(首饰贵金属材料及工艺学)铂族金属材料及其工艺性能
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贵金属知识梳理第一章绪论1.贵金属的概念(定义)答:贵金属是指有色金属中密度大、产量少、价格昂贵的贵重金属。
贵金属是钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、银(Ag)、金(Au)的统称,其中,前六种元素又称为铂族元素。
2.贵金属的主要用途:(1)铸造金币;(2)制造首饰和器皿;(3)现代工业的原材料。
3.东周发明了“鎏金”和“金银错”技术。
第二章首饰贵金属材料的基本性质1.铜族元素:银和金位于化学元素周期表中的IB族,因在铜之下,通常称为铜族元素。
2.稀贵金属:钌、铑、钯、锇、铱、铂属于Ⅷ族的第5周期和第6周期,通称为铂族元素,又被称为稀贵金属。
3.轻贵金属:钌、铑、钯、银是第5周期元素,在贵金属中密度较小(10~12g/cm³),通称为轻贵金属。
4.重贵金属:锇、铱、铂、金是第6周期元素,在贵金属中密度较大(19~22g/cm³),通称为重贵金属。
贵金属元素在元素周期表中的位置(必考)1.晶体结构答:贵金属中除钌、锇为密排六方结构外,其它均是面心立方结构。
2.贵金属的光学性质答:贵金属由于耐腐蚀性和抗氧化性好,所以表面不易生成氧化膜和腐蚀膜,保证了它对光的反射率的稳定性,因此常用铑、钯、银等贵金属材料作为首饰工艺品的表面电镀层和在工业上制造反光镜等。
银对可见光和红外线的反射率是所有金属材料中最高的。
热处理工艺对贵金属的表面反射率产生较大的影响,随着热处理退火温度的升高,贵金属对可见光的反射率下降。
3.贵金属的熔点与沸点答:贵金属的熔点、沸点都较高,遵循着原子序数增加而降低和在相同的族中从上到下熔点升高的规律。
银的熔点最低(960.8℃),锇的熔点最高(3045℃)。
贵金属的熔点从低致高的变化顺序为:银、金、钯、铂、铑、钌、铱、锇。
金是唯一在高温下不易氧化的贵金属。
4.贵金属的吸气性答:多数贵金属有吸附气体的性质,特别是吸附氢。
最特殊的是钯能吸附相当自身2800倍体积的氢。
铂族金属简介PGM Introduce1、矿产性质:1)物理性质。
铂族金属包括铂(pt),钯(Pd),铑(Rh),铱(10,锇(Os)、钌(Ru)六个元素位于元素周期表中第VIII副族。
它们具有类似的性质,如高熔点、高强度、耐腐蚀、良好的催化活性和电热性。
铂、钯、铑、铱为银白色,锇、钌(周期表中上下排列)为钢灰色。
钌、铑在有氧存在和强热下,容易与氧化合为四氧化物,具有挥发性,钌的挥发速度较慢,锇则较快。
铂(大于 1000℃时)、铱和铑(大于2000℃时)能形成挥发性氧化物。
铂族金属密度大。
轻铂金属密度大于12 g/cm},重铂金属密度大于21g/cm3。
铂族金属的沸点都很高。
按元素周期表顺序,从左向右逐渐降低.从上向下逐渐提高。
其中钯的沸点最低,锇的沸点最高。
锇、钌和铑的特点是硬度高并且脆,故能研磨成细粉末,它们都很难机械加工。
铂和钯具有延展性,可以辗制和拉丝。
纯净的铂具有高度的可塑性,将铂冷轧可以制得厚度为0.0025 mm的箔。
铱仅当升温至红热时才能承受机械加工。
铂族金属的特殊性质是其表面具有吸附气体(特别是氢气)的性能,呈粉末和胶体状态时其吸附能力大为增强。
钯对氢的吸附能力最强.常温下1个体积的钯能吸附901个体积以上的氢。
钯中吸附的氢易全部放出。
按照钯、铱、铑、铂、钌、锇的次序,它们吸附氢的性能依次降低。
2)化学性质。
铂族金属电离电位很高,在常温下对许多化学试剂(如酸、碱和最活泼的非金属)有很高的抗腐蚀能力。
但在一定条件下,它们可与酸、碱、氧和卤素反应。
铂族金属在热处理过程中被钝化,这是由于在金属表面形成一层稳定的氧化薄膜。
以金属细粉(铂黑)形式存在的铂族金属最容易溶解。
海绵状和粉末状的铂族金属不易溶解,致密状态的金属更难溶。
铂族金属有一种特殊的性质:当它们与比较活泼的金属熔融成合金时,就有可能用无机酸溶解。
