1、1.铜基本知识介绍1、自然属性铜是人类最早发现的古老金属之一，早在三千多年前人类就开始使用铜。金属铜，元素符号 Cu，原子量 63.54，比重 8.92,熔点1083oC。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色,表面形成氧化铜膜后,外观呈紫铜色。铜具有许多可贵的物理化学特性，例如其热导率和电导率都很高，化学稳定性强，抗张强度大，易熔接，具抗蚀性、可塑性、延展性。纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金。铜冶炼技术的发展经历了漫长的过程，但至今铜的冶炼仍以火法冶炼为主，其产量约占世界铜总产量的 85%。1)火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提
2、高到 2030，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍(冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达 95，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。近年来出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。2)现代湿法冶炼有硫酸化焙烧浸出电积，浸出萃取电积，细菌浸出等法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。2、铜及铜产品分类、 按自然界中存在形态分类自
3、然铜-铜含量在 99以上，但储量极少;氧化铜矿-为数也不多硫化铜矿-含铜量极低，一般在 2-3%左右，世界上 80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的。、按生产过程分类铜精矿-冶炼之前选出的含铜量较高的矿石。粗铜-铜精矿冶炼后的产品，含铜量在 9598。纯铜-火炼或电解之后含量达 99以上的铜。火炼可得9999.9的纯铜，电解可以使铜的纯度达到 99.95-99.99。、按主要合金成份分类黄铜-铜锌合金青铜-铜锡合金等(除了锌镍外，加入其他元素的合金均称青铜)白铜-铜钴镍合金、按产品形态分类：铜管、铜棒、铜线、铜板、铜带、铜条、铜箔等3、铜的主要用途铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于
4、电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。 2.铝基本知识介绍1、自然属性 铝是一种轻金属,其化合物在自然界中分布极广,地壳中铝的含量约为 8%(重量),仅次于氧和硅,具第三位。在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。铝具有特殊的化学、物理特性，是当今最常用的工业金属之一，不仅重量轻，质地坚，而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核辐射性，是国民经济发展的重要基础原材料。 铝的比重 2.7，密度约为一般金属的 1/3。而常用铝导线的导电度约为铜的 61，导热度为银的一半。虽然纯铝极
5、软且富延展性，但仍可靠冷加工及做成合金来使它硬化。铝土矿是铝的重要来源，制造一镑氧化铝约需要两磅铝土矿，而制造一磅金属铝也需要两磅氧化铝。 2、铝的品种分类 根据铝锭的主成份含量可以分成三类:高级纯铝（铝的含量99.93%-99.999%）、工业高纯铝（铝的含量 99.85%-99.90%）、工业纯铝（铝的含量 98.0%-99.7%）。 3、铝的质量标准 铝锭质量必须符合国标 GB/1196-1993 标准。其中，AL99.80 和AL99.70 的铝含量规定不得小于 99.80 和 99.70。按国家标准（GB/T1196-93）应叫“重熔用铝锭”，不过大家叫惯了“铝锭”。它是用氧化铝-冰
