Гафний - компактный серебристо-серый блестящий металл, в виде порошка цвет - темно-серый, почти черный, матовый.

 Ниже температуры 1740°С устойчив α-Hf, решетка гексаген, типа Mg плотность 13,350 г/см3;

 выше 1740°С устойчив β-Hf, решетка кубическая типа α-Fе  плотность 13,82 г/см3;

Т. пл. ок. 2230 °С, Т. кип. ок. 5400°С (по другим данным ок. 4700°С);

Механические свойства гафния в значительной степени зависят от его чистоты и способа обработки. Так, примеси О2, N2 и С придают гафнию хрупкость, облучение нейтронами увеличивает его твердость; отжиг восстанавливает первоначальные свойства.

По химическим свойствам гафний подобен Zr. Компактный гафний не взаимодействует с водой при давлении до 25 МПа и темературе до 400 °С. Коррозионная стойкость гафния в воде практически не изменяется даже под действием нейтронного облучения.

Компактный металл устойчив на воздухе. При 500-600°С слабо окисляется и покрывается черным слоем нестехиометрического оксида; с ростом температуры скорость окисления увеличивается (выше 700°С образуется НfO2), особенно резко-выше 900-1000 °С.

Гафний устойчив в растворах щелочей и NH3, до 100 °С не взаимодействует с НСl, H2SO4 и HNO3 (более стоек, чем Ti), реагирует со смесями минеральных кислот, плавиковой кислотой и кипящей H2SO4. В присутствии фторидов щелочных металлов или аммония стойкость гафния к действию минеральных кислот снижается.

При комнатной температуре гафний не взаимодействует с N2 и Н2. С азотом при 700-800 °С образует нитрид HfN, с галогенами при 200-400°С образует тетрагалогениды, с углеродом при 1800-2000 °С-карбид HfC, с кремнием выше 1000 °С-силициды Hf2Si, Hf5Si3, HfSi и HfSi2; при 350-400 °С поглощает Н2 с образованием гидрида HfH2

Получение.

Гафний получают попутно с цирконием. При переработке циркониевых концентратов соедения гафния отделяют от соедений Zr следующими способами:

  • жидкостной экстракцией нитратов циркония трибутилфосфатом или роданидов гафния-метилизобутилкетоном,
  • дробной кристаллизацией комплексных фторидов K2[Zr(Hf)F6]. Получаемые при этом концентраты содержат соответсвенно 20-96% (от суммы Zr + Hf), 25-98% и 6-10% гафния.
  • экстракцией их сульфатов орг. аминами, ионообменным методом,
  • методом солевой ректификации их тетрахлоридов. В этом случае ректификацинную колонну орошают расплавом хлоридов щелочных металлов, а в среднюю часть подают смесь паров HfCl4 и ZrCl4; в зависимости от температуры процесса HfCl4 концентрируется в кубе или в верхней части колонны.

Металлический гафний в виде губки получают восстановлением HfCl4 магнием при 500-800 °С; в виде слитка-восстановлением HfF4 кальцием при температуре выше 2000 °С (иногда в присутствии I2 и Zn). Порошкообразный гафний может быть получен восстановлением НfO2 кальцием при 1300°С или К2 [HfF6] натрием при 800-900 °С. Гафний производят также электролизом смеси K2[HfF6], KCl и NaCl при ~ 800oС или расплава HfF4 и КС1 при 700-800 °С. Чистый, пластичный гафний получают путем химической транспортной реакции: Hf + 2I2= HfI4. Образующийся при этом гафний осаждается на накаленной вольфрамовой проволоке в виде прутков, которые переплавляют в крупные слитки в дуговых или электроннолучевых печах.

Порошкообразный и губчатый гафнии пирофорны. Порошок гафния воспламеняется на воздухе от трения и ударов, горит с большой скоростью, развивая высокую температуру; смесь с воздухом взрывоопасна; порошок с размером частиц менее 10 мкм может самовоспламеняться на воздухе. Влажные порошки горят со взрывом, наиболее опасна влажность 5-10%. В сильно увлажненном состоянии (не менее 15-20% Н2О) порошки Hf могут храниться не воспламеняясь.