub 3/ 反应，通过脱氢生成 MNH/sup +/。提出了一种反应机制，包括对 NH 键的初始氧化加成，类似于为气态原子金属离子与碳氢化合物的反应提出的机制。Cr/sup +/ 通过缓慢缩合与 NH/sub 3/ 反应形成 CrNH/sub 3//sup +/，所有 6-11 族原子金属离子也是如此。然而，激发态 Cr/sup +/ 通过键插入反应与 NH/sub 3/ 反应形成 CrNH/sub 2//sup +/ 和 CrNH/sup +/。Cr/sup +/ 的一种未知亚稳态电子状态，由铬箔的直接激光解吸产生，反应的效率比动力学激发的 Cr/sup +/ 高得多。FeO/sup +/ 与NH/sub 3/ 反应生成FeNH/sup +/，同时失去H/sub
• Phase formation in rapidly solidified R2T17 intermetallics
  作者：Y.Y. Kostogorova-Beller、M.J. Kramer、J.E. Shield

  DOI：10.1016/j.jallcom.2007.09.045

  日期：2008.9

  create disorder strongly depended on the rare earth element, with light rare earth systems possessing more disorder, and rapid solidification effectively suppressed the development of long-range order in these compounds. Cobalt in contrast to iron favored the formation of disordered structures. Replacement up to two out of the three of the cobalt atoms with iron in the Sm–Co–Fe system has retained the

  摘要 利用快速凝固在 RH -Co、RL -Co/Fe 和 Sm-Co(Fe) 体系中生产了一系列轻、重稀土-过渡金属间化合物，RH = Dy 和 Tb，RL = Pr 和米。还研究了 Nb-C 和 Zr-C 添加对二元和三元合金中相形成的影响。用同步辐射获得的 X 射线衍射图通过 Rietveld 方法进行细化，用于结构相测定和分析。研究发现，产生无序的能力强烈依赖于稀土元素，轻稀土系统具有更多的无序，快速凝固有效地抑制了这些化合物中长程有序的发展。与铁相比，钴有利于无序结构的形成。在 Sm-Co-Fe 系统中用铁替代多达三个钴原子中的两个保留了无序 TbCu 7 变体的建立，并表现出完全的钴-铁溶解度。Nb-C 和 Zr-C 的添加也极大地影响了有序形成。通过快速凝固获得的金属间化合物的晶格参数与文献中总结的平衡 2-17 相参数的比较表明，部分有序和无序结构的形成与 Th 中 a 轴和