6、晶石通过电解法生产出来的。 铝锭进入工业应用之后有两大类：铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝及铝合金是以铸造方法生产铝的铸件；变形铝及铝合金是以压力加工方法生产铝的加工产品：板、带、箔、管、棒、型、线和锻件。按照重熔用铝锭国家标准，“重熔用铝锭按化学成分分为 6 个牌号，分别是Al99.85、Al99.80、Al99.70、Al99.60、Al99.50、Al99.00”（注：Al 之后的数字是铝含量）。 目前，有人叫的“A00”铝，实际上是含铝为 99.7%纯度的铝，在伦敦市场上叫“标准铝”。大家都知道，我国在五十年代技术标准都来自前苏联，“A00”是苏联国家标准中的俄文牌号，“A”是俄文字母，
7、而不是英文“A”字，也不是汉语拼音字母的“A”。和国际接轨的话，称“标准铝”更为确切。 标准铝就是含 99.7%铝的铝锭，在伦敦市场上注册的就是它。4、铝的主要用途 近五十年来，铝已成为世界上最为广泛应用的金属之一。在建筑业上，由于铝在空气中的稳定性和阳极处理后的极佳外观而受到很大应用；在航空及国防军工部门也大量使用铝合金材料；在电力输送上则常用高强度钢线补强的铝缆；此外，汽车制造、集装箱运输、日常用品、家用电器、机械设备等都需要大量的铝。 随着国民经济快速发展，我国已逐渐成为“全球加工基地”，钢铁、有色等基础工业蓬勃发展，近几年来，电解铝产量猛增，使中国成为全球最大的铝生产国。同时，我国在全
8、球铝市中也正发挥着重大的作用，由于近年来我国的需求增长势头强劲，所以中国供需基本面的变化，通过国际贸易直接影响世界的铝市平衡状况。但我国的原铝供应却存在较多不确定因素，这一不确定性来自氧化铝供应的持续吃紧、部分原因是中国体制弊端而引发的电力短缺。由于受自身资源的限制，以及采矿、初级矿产品开发等领域一段时期内投资不足的影响，使得我国这几年相继出现严重的原材料短缺，每年需要从国外购买大量的氧化铝，2004 年进口 587 万吨氧化铝。除了原料氧化铝和电能问题外，政府对于高于国内消费增长部分的原铝供应，已开始施行限制政策，目的是控制目前有些过热的电解铝行业。但无论是电力短缺还是氧化铝供应问题，对中国
9、铝生产的整体影响是有限的。 3.铅基本知识介绍铅是一种化学元素，其化学符号是 Pb（拉丁语 Plumbum），原子序数为 82。铅是一种软的重金属，它有毒性，是一种有延伸性的主族金属。铅的本色是青白色的，在空气中它的表面很快被一层暗灰色的氧化物覆盖。铅被用作建筑材料，用在乙酸铅电池中，用作枪弹和炮弹，焊锡、奖杯和一些合金中也含铅。铅是所有稳定的化学元素中原子序数最高的。没有氧化层的铅色泽光亮，密度高，硬度非常低，延伸性很强。它的导电性能相当低，抗腐蚀性能很高，因此它往往用来作为装腐蚀力强的物质（比如硫酸）的容器。加入少量锑或其它金属可以更加提高它的抗腐蚀力。早在 7000 年前人类就已经认识铅
10、了。它分布广，容易提取，容易加工，即有很高的延展性，又很柔软，而且熔点低。在圣经-出埃及记中就已经提到了铅。炼金术士以为铅是最古老的金属并将它与土星联系到一起。在人类历史上铅是一种被广泛应用的金属。从 1980 年代中开始，铅的应用开始骤然下降。主要原因是铅的生理作用和它对环境的污染。今天汽油、染料、焊锡和水管一般都不含铅了。自然界中纯的铅很少见。今天铅主要与锌、银和铜等金属一起冶炼和提取。最主要的铅矿石是方铅矿（PbS），其含铅量达86.6%。其它常见的含铅的矿物有白铅矿（PbCO3）和铅矾（PbSO4）。世界上最大的产铅国是中国、美国、澳大利亚、俄罗斯和加拿大。今天半数以上的铅是回收来的。
11、铅矿一般用钻或爆破的手段被开采。矿石被开采后被磨碎，然后于水和其它化学药品混合。在这个混合液的容器中有气泡上升，含铅的矿物随气泡上升到表面形成一层泡沫。这层泡沫可以被收集。这个过程可以多次进行，其结果含 50%的铅。收集后的泡沫被烤干熔化后得到含 97%的铅。这个熔液被慢慢冷却，杂质比较轻上升到表面可以被移去。剩下的铅被再次熔化。冷空气被吹入熔液，更多的杂质上升被移除后得到 99.9%的铅。4.钨基本知识介绍钨是银白色金属，熔点高达 3400。C；钨的硬度大、密度高、高温强度好。钨主要用于生产硬质合金和钨铁。钨与铬、钼、钴等组成耐热耐磨合金用于制作刀具、金属表层硬化材料、燃起拉机叶片。钨与钽、
12、铌、钼等组成难熔合金。钨铜和钨银合金用于制作电灯泡、电子管的部件和电弧焊的电极。钨的一些化合物可作荧光剂、颜料、染料等。钨广泛应用于石油和天然气、矿业、电子、金属加工、机器设备、重型制造业,这些部门使钨的应用达到总量的 85%,其他应用于军事、核能和航空航天工业等。随着经济的发展,科技的进步,中国钨的应用范围正在逐步扩大,产品品种日益增加,极大地满足了国民经济建设和国防军事建设的需要。美国、日本、西欧是世界钨的主要消费国，合计占世界总消费量的 6065，但这些国家钨精矿产量只能满足需求量的1215，大多靠进口满足需要，因而也是最重要的钨进口国。中国是世界上最大的钨供应国。5.钼基本知识介绍钼是
