貴金屬主要指金、銀和鉑族金屬(釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑)等8種金屬元素。這些金屬大多數(shù)擁有美麗的色澤,具有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性,一般條件下不易與其他化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
黃金的歷史就是人類的文明史。幾千年前,當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)批天然金粒,黃金就被認(rèn)為是貴重的材料。由于黃金具有美麗的色澤,非常穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)以及良好的機(jī)械性能、又是的保值物品,因此,黃金首飾在所有的首飾中占有重要的地位。黃金的消費(fèi)項(xiàng)目是首飾制作。1970年,世界用于首飾制作的黃金達(dá)1062噸,約占當(dāng)年世界黃金消費(fèi)總量的77%以上。1978年全世界各行業(yè)的黃金加工量是1400噸,而首飾業(yè)就用了1000噸。在現(xiàn)代首飾中,黃金可以與不同金屬制成合金以便得到所需的各種色彩,如金、水綠色、純白色、藍(lán)色等等。黃金在地殼中的自然儲(chǔ)量9萬(wàn)噸,可開(kāi)采儲(chǔ)量約4.2萬(wàn)噸。2004年,世界黃金的開(kāi)采量為2430噸, 其中,南非341噸,澳大利亞259噸,美國(guó)258噸,中國(guó)215噸,秘魯173噸。中國(guó)黃金協(xié)會(huì)表示,2013年中國(guó)1-8月黃金產(chǎn)量達(dá)270.167噸,較上年同期增加8.2%。
除了金外,銀是廣泛應(yīng)用于首飾制作的金屬。在首飾業(yè)中使用銀主要出自兩方面的原因:一是使用白銀更加經(jīng)濟(jì),二是銀具有美麗的白色,具有的金屬光澤,用在首飾上能取得較好的光色效果。例如用銀做金剛石和其它透明寶石的支座可加強(qiáng)反光性,這樣使寶石首飾看起來(lái)更加明亮和鮮艷。銀在地殼中的自然儲(chǔ)量超過(guò)57萬(wàn)噸,可開(kāi)采儲(chǔ)量超過(guò)27萬(wàn)噸。2004年,世界銀開(kāi)采量為1.97萬(wàn)噸, 其中,秘魯3060噸,墨西哥2700噸,中國(guó)2450噸,澳大利亞2240噸,智利1360噸。
鉑金即白金。是一種非常珍貴的貴金屬,與金、銀相比,它用于首飾制造的時(shí)間較晚。由于鉑具有艷麗的白色,優(yōu)異的延展性以及耐磨、耐酸性,從19世紀(jì)開(kāi)始,它就開(kāi)始廣泛應(yīng)用于首飾制造中。鉑類金屬在地殼中的自然儲(chǔ)量為8萬(wàn)噸,可開(kāi)采儲(chǔ)量7.1萬(wàn)噸,其中,鉑占50%,鈀占35%,釕占9%,銠占6%。2004年,世界鉑類金屬開(kāi)采量為467噸,世界鉑的開(kāi)采量為214噸,其中南非開(kāi)采鉑160噸,俄羅斯36噸,加拿大7噸,美國(guó)4噸;2004年,世界銠的開(kāi)采量為188噸,其中南非開(kāi)采78.5噸,俄羅斯74噸,美國(guó)13.7噸,加拿大12噸。
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金屬是具有光澤、有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性與機(jī)械性能,并具有正的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)。金屬,是個(gè)大家庭,現(xiàn)在世界上有86種金屬。通常人們根據(jù)金屬的顏色和性質(zhì)等特征,將金屬分為黑色金屬和有色金屬兩大類。黑色金屬主要指鐵及其合金,如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。黑色金屬以外的金屬稱為有色金屬。
黑色金屬材料乃工業(yè)上對(duì)鐵、鉻和錳的統(tǒng)稱。亦包括這三種金屬的合金,尤其是合金黑色金屬鋼及鋼鐵。與黑色金屬相對(duì)的是有色金屬。事實(shí)上純凈的鐵及鉻是銀白色的,而錳是銀灰色。由于鋼鐵表面通常覆蓋一層黑色的四氧化三鐵,而錳及鉻主要應(yīng)用于冶煉黑色的合金鋼。所以才會(huì)被“錯(cuò)誤分類”為黑色金屬。
