Seine Korrosionsbeständigkeit eröffnet für den Hochleistungswerkstoff Zirconium diverse Einsatzmöglichkeiten. Es macht Zirconium zum perfekten Werkstoff für spezielle Rohre, Ventile und Pumpen in chemischen Anlagen. Für Wärmetauscher wird es auf Grund seiner sehr guten Wärmeleitfähigkeit und Temperaturbeständigkeit verwendet. Seine Biokompatibiliät und seine lange Lebensdauer sind für die Medizintechnik hoch interessant. Außerdem hat Zirconium einen geringen Einfangquerschnitt für Neutronen. Das macht es zum idealen Material für Hüllen der Uran-Brennelemente in Kernkraftwerken.
Zirconiumbearbeitung
Da Zirconium ein weicher Werkstoff ist, lässt es sich gut zerspanen, umformen und mechanisch polieren. Allerdings hat es eine Eigenschaft, die die elektrochemische Bearbeitung von Zirkonium zu einer Herausforderung macht. Bei der elektrochemischen Bearbeitung geht es nicht nur um das Polieren einer Oberfläche, sondern ganz gezielt darum z.B. Grate zu entfernen oder Bohrungen einzubringen, während das umliegende Material unverändert bleibt. Die Elektrode fungiert als Werkzeug und ist kathodisch geschaltet.
Zirconium gehört wie Titan oder Niob zu den Metallen, die schon an der Luft starke Passivierungsschichten bilden. Das ist auch der Grund für die hohe Korrosionsbeständigkeit. Beim Anlegen einer positiven Gleichspannung in einem wässrigen Elektrolyt – wie es bei der elektrochemischen Bearbeitung üblich ist – wird die Passivierungsschicht so verstärkt, dass diese für den Strom eine nichtleitende Barriere bildet. Das erschwert besonders die filigrane elektrochemische Bearbeitung, da sie nur durch hohe Spannung aufgebrochen wird. Dieser Vorgang läuft oft unkontrolliert ab. Im besten Fall bricht genau der gewünschte Bereich auf. In der Regel kommt es aber zu einer Kanalbildung auf engstem Raum, so dass sich ein Kurzschluss bildet. Werkstück und Elektrode weisen danach eine Brandstelle auf.
Die futura chemie hat ein elektrochemisches Verfahren entwickelt, beim dem Zirkonium hochpräzise elektrochemisch abgetragen wird. Es sind kleine Bohrungen, spezifische Entgratungen, feine Verrundungen und Kavitäten herstellbar. Damit sind filigrane Bearbeitungen möglich, wie sie zum Beispiel in der Medizintechnik für Instrumente und Implantate gefordert sind.
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