13、银灰色的难熔金属，主要用于钢铁工业，其中大部分以工业氧化钼形式压块后直接用于炼钢或铸铁，少部分熔炼成钼铁后再用于炼钢。低合金钢中钼含量不大于 1，但这方面的消费却占钼消费量的 50左右。不锈钢中加入钼，能改善钢的耐腐蚀性。铸铁中加入钼，能提高铁的强度和耐磨性能。含钼 18的镍基超合金具有熔点高、密度低和热胀系数小的特性，用于制造航空和航天的各种高温部件。金属钼在电子管、晶体管及整流器等电子器件方面应用广泛。氧化钼和钼酸盐是化学和石油工业中的优良催化剂。二硫化钼是一种重要的润滑剂，用于航天和机械工业部门。钼还是人体必须的微量元素之一，缺少钼会引起肾结石和龋齿。根据中国科技百科全书第 544 页保
14、健篇记载：“钼对防治心血管病和癌症方面有着特殊的功能。”美国、中国和智利是世界三大产钼国，合计产量占世界总产量近 80。主要进口国有日本、德国、法国、英国、意大利和比利时。6.镁基本知识介绍镁是一种应用较晚的金属。镁的化学性质活泼，主要用于制造铝合金，镁作为合金元素可提高铝的机械强度，改善机械加工性能以及对碱的抗腐蚀性能。由于镁基合金（含铝、锰、锌、锂等）的结构件和压铸件的比强度大，在汽车、航天、航空等领域中，用镁代替部分铝，可减轻结构件的质量。镁和卤素的亲和力强，是用金属热还原法生产钛、锆、铀、铍等的重要还原剂。镁可作生产球墨铸铁的球化剂。在钢铁冶炼中用镁替代碳化钙脱硫。世界镁的产销两旺，中
15、国是世界第一大镁生产国，约占世界原镁产量的 80。7.碲基本知识介绍碲是一种稀有的元素，在地壳中的含量和金、铑差不多，化学性质和硒差不多，而毒性较小。在空气中将碲加热熔融，会生成氧化碲的白烟。它使人恶心飞头痛飞眩晕飞口渴、皮肤搔痒、呼吸短促和心悸。人体吸入碲后，在呼气、汗、尿中产生一种令人不愉快的大蒜臭气。这种臭气很容易被别人感觉到而本人往往感觉不到。若口服适量的维生素 C，即以消除气味。较大剂量的碲能抑制汗腺的分泌，损害皮肤，并能妨碍消化机能等。8.锗基本知识介绍锗是 1886 年文克勒用光谱分析的方法发现的，但 是它“失业”了五十多年。化学家哥德斯密特曾经感慨地说过这样的话：哈特莱煤矿的煤
16、灰里有千分之十六的氧化锗，这种煤灰 1 吨就可以生产 16 公斤的氧化锗。假如这是金块的话，那么运送车辆就得严密戒备。可是锗却是连小偷也不注意的东西。直到 1942 年，特别是最近以来，人们发现用锗可以制造晶体管来代替电子管，用作雷达和电子计算机的主要元件，锗才变为重要的尖端材料。锗在地壳中的含量为 15，比金、银、碘等常见的元素多得多。不过，它太分散了，属于稀散稀有金属。在大自然中，没有锗矿。在煤矿中，大约含有十万分之一左右的锗，也就是说，在 1n 电煤中，大约含 l0 克的锗。然而，在烟道灰中却含有千分之一，甚至百分之一的锗。含锗的矿物有硫锗铁矿，浅色闪锌矿等，其中锗都以杂质存在。锗是一种
17、浅灰色的金属。据 x 光的研究证明；锗晶体里的原子排列，与金刚石相同。所以它硬而脆。锗用来制造晶体整流器(二极管)、晶体放大器(三极管)、检波器等，比通常的电子管寿命长、体积小、耐震、耐撞，所以被广泛地用于电子计算机、雷达设备、遥控仪器上。用作半导体材料的锗，必须非常纯，含锗要在 99999999以上(简称八个九)。现在，人们用区域熔炼法，已经制出了十一个九以上的纯锗，也就是说，在一千亿个原子中，只有一个杂质原子。现在，全世界锗的年产量只有几十吨。你别以为这个数字很小，要知道每个半导体器件所需要的锗，只有极少极少的一点儿，几十吨的锗，可以制成几十亿个半导体器件锗的电阻在温度改变的时候，会立即发
18、生灵敏的变化，所以锗还被用来制造热敏电阻，来测定温度。这种热敏电阻，甚至可以觉察到 1 公里以外人体所射出的红外线。这种热敏电阻还被广泛地应用于寻找地下水，寻找千米以外的飞行目标，因为它可以测出万分之五摄氏度的微小变化。锗可以用来制造光电池。光照射到经过特殊处理的半导体上，能够不断地放出电来。光照越强，发电能力越大。锗光电池把光能直接变成电能，既不需要锗燃料，又不需要成套设备，为我们从太阳光那里取得无穷无尽的廉价电力开辟了新途径。在医学上，由于锗能刺激红血球的生成，所以锗的化合物可用来治疗贫血病与嗜眠症。9.锑基本知识介绍锑单质在自然界中偶有存在，但数量微乎其微。 辉锑矿在空气中焙烧时，可以得