黑色金屬的分類也有其意義,因?yàn)檫@三種金屬都是冶煉鋼鐵的主要原料,而鋼鐵在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位,亦是衡量一國(guó)家國(guó)力的重要標(biāo)志。黑色金屬的產(chǎn)量約占世界金屬總產(chǎn)量的95%。
黑色金屬和有色金屬這名字,常常使人誤會(huì),以為黑色金屬一定是黑的,其實(shí)不然。黑色金屬只有五種:鐵、錳、鉻、釩、鈦。而它們五個(gè)都不是黑色的。純鐵是銀白色的;鉻是銀白色的;錳是灰白色的。因?yàn)殍F的表面常常生銹,蓋著一層黑色的四氧化三鐵與棕褐色的氧化鐵的混合物,看去就是黑色的。所以人們稱之為“黑色金屬”。常說(shuō)的“黑色冶金工業(yè)”,主要是指鋼鐵工業(yè)。因?yàn)槌R?jiàn)的合金鋼是錳鋼與鉻鋼,這樣,人們把錳與鉻也算成是“黑色金屬”了。除了鐵、錳、鉻、釩、鈦以外,其他的金屬,都算是有色金屬。
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有色金屬[Metallurgy]non-ferrous metal,狹義的有色金屬又稱非鐵金屬,是鐵、錳、鉻以外的所有金屬的統(tǒng)稱。廣義的有色金屬還包括有色合金。
有色合金是以一種有色金屬為基體(通常大于50%),加入一種或幾種其他元素而構(gòu)成的合金。有色金屬通常指除去鐵(有時(shí)也除去錳和鉻)和鐵基合金以外的所有金屬。有色金屬可分為重金屬(如銅、鉛、鋅)、輕金屬(如鋁、鎂)、貴金屬(如金、銀、鉑)及稀有金屬(如鎢、鉬、鍺、鋰、鑭、鈾)。
有色合金的強(qiáng)度和硬度一般比純金屬高,電阻比純金屬大、電阻溫度系數(shù)小,具有良好的綜合機(jī)械性能。常用的有色合金有鋁合金、銅合金、鎂合金、鎳合金、錫合金、鉭合金、鈦合金、鋅合金、鉬合金、鋯合金等。
由于稀有金屬在現(xiàn)代工業(yè)中具有重要意義,有時(shí)也將它們從有色金屬中劃分出來(lái),單獨(dú)成為一類。而與黑色金屬、有色金屬并列,成為金屬的三大類別。
有色金屬是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)材料,航空、航天、汽車、機(jī)械制造、電力、通訊、建筑、家電等絕大部分行業(yè)都以有色金屬材料為生產(chǎn)基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代化工、農(nóng)業(yè)和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn),有色金屬在人類發(fā)展中的地位愈來(lái)愈重要。它不僅是世界上重要的戰(zhàn)略物資,重要的生產(chǎn)資料,而且也是人類生活中不可缺少的消費(fèi)資料的重要材料。
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金屬元素是化學(xué)元素的主體,是人們生產(chǎn)和生活的主要物質(zhì)資源。對(duì)于金屬的用途相比大家都略有了解。
鎢(W) 在各種金屬元素中,鎢是難熔化和難揮發(fā)的金屬元素。鎢主要用于制造合金鋼;純鎢則主要用于制造燈炮中的鎢絲,也用于電子儀器、光學(xué)儀器等。
鉻(Cr) 鉻是銀白色金屬,硬度極高,具有抗腐蝕性,用于電鍍和制造特殊鋼材。本世紀(jì),當(dāng)人們致力于研究鉻的堅(jiān)硬性質(zhì)時(shí),無(wú)意中發(fā)現(xiàn)了它的耐腐蝕性,從而誕生了不銹鋼。現(xiàn)在,不銹鋼及鍍鉻制品已在醫(yī)療器械、飲具、餐具等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
錳(Mn) 純凈的錳性堅(jiān)而脆,難以在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用,但錳的合金則有廣泛的用途。錳鋼既堅(jiān)硬、又堅(jiān)韌,是制造鐵軌、軸承、裝甲板的理想材料。
鋰(Li) 鋰是輕而比熱的金屬元素。鋰不僅用于制造超輕合金和鋰電池,而且是技術(shù)的重要材料。鋰合金在航天工業(yè)上可大大減輕重量而降低能耗,在原子能工業(yè)上有重要作用;在冶金工業(yè)中,鋰常用作脫氧劑和脫氣劑,以消除金屬鑄件中的孔隙和氣泡。
鈦(Ti) 鈦的比強(qiáng)度(強(qiáng)度與比重的比值)在所有金屬元素中。鈦及鈦為主體的合金是新型的結(jié)構(gòu)材料,質(zhì)硬而輕,主要用于制造飛機(jī)、潛艇、耐腐蝕化工設(shè)備及各種機(jī)械零件。鈦合金在-253~ 500°C的溫度范圍內(nèi),都可保持高強(qiáng)度,是理想的航天材料。在煉鋼中,少量的鈦還是良好的脫氧、除氮及脫硫劑。