论文部分内容阅读
有媒体称,一些不良商家利用铱20克黄金可以加工成25克。铱不仅和黄金的元素属性较相像,而且价格低廉。如果在20克金饰中加入5克铱,不良商家可获利1000元。
铱到底是种什么样的金属元素,人们可以利用铱来做什么呢?
贵金属家族的重要成员
铱在元素周期表中是原子序数77、原子量为192.22的铂系金属元素。
1803年,法国化学家科勒·德斯科戈蒂等人对铂系矿石溶于王水后的残渣进行了研究。他们发现,残渣中有两种不同于铂的新金属存在,且都不溶于王水。1804年,法国化学家泰纳尔发现并命名了这两种元素,其中之一被命名为铱,元素符号定为Ir,这一词来自希腊文,原意是“虹”。这可能是由于二氧化铱的水合物从溶液中析出沉淀时,颜色会随着沉淀的情况而变为青、紫、深蓝、黑等颜色。1813年,人们进行了铱的第一次熔化实验;1860年,帝俄造币厂用约8千克原生含铱材料和其他残渣作原料进行熔炼,得到一个1.805千克重的铱锭。此后,人们为解决铱的加工问题开展了大量工作。
铱在地壳中的含量为千万分之一,常与铂系元素一起分散于冲积矿床和砂积矿床的各种矿石中。
铂族金属稀有而贵重,人们历来重视对它们的回收利用。废催化剂、废电器元件、含铂的残破器皿、废电镀液、珠宝装饰品厂的废料等,都可用来回收铂族金属。在富含铅、铑、铱、锇、钌的残渣中,经过一系列浸出、煅烧、熔融、蒸馏、溶解等方法,可获得铱粉。
铂族金属和合金有很多重要的工业用途。过去主要是用来制造蒸馏釜,人们也曾用铂铱合金制造标准的米尺和砝码。19世纪中叶,俄国曾制造铂铱合金的金币,并在市场上流通。目前,铂族金属及其合金的主要用途为制造催化剂。铂铱、铂铑、铂钯合金有很高的抗电弧烧损能力,被用作电接点合金。
贵而不娇的多功能金属
尽管铱是一种稀有的贵金属材料,但它贵而不娇。铱的密度22.65克/立方厘米,是已知元素中密度最大的。铱有很高的熔点(2454℃),因此铱制品可以在高温下使用(使用温度范围为21~2200℃);但它在低温时的塑性很差。铱还是最耐腐蚀的金属,一般的腐蚀剂都不能腐蚀铱。致密态铱不溶于所有无机酸,也不被其他金属熔体浸蚀,例如熔化的铅、锌、镍、铁、金等,能耐许多熔融试剂和高温硅酸盐的浸蚀。像其他铂族金属合金一样,铱合金能牢固吸附有机物,可作催化剂材料。
由于具有极高的熔点和超强的抗腐蚀性,铱在航天、制药和汽车等行业中得到广泛使用。
虽然高熔点、高稳定性使铱在很多特殊场合具有重要用途;但铱的脆性和高温损耗在一定程度上限制了它的应用。铱的最早应用是作为笔尖材料,后来,又应用在注射针头、天平刀刃、罗盘支架、电触头等方面。铂铱合金制造的实验器皿,如坩埚、电极、电阻丝等,是化学实验室的必备物。铱坩埚可用于生长难熔氧化物晶体,这种坩埚能在2100~2200℃下工作数千小时。铱的高温抗氧化性和热电性能使铱/铱铑热电偶成为唯一能在大气中测量达2100℃高温的贵金属测温材料。铱可用作放射性热源的容器材料。阳极氧化铱膜是一种有前途的电显色材料。Ir192是γ射线源,可用于无损探伤和放射化学治疗。
铱合金的特殊用途
铱合金是以铱为基体含有其他组元的合金。多数铱合金很脆,难于加工,这限制了它的应用。在生产上,人们使用少量钨或铪来改善铱的加工性能;掺入极少量铝、铁、钍等,改善其冲击韧性,这样制成的铱合金具有高熔点和高温强度,抗热冲击性能好,并在高温下与石墨和二氧化钚(PuO2)相容,被选为航天和医疗用热电装置的核燃料容器材料。
靶材是高速荷能粒子轰击的目标材料,用于高能激光武器中,不同功率密度、不同输出波形、不同波长的激光与不同的靶材相互作用时,会产生不同的杀伤破坏效应。用作靶材的材料很多,有单质金属靶、陶瓷靶、合金靶等,其中,合金靶材是比较常用的靶材,这里面就有铱锰靶,铱铼靶等。