19、到白色的氧化锑。若将氧化锑用炭还原，很容易得到单质锑。但是由于锑的熔点低，仅为 631，而且锑为灰色的金属，所以古代中外各民族都曾把锑误认为铅或锡。我国是富产辉锑矿的国家，但古代从未提到过锑这种金属。湖南新化县是有名的富藏锑矿的地方，早在明代就开采过，但都称那里为锡矿山。锑在地壳中的含量不算多，大约占地壳总重量的 0.0001。它的主要矿物是辉锑矿(Sb2S3)和方锑矿 (Sb2O3)。我国的湖南省盛产锑矿，储藏量占世界第一位。一般的金属是热胀冷缩，而锑却热缩冷胀。印刷书刊的铅字如果采用纯铅浇铸，由于铅热胀冷缩，铸出的字不清晰，而且质软不耐磨。如果在铅里加入一些锑，浇铸出的字笔划十分清楚，经久
20、耐用。锑的一些化合物可以用来治疗疾病。如酒石酸锑钾注射液常用于治疗血吸虫病。没食子酸锑钠是我国首创的药物，主要用于治疗慢性血吸虫病。葡萄糖酸锑钠针剂供静脉或肌肉注射，可以治疗黑热病。锑的一些化合物如锑化铟、锑化铝，是很好的半导体材料。它们能感受到人眼看不见的红外线，因此，可做红外线探测器，在军事上用来探测夜间敌人的动向。10.铟基本知识介绍铟是稀散元素之一。银白色金属，熔点只有 15661，质软，易溶于酸、碱之中。铟元素主要以杂质的形式存在于锡石和闪锌矿中。铟常用作低熔点的合金、轴承合金、半导体、光电源等的原料。美国科学家研制成一种能把水分解为氢和氧的独特高效的太阳能电化学装置。其阴极就是由镀
21、有一层 1000Pm 厚的铑的磷化铟制成。电极全部浸在高氯酸溶液中。当太阳光照射在这个装置上时，便可提供一个较低的电压，这时阴极释放氢气，阳极便有氧气放出。科学家用锑化铟材料制造的光开关，能在 l 微微秒时间内完成接通或断开动作，这个速度比普通硅开关快 1000 倍。11.锡基本知识介绍锡是古代较早发现的金属之一。在自然界中没有单质状态的锡存在，它的发现比铜稍晚。 锡是熔点比较低的金属，它的低熔点使它成为焊料的主要成分。锡元素有白锡、灰锡、脆锡三种同素异形体。在不同环境下，锡可以有不同的结晶状态。在室温和高于室温的条件下，最稳定的形态是白锡，白锡是一种可锻金属。当温度在 13以下时，锡的结晶点
22、阵就会重新排列，原子之间的空隙就会加大，形成一种新的结晶形态，即灰锡。灰锡就失去了金属特性而成为一种半导体。在不同结晶点阵之间的，接触处发生的内应力使金属锡碎裂成粉末。周围介质的温度愈低，晶体形态转变的速度就愈快。这种转变在零下 33时速度最快：温度一降到零下，白锡就失去光泽，变成暗灰色，最后碎裂成粉末。人们称这种现象为“锡疫”。附带要说明的是，未染上“锡疫”的锡板，一旦和有“锡疫”的锡板接触，也会产生灰色的斑点而逐渐“腐烂”掉。科学家们已经找到了预防“锡疫”的物质，其中的一种就是铋。铋原子中有多余的电子可供锡的结晶点阵，使其状态稳定化，完全消除产生“锡疫”的可能性。含有 52的铋与 32的铅
23、和 16的锡的合金，在开水里就能熔化，它的熔点只有 95。与此形成鲜明对照的是：锡的熔点是 232；铋的熔点是 271；铅的熔点是 327。合金的熔点大大低于组成它的每种纯金属的熔点。含镓和铟的锡合金熔点更低，其中一种合金的熔点为 106。低熔点合金可用来制作电熔丝。二氯化锡和氧化锡可用作棉布和丝绸的媒染剂，二氯化锡还可作还原剂，脱色剂，电镀时用它镀锡。为了给瓷器和玻璃着上红色，可采用一种叫做卡修斯的紫色染料，它是在二氯化锡中加入氯化金溶液时形成的。硫酸锡，即彩色金，可用作金色颜料。白锡可制成家用器皿，也可以镀在铜和铁的表面上。镀锡的铁片常称为“马口铁”，铁表面的锡层保护了铁，使之不受腐蚀。但
24、是一旦锡层出现了破损，铁被腐蚀的速度就会加快。这是因为铁比锡活泼，在它们共同接触电解质溶液时，就形成了原电池，铁作为原电池的负极逐渐被氧化，这在化学上称为电化腐蚀。锡是毒性极小的金属，锡的盐类对人体完全无害，与食品接触也不会产生有害物质，可以抵抗氧、水和有机酸的腐蚀。于是，锡的这种性能得到了充分的发挥，现在，世界上锡的总产量的一半左右是用来生产制造罐头用的铁皮，很薄的一层镀锡铁皮就可以为人们贮藏上百万吨的肉、鱼飞水果和蔬菜。锡当之无愧地赢得了“罐头金属”的称号。科学家们进行了大量的分析和反复的试验得出结论证实：氟的存在就表明可能有锡矿。在史前期，锡是以一种复杂的物质形式存在的，在这种复杂的物质