容易与铂族金属形成合金的金属有铅、锡、铋和锌。
①铂族金属对酸和其他试剂的作用。
铂:抗酸、碱的腐蚀性能良好,致密状的铂不与单独的无机酸起作用,熔融状态的碳酸盐、硫酸盐和卤化物对它略起作用。
铂铑合金加工工艺以铂铑合金加工工艺为题,我们将介绍铂铑合金的特性以及加工工艺。
铂铑合金是一种常用的贵金属合金,具有高融点、耐腐蚀、良好的电导性和热导性等特点,被广泛应用于珠宝、化工、电子等领域。
铂铑合金的加工工艺主要包括熔炼、铸造、锻造、轧制、拉拔、切割和焊接等步骤。
首先,铂铑合金的制备需要通过化学方法或电解方法获得铂铑粉末,然后将粉末与其他合金元素进行混合,得到合金熔体。
熔炼过程中需要控制熔体的温度和气氛,以确保合金成分的稳定性和纯度。
在铸造过程中,可以采用砂型铸造、金属型铸造或压铸等不同的铸造方法。
砂型铸造是最常用的方法,通过将熔融的铂铑合金倒入预先制作好的砂型中,冷却后得到所需形状的铸件。
金属型铸造适用于生产大批量、尺寸较小的铸件,而压铸适用于复杂形状的铸件。
锻造是一种通过加热和机械力作用使铂铑合金产生塑性变形的工艺。
铂铑合金的锻造温度通常在1200℃到1300℃之间,通过锻造可以改善合金的机械性能和密度,提高其抗变形能力和耐磨性。
轧制是将铂铑合金坯料经过多道次的压制和拉伸加工,使其形成所需的板材、线材或薄板。
轧制可以提高合金的强度和硬度,同时改善其表面质量和尺寸精度。
拉拔是将铂铑合金坯料通过模具拉伸,使其形成细丝或细管。
切割是根据需要将铂铑合金加工成不同形状和尺寸的零件,常用的切割方法有剪切、冲压和车削等。
焊接是将铂铑合金的零件通过加热和施加压力使其熔化并连接在一起的工艺。
常用的焊接方法有电弧焊、激光焊和气体保护焊等。
焊接过程需要控制温度和焊接速度,以确保焊缝的质量和强度。
铂铑合金的加工工艺需要严格控制各个环节的工艺参数,以确保合金的质量和性能。
在实际加工过程中,还需要考虑合金的成本、环境影响和工艺设备的可行性等因素。
同时,加工工艺的选择也需要根据合金的用途和要求进行合理的设计和调整。
铂铑合金的加工工艺包括熔炼、铸造、锻造、轧制、拉拔、切割和焊接等步骤,每个步骤都需要严格控制工艺参数。
通过合理的加工工艺,可以获得满足要求的铂铑合金制品,广泛应用于各个领域。
铂的工艺技术铂是一种罕见珍贵的贵金属,具有卓越的化学稳定性和耐高温性能,广泛用于制作首饰、电子器件、化学催化剂等领域。
铂的工艺技术是对铂进行加工和处理的方法和技巧,下面将介绍铂的几种常见工艺技术。
首先是铂制首饰的工艺技术。
铂制首饰的制作过程通常包括设计、雕刻、铸造、抛光等环节。
首先,设计师需要根据客户的需求和创意设计出首饰的模样和样式。
然后,匠人们通过雕刻将设计师的构思变成具体的形状。
接着,铂矿石被熔化成液态铂,再倒入模具中冷却成形。
最后,经过抛光等工序,铂首饰表面光滑、光亮,细节清晰,呈现出高雅的质感和典雅的风格。
其次是铂的电镀技术。
由于铂具有良好的导电性能和化学稳定性,可以作为电镀材料使用。
电镀是将一层金属沉积在物体表面的技术,可以提高物体的防腐蚀能力、增加装饰效果。
铂的电镀技术可以实现铂的表面镀层,提高铂制品的耐磨损性和耐腐蚀性,同时增加铂制品的美观度。
再次是铂的化学催化技术。
铂的化学催化技术是将铂用作催化剂的过程,目的是加速化学反应的速度,提高反应的效率。
铂作为一种优良的催化剂,可用于催化裂化、液体燃料电池、汽车尾气处理等领域。
通过合成和纯化铂催化剂,并将其应用于工业生产过程中,可以实现化学反应的快速和高效。
最后是铂的热处理技术。
铂具有良好的耐高温性能,可以在高温环境下保持其物理和化学性质的稳定。
铂的热处理技术可以改变其晶体结构和力学性能,提高其硬度、强度和抗腐蚀性。
热处理一般包括加热、冷却和固化等步骤,可以通过调整不同的温度、时长和工艺条件,获得所需的铂材料性能。
综上所述,铂的工艺技术包括铂制首饰、电镀、化学催化和热处理等多个方面。
这些技术的应用使铂的性能得到了优化和提高,为铂在不同领域的应用提供了坚实的基础。