用铱合金做的汽车火花塞由于电弧的强度高,温度高,而且响应速度快,不容易积碳,所以能够把电极做得比普通火花塞小很多。
下面介绍几种重要的铱合金及其应用:
铱钨合金:钨的比重大、硬度大,导热导电性能好、耐热、耐磨、耐腐蚀、在高温下具有低膨胀性和尺寸稳定性。在所有金属中钨的熔点最高(高达3380℃)、蒸汽压最低、抗拉强度最高(1650℃时),且它的防腐性能非常好,大多数无机酸对它的侵蚀很小。因此钨在制作重金属合金时非常理想。铱本身即具有很高的熔点和化学稳定性,高温耐腐蚀能力极高。钨与铱制成的合金,其耐磨度、硬度、强度、耐热度都得到了进一步提升。正是这些宝贵性能,使铱钨合金成为当今高技术水晶玻璃工业中不可或缺的设备元件。
铱铑合金:铱铑合金是最重要的铱合金,它为连续固溶体(成分改变而结构及对称性不变的合金),随着铑含量的增加,其密度、硬度降低,压力加工性能改善,抗高温氧化能力增强。铱铑合金可作为热电偶材料。
铱铈合金:铱的逸出功(电子克服原子核的束缚,从材料表面逸出所需的最小能量)为5.4电子伏特,热电子发射性差。加入稀土元素后可使铱的逸出功率降低到2.5~2.6电子伏特。例如,铱铈合金兼具高温强度和高发射能力,用这种合金制作的热阳能获得大的发射电流密度。
铱锇合金:为包晶型合金,质地硬而脆,加工极为困难。含30%~70%锇(原子分数)的铱锇合金是非常好的阴极涂层材料。由于铱锇合金很硬,它还可用于制作笔尖和轴尖材料。
掺杂铱粉冒充千足金
虽说铱是稀有的贵金属,纯度99.9%的金属铱市场价格可达270元/克,但随着人们加工提炼能力的提高和黄金价格上涨,铱的相对价值在下降。还有人在网上公开叫卖铱粉,并称,将其按5%~30%的比例加入黄金中,可以增强黄金的硬度。铱粉价格最低只有98元/克,而黄金原料价格在每克390元左右。部分不良商家利用铱粉做成含铱黄金首饰,这种造假法仅凭人们看和摸、用试金石试甚至是测比重都很难识别,往往要经过用刀剖开黄金、高温烧、化学制剂检测等一些破坏性测试后才能令“假黄金”现出原形。
【责任编辑】赵 菲
铱到底是种什么样的金属元素,人们可以利用铱来做什么呢?
贵金属家族的重要成员
铱在元素周期表中是原子序数77、原子量为192.22的铂系金属元素。
1803年,法国化学家科勒·德斯科戈蒂等人对铂系矿石溶于王水后的残渣进行了研究。他们发现,残渣中有两种不同于铂的新金属存在,且都不溶于王水。1804年,法国化学家泰纳尔发现并命名了这两种元素,其中之一被命名为铱,元素符号定为Ir,这一词来自希腊文,原意是“虹”。这可能是由于二氧化铱的水合物从溶液中析出沉淀时,颜色会随着沉淀的情况而变为青、紫、深蓝、黑等颜色。1813年,人们进行了铱的第一次熔化实验;1860年,帝俄造币厂用约8千克原生含铱材料和其他残渣作原料进行熔炼,得到一个1.805千克重的铱锭。此后,人们为解决铱的加工问题开展了大量工作。
铱在地壳中的含量为千万分之一,常与铂系元素一起分散于冲积矿床和砂积矿床的各种矿石中。
铂族金属稀有而贵重,人们历来重视对它们的回收利用。废催化剂、废电器元件、含铂的残破器皿、废电镀液、珠宝装饰品厂的废料等,都可用来回收铂族金属。在富含铅、铑、铱、锇、钌的残渣中,经过一系列浸出、煅烧、熔融、蒸馏、溶解等方法,可获得铱粉。
铂族金属和合金有很多重要的工业用途。过去主要是用来制造蒸馏釜,人们也曾用铂铱合金制造标准的米尺和砝码。19世纪中叶,俄国曾制造铂铱合金的金币,并在市场上流通。目前,铂族金属及其合金的主要用途为制造催化剂。铂铱、铂铑、铂钯合金有很高的抗电弧烧损能力,被用作电接点合金。
贵而不娇的多功能金属