25、中氟是必不可少的成分。后来，锡和锡的化合物逐渐形成一种沉积物，即后来的矿床。而氟就滞留在沉积物附近。这一发现不仅有助于测定锡很可能出现的地区，而且也可预示锡的储量的大小。12.银基本知识介绍银是古代发现的金属之一。银在自然界中虽然也有单质存在，但绝大部分是以化合态的形式存在。纯银是一种美丽的白色金属，它的拉丁文名字来自梵文，意思是浅色的。银具有很高的延展性，因此可以碾压成只有 000003 厘米厚的透明箔，1 克重的银粒就可以拉成约两公里长的细丝。银的导热性和导电性在金属中名列前茅。银丝可用来制作灵敏度极大的物理仪器元件；各种继电器中重要的接触点的接头就是用银制做的，无线电系统中重要的元件在焊
26、接时也要用银作焊料。各种自动化装置、火箭、潜水艇、计算机、核装置以及通讯系统，所有这些设备中都有大量的接触点。在使用期间，每个接触点要工作上百万次。为了能承受这样严格的工作要求，接触点必须耐磨，性能可靠，还必须能满足许多特殊的技术要求。这些接触点一般就是用银制造的，人们很愿意使用银，就是因为它完全能满足种种要求。如果在银中加入稀土元素，性能就更加优良。用这种加稀土元素的银制作的接触点，寿命可以延长好几倍。硝酸银见光或遇有机物就分解出银。银如果是极小颗粒就呈灰黑色。这种化合物用于镀银或制造其他银的化合物，也是制作照相底片感光层的主要原料。硝酸银随浓度不同，可起收敛、杀菌或腐蚀作用。用硝酸银棒戎其
27、浓溶液可以腐蚀过度增生的肉芽组织，其稀溶液可用于眼结膜炎的治疗。氧化银极易溶解在氨水中，溶液久置后，有时会析出有强烈爆炸性的黑色晶体。氧化银在玻璃工业中用作着色剂。溴化银的感光作用，用来制造照相底片的感光层。13.钯基本知识介绍钯是一种会“呼吸”的金属。它能吸收比自己体积大 2800 倍的氢气，需要时，它还能一下“呼出”所有的氢气，并可以反复地吸氢和呼氢。由于钯具有呼吸氢气的功能，在工业中人们用它做加氢反应的催化剂和还原剂，此外还用它做除气剂，除去真空管中残存的微量气体。钯的化学性质不活泼，但它可以溶解在硝酸、王水以及熔融的碱中。14.铑基本知识介绍铑是一种银白色的金属，质极硬，非常耐磨。在中
28、等温度下，铑可以抵抗大多数普通酸(包括王水在内);在 200 600可与热浓硫酸、热氢溴酸、次氯酸钠和卤素起化学反应。铑常用来制造加氢催化剂、热电偶，铂铑合金等。15.铌基本知识介绍铌在一般温度下不与空气里的氧发生化学反应，即使在空气中搁置 15 年之久，铌的表面也只是稍稍有些变暗。王水能把白金、黄金消溶，有人把铌放在浓热硝酸里两个月或在王水里六个月，结果，铌安然无恙。铌是钢的“维生素”。在铬钢中加入铌可增加钢的延展性和抗腐蚀性；将铌加入不锈钢和结构钢中，能防止碳化铬沿晶粒边界析出，从而大大增加抗低温冲击性能。这种铌钢能经受交变负荷的作用，对航空工业意义重大。在有色冶金中，铌合金也有广泛的用途
29、。例如，铝在碱中容易溶解，但只要加入 005的铌，就不再和碱反应。在铜和铜合金中，加入铌可增加其强度，再加入钛、钼和锆可变得更坚韧耐热。在低温下，有许多合金和钢材会变得象玻璃一样脆，但加入 07的铌就可以使金属在零下 80的低温中保持原来的强度。铌是具有超导性能的元素中临界温度最高的一种。铌和铌的合金，如铌钛合金，铌锆合金，铌钽合金，特别是铌锡合金和铌锡锗合金，临界温度在 18K 到 21K(255到252)之间。铌锡合金和铌锡锗合金是目前最重要的超导材料，有了它们，输电效率大大提高。16.锆基本知识介绍地壳中锆的含量比铜、镍、铅和锌的含量都多，其丰度为002。全世界的锆矿储量估计有 3200
30、 万吨。锆英石、斜锆石是目前锆的主要来源。美国、澳大利亚、比利时、印度和西非的一些国家开发了一些大矿床。有趣的是，人们发观沿海的沙石经常是很好的锆矿。 而锆最值得注意的性质之一是抗腐蚀性。在这方面，它甚至超过铌和钛这些抗腐蚀性很强的金属。如果把不锈钢浸在 5的盐酸中浸泡一年的话，它的厚度要损失 26 毫米；在同样条件下钛的损失约为 l 毫米；而锆的损失仅为千分之一毫米。锆的抗碱性能更是出类拔萃，在这方面它超过了钽。由于锆有惊人的抗腐蚀性能，它在神经外科这个极其敏感的医学领域中已找到了用武之地。锆合金是良好的手术器械材料。有时在进行脑外科手术中用锆丝进行缝合。 钢里只要加进千分之一的锆，硬度和强