随着科技的不断进步,铂的工艺技术也将不断创新和发展,为铂的应用提供更多可能性。
铂族元素稀有而珍贵的贵金属贵金属是一种具有非常高的价值和重要性的金属,而铂族元素则是贵金属家族中的一员。
铂族元素包括钌(Ru)、钌(Rh)、钯(Pd)、铑(Ru)、铂(Pt)和锇(Os)。
这些元素常常被用于制造珠宝和其他高端的应用领域,因为它们具有独特的物理和化学特性。
首先,铂族元素之所以被称为贵金属,是因为它们在地球上非常稀有。
与其他一些普通金属相比,像铁和铝等,铂族元素的产量非常有限。
由于其稀有性,铂族元素的价格也相对较高。
铂金作为铂族元素中最为珍贵的一种,其价格更是远远超过黄金。
这种稀有性和高价值使得铂族元素成为奢侈品市场上非常受欢迎的材料。
其次,铂族元素具有优异的物理和化学特性,使其在许多领域得到广泛应用。
钯和铂具有良好的韧性和耐腐蚀性,使其成为制造珠宝首饰的理想材料。
与黄金相比,铂金更加耐久和稳定,不易受到氧化或腐蚀的影响。
因此,铂金首饰经久耐用,同时也能更好地保护和展现宝石的价值。
除了珠宝领域,铂族元素还在许多其他行业中发挥着重要作用。
以汽车工业为例,钯被广泛应用于汽车催化转化器中,用于催化烟气中的有害物质,如一氧化碳和氮氧化物的转化,以减少汽车尾气的污染物排放。
同时,铑和铂也用于制造汽车排气系统中的传感器,以监测和控制汽车发动机的效率和排放。
另外,铂族元素还在电子行业中有广泛的应用。
铑和铱被用于生产硬盘驱动器、手机和计算机中的电子元件,因为它们具有良好的电子导电性和化学稳定性。
钯和铂也常用于制造电子设备中的电接点和连接器,以确保高质量的电子信号传输。
这些应用使得铂族元素成为现代科技发展中不可或缺的材料。
总体而言,铂族元素作为贵金属具有其独特的价值和重要性。
其稀有性和珍贵性使其成为奢侈品市场上极受青睐的材料,同时,其优异的物理和化学特性使其在珠宝、汽车和电子等领域发挥着重要作用。
随着科技和工业的不断发展,铂族元素的需求将会继续增长,这也对其稀有性和价值提出了更大的挑战。
因此,对于铂族元素的保护和有效利用是至关重要的,以确保其可持续发展,并让更多人能够享受到其独特的价值和美丽。
一、铂族金属的性质(一)主要物理性质铂族金属其主要物理性质见表1。
表1 铂族金属的主要物理性质性质铂铱锇钯铑钌元素符号Pt Ir Os Pd Rh Ru原子序数787776464544原子量195.09192.22190.2106.4102.9055101.07晶体结构面心立方面心立方密排六方面心立方面心立方密排六方密度(20℃),g/cm321.4522.6522.1612.0212.4112.45熔点(℃)176924433050155219602310沸点(℃)380045005020±100290037004800±100比热(25℃),J/(g·K)0.13150.12850.12940.24450.24660.2307电阻率(0℃),µΩ·cm9.85 4.718.129.93 4.33 6.80熔化热,kJ/mol19.726.529.316.722.426汽化热,kJ/mol502.8612.5316.7494592.0热导率(0~100℃),J/(cm·s·℃)0.71 1.470.880.75 1.59 1.05电阻温度系数(0~100℃),℃-l0.0039270.004270.00420.00380.004630.0042大多数铂族金属都能吸收气体,特别是氢气。
钯吸氢能力最强,常温下1体积钯能吸收900~2800体积的氢。
在真空下加热到100℃,溶解的氢就完全放出来了。
铂吸收氧的能力强,1体积铂可吸收70体积的氧。
当粒度很细如铂黑、钯黑或呈胶态时,吸附能力更强,故它们有良好的催化特性。
纯铂和纯钯有良好的延展性,可加工成微米级的细丝和箔。
铑和铱高温强度好,但冷塑性加工能力稍差。
锇和钌硬度高,但机械加工性能差,用粉末冶金方法制得的钌在1150~1500℃时才能进行少量加工,而锇在高温下也几乎不能进行塑性加工。