尽管铱是一种稀有的贵金属材料,但它贵而不娇。铱的密度22.65克/立方厘米,是已知元素中密度最大的。铱有很高的熔点(2454℃),因此铱制品可以在高温下使用(使用温度范围为21~2200℃);但它在低温时的塑性很差。铱还是最耐腐蚀的金属,一般的腐蚀剂都不能腐蚀铱。致密态铱不溶于所有无机酸,也不被其他金属熔体浸蚀,例如熔化的铅、锌、镍、铁、金等,能耐许多熔融试剂和高温硅酸盐的浸蚀。像其他铂族金属合金一样,铱合金能牢固吸附有机物,可作催化剂材料。
由于具有极高的熔点和超强的抗腐蚀性,铱在航天、制药和汽车等行业中得到广泛使用。
虽然高熔点、高稳定性使铱在很多特殊场合具有重要用途;但铱的脆性和高温损耗在一定程度上限制了它的应用。铱的最早应用是作为笔尖材料,后来,又应用在注射针头、天平刀刃、罗盘支架、电触头等方面。铂铱合金制造的实验器皿,如坩埚、电极、电阻丝等,是化学实验室的必备物。铱坩埚可用于生长难熔氧化物晶体,这种坩埚能在2100~2200℃下工作数千小时。铱的高温抗氧化性和热电性能使铱/铱铑热电偶成为唯一能在大气中测量达2100℃高温的贵金属测温材料。铱可用作放射性热源的容器材料。阳极氧化铱膜是一种有前途的电显色材料。Ir192是γ射线源,可用于无损探伤和放射化学治疗。
铱合金的特殊用途
铱合金是以铱为基体含有其他组元的合金。多数铱合金很脆,难于加工,这限制了它的应用。在生产上,人们使用少量钨或铪来改善铱的加工性能;掺入极少量铝、铁、钍等,改善其冲击韧性,这样制成的铱合金具有高熔点和高温强度,抗热冲击性能好,并在高温下与石墨和二氧化钚(PuO2)相容,被选为航天和医疗用热电装置的核燃料容器材料。
靶材是高速荷能粒子轰击的目标材料,用于高能激光武器中,不同功率密度、不同输出波形、不同波长的激光与不同的靶材相互作用时,会产生不同的杀伤破坏效应。用作靶材的材料很多,有单质金属靶、陶瓷靶、合金靶等,其中,合金靶材是比较常用的靶材,这里面就有铱锰靶,铱铼靶等。
用铱合金做的汽车火花塞由于电弧的强度高,温度高,而且响应速度快,不容易积碳,所以能够把电极做得比普通火花塞小很多。
下面介绍几种重要的铱合金及其应用:
铱钨合金:钨的比重大、硬度大,导热导电性能好、耐热、耐磨、耐腐蚀、在高温下具有低膨胀性和尺寸稳定性。在所有金属中钨的熔点最高(高达3380℃)、蒸汽压最低、抗拉强度最高(1650℃时),且它的防腐性能非常好,大多数无机酸对它的侵蚀很小。因此钨在制作重金属合金时非常理想。铱本身即具有很高的熔点和化学稳定性,高温耐腐蚀能力极高。钨与铱制成的合金,其耐磨度、硬度、强度、耐热度都得到了进一步提升。正是这些宝贵性能,使铱钨合金成为当今高技术水晶玻璃工业中不可或缺的设备元件。
铱铑合金:铱铑合金是最重要的铱合金,它为连续固溶体(成分改变而结构及对称性不变的合金),随着铑含量的增加,其密度、硬度降低,压力加工性能改善,抗高温氧化能力增强。铱铑合金可作为热电偶材料。
铱铈合金:铱的逸出功(电子克服原子核的束缚,从材料表面逸出所需的最小能量)为5.4电子伏特,热电子发射性差。加入稀土元素后可使铱的逸出功率降低到2.5~2.6电子伏特。例如,铱铈合金兼具高温强度和高发射能力,用这种合金制作的热阳能获得大的发射电流密度。
铱锇合金:为包晶型合金,质地硬而脆,加工极为困难。含30%~70%锇(原子分数)的铱锇合金是非常好的阴极涂层材料。由于铱锇合金很硬,它还可用于制作笔尖和轴尖材料。
掺杂铱粉冒充千足金
虽说铱是稀有的贵金属,纯度99.9%的金属铱市场价格可达270元/克,但随着人们加工提炼能力的提高和黄金价格上涨,铱的相对价值在下降。还有人在网上公开叫卖铱粉,并称,将其按5%~30%的比例加入黄金中,可以增强黄金的硬度。铱粉价格最低只有98元/克,而黄金原料价格在每克390元左右。部分不良商家利用铱粉做成含铱黄金首饰,这种造假法仅凭人们看和摸、用试金石试甚至是测比重都很难识别,往往要经过用刀剖开黄金、高温烧、化学制剂检测等一些破坏性测试后才能令“假黄金”现出原形。
【责任编辑】赵 菲