31、度就会惊人地提高。含锆的装甲钢、大炮锻件钢、不锈钢和耐热钢等是制造装甲车、坦克、大炮和防弹板等武器的重要材料。锆除了加强钢的强度和硬度外，还能改进钢的机械加工性能，可淬硬性、可焊性和流动性。它还能碎化钢中的硫化物，从而细化钢的晶粒组成。加入锆的钢抗氧化性增强，抗腐蚀性也有显著增加。锆的熔点很高，为 1850oC 左右。锆钢可以加热到很高的温度而不必担心过热的后果，因此可以用锆钢来加快锻造、热处理及烧结等工艺进程。具有密集的细晶粒组织和高强度的锆钢还兼有良好的流动性，因而能够用它来生产比普通钢更薄的薄壁铸件。例如，在一种钢中加入锆可用来铸造壁厚仅 2 毫米的实验机器零件，而用不含锆的这种钢铸造同
32、样的零件，壁厚至少得 56 毫米。把锆掺进铜里，导电能力并不减弱而合金的熔点大大提高，强度大大增加，用作高压电线非常合适。如含 035锆的铜一镉合金具有高强度和导电性。在原子反应堆里，铀棒不能直接与水接触。因为热水侵蚀铀棒，铀棒使水沾上放射性，就会危害人体健康。用锆作铀棒的“外衣”护套，可以满足下面四个方面的要求：抗蚀能力强，不与核燃料和传热介质(如水)发生作用；有足够的强度、耐热、耐腐蚀；很少吸收中子，保证裂变“链式反应”的进行，容易加工成形。锆和锆合金主要用在水冷式的原子反应堆中。如果用核动力发电，每一百万千瓦的发电能力，一年就要消耗掉 20 到 25 吨金属锆。一艘三万马力的；核潜艇用锆
33、和锆合金作核燃料的包套和压力管，锆的使用量达 20 至 30吨。在 200的条件下，100 克金属锆能够“吸收”817 升氢，相当于铁的“吸收”能力的八十多万倍。温度超过 900锆就可以猛烈“吸收”氮气。锆常在真空中作为除气剂。人们广泛利用锆粉，把它涂在电真空元件和仪表的阳极，栅极以及其他受热部件的表面上，吸收真空管中的残余气体，制造出真空度极高的各种电子管和其他真空仪表。致密的锆在空气中很稳定。灰黑色的锆粉的着火点很低，在200的条件下能着火燃烧而燃烧速度快，发出强烈明亮的光辉。锆粉可以用作起爆雷管的起爆药，这种雷管甚至在水下也能爆炸。锆粉再加上氧化剂，燃烧起来强光眩日，是制造电光弹和照明弹
34、的好原料。很薄的锆箔在燃烧时比铝箔产生的亮度高 50；而氧气的消耗量完全相同。用锆箔作摄影闪光灯的闪光材料，能提供更快更亮的闪光。粉末状铁与硝酸锆混和，也可作为闪光粉。锆闪光灯使用起来很方便，因为它的体积很小，甚至可以做得象顶针那么小。二氧化锆的熔点比锆高，达 2700，是自然界中耐火性能最好的材料之一。它的导热性能差，但导电能力很强，沆蚀能力也很强，即使加热到 1900 多摄氏度也不会跟熔融的铝、铁、镍、铂等金属、硅酸盐和酸性炉渣发生作用。因而可以用它来制造熔炼贵金属的坩埚、耐火管、耐热玻璃和耐热搪瓷等。在搪瓷和玻璃中加入二氧化锆可以使它们增强抵抗酸、碱腐蚀的能力。用二氧化锆衬砌的高温炉，受
35、热后体积不会增大很多，温度变化对它影响很小，炉体不致因热胀冷缩而产生裂缝，可以大大延长炉子的寿命。用二氧化锆作耐火材料，加进 5的氧化钙作稳定剂，它的耐热温度比氧化铝高 500 度，绝热能力比添加以前提高三倍。把白色的二氧化锆掺进陶瓷，能使陶瓷更洁白光亮、更耐热，强度也有所增加，用这种陶瓷制造高温绝缘瓷瓶，绝缘能力很强，膨胀系数很小。17.锶基本知识介绍锶的化学性质活泼，在空气中加热即可燃烧；易与水和酸作用而放出氢气；锶在燃烧时使火焰染上红色，常用来制造烟火。锶是碱土金属中丰度最小的元素。主要含锶的矿物有天青石和碳酸锶矿。工业上用电解氯化锶的方法获得单质。质量数为 90 的锶是一种放射性同位素
36、，可作 p 射线放射源，半衰期为 25 年。18.铷基本知识介绍铷是非常活泼的金属，它与水甚至100的冰也能发生剧烈反应，生成氢气和氢氧化铷。铷在空气中很快形成氧化层而失去光泽。若把它放在氧气中，它可以自动燃烧起来。铷盐常被应用于玻璃工业和陶瓷生产；铷的化合物常用来治疗甲状腺肿和梅毒。19.镓基本知识介绍镓在地壳中的含量不算太少，约占十万分之二，比锡还多。可是，提炼镓却比提炼锡困难得多，这是因为镓在大自然中很分散，没有形成集中的镓矿。平时，在某些煤灰、铁矿、锑铅矿、铜矿中，含有少量镓。镓在常温下，看上去象一块锡，如果你想把它放在手心里，它马上就熔化了，成为银亮的小珠。原来镓的熔点很低，只有 2
37、98。镓的熔点虽然很低，可是沸点却非常高，竟高达 2070!人们就利用镓的这个特性来制造测量高温的温度计。把这种温度计伸进炉火熊熊的炼钢炉中，玻璃外壳都快熔化了，里边的镓还没有沸腾，如果用耐高温的石英玻璃来制造镓温度计的外壳，它能够一直测到 1500的高温。所以，人们常用这种温度计来测量反应炉、原子反应堆的温度。镓具有较好的铸造特性，由于它“热缩冷胀”，被用来制造铅字合金，使字体清晰。在原子能工业中，用镓作为热传导介质，把反应堆中的热量传导出来。镓与许多金属，如铋、铅、锡、镉，铟、铊等，生成熔点低于60的易熔合金。其中如含铟 25的镓铟合金(熔点 16)，含锡8的镓锡合金(熔点 20)，可以用
38、在电路熔断器和各种保险装置上，温度一高，它们就会自动熔化断开，起到安全保险的作用。镓同玻璃合作，有增强玻璃折射率的效能，可以用来制造特种光学玻璃。因为镓对光的反射能力特别强，同时又能很好地附着在玻璃上，承受较高的温度，所以用它做反光镜最适宜，镓镜能把 70以上射来的光反射出去。镓的一些化合物，如今与尖端科学技术结下了不解之缘。砷化镓是近年来新发现的一种半导体材料，性能优良，用它作为电子元件，可以使电子设备的体积大为缩小，实现微型化。人们还用砷化镓做元件制成了激光器，这是一种效率高、体积小的新型激光器。镓和磷的化合物磷化镓是一种半导体发光元件，能够射出红光或绿光，人们把它做成了各种阿拉伯数字形状
39、，在电子计算机中，就利用它来显示计算结果。20.镍基本知识介绍在自然界，最主要的镍矿是红镍矿(砷化镍)与辉砷镍矿(硫砷化镍)。古巴是世界上最著名的蕴藏镍矿的国家，在多米尼加也有大量的镍矿。金属镍主要用于电镀工业，镀镍的物品美观、干净、又不易锈蚀。极细的镍粉，在化学工业上常用作催化剂。 镍大量用于制造合金。在钢中加入镍，可以提高机械强度。如钢中含镍量从 294增加到了 7.04时，抗拉强度便由 522 公斤毫米 2 增加到 728 公斤毫米 3。镍钢用来制造机器承受较大压力、承受冲击和往复负荷部分的零件，如涡轮叶片、曲轴、连杆等。含镍36、含碳 0.3-05的镍钢，它的膨胀系数非常小，几乎不热胀
40、冷缩，用来制造多种精密机械，精确量规等。含镍 46、含碳015的高镍钢，叫“类铂”，因为它的膨胀系数与铂、玻璃相似，这种高镍钢可熔焊到玻璃中。在灯泡生产上很重要，可作铂丝的代用品。一些精密的透镜框，也用这种类铂钢做，透镜不会因热胀冷缩而从框中掉下来。由 675镍、16铁、15铬、15锰组成的合金，具有很大的电阻，用来制造各种变阻器与电热器。钛镍合金具有“记忆”的本领，而且记忆力很强，经过相当长的时间，重复上千万次都准确无误。它的“记忆”本领就是记住它原来的形状，所以人们称它为“形状记忆合金”。原来这种合金有一个特性转变温度，在转变温度之上，它具有一种组织结构，而在转变温度之下，它又有另一种组织
41、结构。结构不同，性能也就不同。例如：一种钛镍记忆合金，当它在转变温度之上时，很坚硬，强度大，而在这个温度以下，它却很软，容易冷加工。这样，当我们需要它记忆什么形状时，就把它做成那种形状，这就是它的“永久记忆“形状，在转变温度以下，由于它很软，我们便可以在相当大的程度内使其任意变形。而当需要它恢复到原来形状时，只要把它加热到转变温度以上就行了。镍具有磁性，能被磁铁吸引。而用铝、钴与镍制成的合金，磁性更强了。这种合金受到电磁铁吸引时，不仅自己会被吸过去，而且在它下面吊了比它重六十倍的东西，也不会掉下来。这样，可以用它来制造电磁起重机。镍的盐类大都是绿色的。氢氧化镍是棕黑色的，氧化镍则是灰黑色的。氧
42、化镍常用来制造铁镍碱性蓄电池。 21.钴基本知识介绍钴的主要用途是制造各种合金。钴合金的硬度很高，含钨 78-88，钴 615与碳 56的合金称为超硬合金，在 1000时也不会失去原来的硬度，可用来制造切削工具；由钴 35，铬 35、钨 15，铁 13与碳 2组成的“钨铬钴合金”，也是用来制造高速切削刀具、钻头的硬质合金。钴合金还具有磁性，所谓永久磁铁，便是由钴 15，铬 5-9，钨 1和碳组成的钴钢。有些磁性合金中，钴的含量甚至高达 49。另外在一些耐热、耐酸的合金中，也常用到钴。在无色的玻璃中，如果加入一些钴的化合物，可制得深蓝色玻璃，这种玻璃，能很好地挡住紫外线。电焊工人、炼钢工人在工作
43、时，便常戴这种玻璃眼镜保护眼睛。观察钾的焰色反应时常用蓝色玻璃，因为蓝色玻璃能吸收钠的黄光而让紫光透过。在景泰蓝陶瓷、陶瓷的制造过程中，也常用钴的化合物作为蓝色颜料。二氯化钴是钴的重要化合物。当它在无水状态时，呈蓝色；而一旦吸水，形成含有结晶水的晶体(CoCl2?6H2O)，便成了玫瑰红色。人们便利用这种性质制作晴雨花：晴天时，空气中水分少，二氯化钴保持无水状态，呈蓝色；即将下雨时，空气中湿度增大，它便部分变成含水化合物，红蓝相混，成了紫色；到了下雨时，绝大部分二氯化钴都成了含水化合物，于是便成玫瑰红色。人们利用这一特性，把滤纸浸在二氯化钴的溶液里，晾干，做成花的形状，称它为“晴雨花”。22.
44、锰基本知识介绍地壳中锰的含量占第十五位，为 0.09。按地质学家的意见，几乎所有的锰矿床差不多都是“同年代的”。这就给科学家假定锰的聚集起源于宇宙提供了根据。他们的理论是：大约在二十亿年以前，含锰丰富的流星尘埃曾降落到地球表面，形成了现在陆地和海底发现的锰矿床。纯净的锰比铁的熔点低，强度也不好，它非常容易生锈，无法在实际中应用，这可能是锰长期不被重视的原因之。 含 12锰的铜合金，它的电阻恒定，不受周围环境冷热变化的影响，在电器材料里是少有的好材料。若在钢中掺入 3.5的锰，锰钢如同玻璃一样脆；若在钢中掺入13的锰，这样的锰钢既坚硬、又强韧，成为性能优异的合金钢。锰钢不会被磁化，可用在船舰需要
45、防磁的部位。高锰酸钾是我们熟悉的一种锰的化合物。用它可以作冲洗伤口的消毒溶液，可以清洗疼痛的咽喉，还可以治疗烧伤。 将二氧化锰掺在油漆里，能催化油漆表面在空气中氧化成膜。因此，二氧化锰普遍披采用做为油漆的催干剂。锰矿开采、粉碎，生产各种锰合金，制造干电池、颜料，焊条等以及电焊时均可产生锰尘或锰烟，长期吸入可引起锰中毒。23.钒基本知识介绍钒是钢灰色的、坚硬的金属，它能够刻划玻璃与石英。高纯度的钒可以压成薄箔或者拉成细丝。然而，含有杂性的钒却很脆，一敲就碎。把钒掺进钢里，可以制成钒钢。钒钢比普通钢结构更紧密，韧性、弹性与机械强度更高。钒钢制的穿甲弹，能够射穿 40 厘米厚的钢板。但是，在钢铁工业
46、上，并不是把纯的金属钒加到钢铁中制成钒钢，而是直接采用含钒的铁矿炼成钒钢。钒的化学性质十分稳定，在常温下不会被氧化。钒对食盐溶液及海水具有高度的耐蚀性。碱溶液及硫酸对它不起作用，氢氟酸、热的浓硫酸和硝酸以及王水能溶解钒。熔融的碱、碳酸钾、硝酸钾可溶解钒并形成钒酸盐。钒与硅和碳形成的硅化物和碳化物具有高的硬度及化学稳定性。钝金属钒是用钙在钢制容器内还原五氧化二矾的方法制得的。得到的金属钒微粒洗涤后于真空炉中熔成块，如此获得的金属含9999的钒。钒铜合金很耐腐蚀，不怕海水，常用来制造船舶的推进器。钒铝合金具有很高的硬度、弹性，耐海水、轻盈，用来制造水上飞机和水上滑翔机。钒钢被大量用来制造汽车、飞机
47、的发动机、轴、弹簧、火车头的汽缸，被誉为“汽车工业的基础”。1907 年全世界钒的产量是三吨，其价格贵得惊人：一公斤的钒要五万金卢布。这是为什么呢?地壳中几乎没有聚集矿床，含钒 l的矿石就是特别丰富的富矿了。钒的盐类的颜色真是五光十色，有绿的、红的、黑的、黄的，绿的碧如翡翠，黑的犹如浓墨。如二价钒盐常呈紫色；三价钒盐呈绿色，四价钒盐呈浅蓝色，四价钒的碱性衍生物常是棕色或黑色，而五氧化二钒则是红色的。这些色彩缤纷的钒的化合物，被制成鲜艳的颜料：把它们加到玻璃中，制成彩色玻璃，也可以用来制造各种墨水。24.铬基本知识介绍铬在地壳中的丰度为 0018。含铬的矿物以铬铁矿 (FeCr2O4或 FeO?
48、Cr2O3)最为重要。铬铁矿呈铁黑色或棕黑色，与磁铁矿相似，但磁性很弱，一般呈块状，点状，豆状，条带状等。这种矿在阳光下观察，显得特别亮，有时表面有黄色斑点，小刀可以刻动，常产在绿色火成岩(橄榄石、蛇纹石)中。铬的化合物色彩缤纷，五光十色。金属铬是银白雪亮的，硫酸铬是绿色的，铬酸镁是黄色的，重铬酸钾是桔红色的，铬酸是猩红色的，氧化铬是绿色的，铬矾是蓝紫色的，铬酸铅是黄色的铬铁矿的熔点高达 19002050 ，在高温下能保持体积不变，而且跟任何矿渣不起反应。因此它可作为耐火材料，炼钢炉及有色金属冶炼炉的炉衬。在所有的金属中，铬是最硬的一个。人们常常把铬掺进钢里，制成又硬又耐腐蚀的合金。世界上大部
49、分的铬，都是被用来制造各种合金。铬钢是制造机械、枪炮筒、坦克和装甲车的好材料。在大自然中，铬常和铁一起存在铬铁矿里，直接用铬铁矿来冶炼，炼出来的钢便是铬钢。在炼钢的时候加入 12以上的铬，或 18的铬和 8%的镍，炼出来的钢就是不锈钢。不锈钢在遇到具有腐蚀性的物质时，就会在它的表面形成一种细致而坚实的氧化铬薄膜，保护内部的金属不继续受腐蚀，有些不锈钢甚至在 800的高温中，还能保持其优良的性能。1974 年，在陕西临潼发现了秦始皇的从葬陶俑坑，出土了三把宝剑，剑身乌亮，寒光逼人。这几把剑在五六米深的潮湿土壤中埋了两千多年，出土时不但毫无锈迹，还锋利得能一下子划破十几张报纸。经过有关方面专家检测分析，原来三把宝剑的表面处理用的是铬盐氧化法。铬酸盐是一种非常强的氧化剂，它可以使剑的表层金属生成一层致密而稳定的氧化膜，因而保护了内部的金
