鉑合金(platinumalloy)
鉑與其他組元組成的貴金屬材料。常用的有:鉑銥合金、鉑銠合金、鉑鎳合金、鉑金合金、鉑鉆合金、鉑鎢合金和鉑銀合金等。
簡史自然界存在天然鉑合金,常與鉑礦伴生。美洲土著人早在哥倫布到達之前就用天然鉑合金制作精巧飾物,俄羅斯人在19世紀初直接熔化烏拉爾鉑礦得到Pt-Rh-lr合金。1838年英國高丁(A.Gaudin)首次合成PtIrlO合金小球。1874年5月在巴黎鑄造了重250kg成分均勻PtIrlO合金錠用來制作國際標準米和千克原器。1887年法國恰特勒(Le.chatelier)制成了PtRhlO合金,將它與鉑匹配制成熱電偶可重復測量溫度,奠定了今日測溫技術基礎。到20世紀,隨著基礎研究加深與科學技術發展,鉑合金品種不斷擴大,應用日益廣泛,促進了許多產業技術進步和近代重大新技術發展。中國鉑合金研究與制備始于20世紀60年代,現已形成科研一生產一應用的完整體系。
性能(1)堿土、稀土與類金屬在鉑中固溶度很小,簡單金屬有一定固溶度,過渡金屬有大的固溶度,其中Ⅷ族(除釕和鋨)和IB族(除銀外)元素與鉑形成連續固溶體。(2)與鉑原子半徑相差越大,或熔點越高,或具有不同晶格點陣的溶質對鉑具有強的固溶強化作用;微量鈦、鋯、鉿、稀土元素以及它們的碳化物和氧化物對鉑高溫強度和抗蠕變能力有顯著影響;簡單金屬和類金屬元素對鉑高溫強度性能有不利影響。鉑銠固溶體合金力學性能直達1600℃都很穩定。(3)所有固溶于鉑的微量元素明顯地提高鉑的電阻率,降低鉑的電阻比R100/R0;除金以外,所有雜質元素使Pt對標準Pt的熱電勢由負值變為正值,并隨其濃度增高而增大。許多鉑合金具有獨特的電學性能,如:鉑銥合金有最穩定的電阻值,鉑銠合金有最穩定的熱電性能,鉑鎢合金有最靈敏的電阻應變性能等。(4)銠、銥、鋨、釕、金等貴金屬合金元素進一步增強鉑和鉑合金的耐蝕性,但也增大鉑合金高溫氧化揮發特性;賤金屬添加劑降低鉑合金的耐蝕性,且在氧化氣氛中加熱時選擇性優先氧化。銠的氧化特性與鉑相近,因而鉑銠合金在高溫64氧化氣氛中最穩定。(5)鉑本身是順磁元素,但它與鐵族金屬形成的合金與化合物具有良好磁性,如鉑鈷、鉑鐵等合金具有良好的永磁和軟磁性能。
用途(1)鉑銠合金是應用最廣泛的貴金屬測溫材料。PtMoO.1/PtMo5,PtMo1/PtMo5等熱偶則可滿足核場測溫需要。(2)重要的貴金屬催化劑如:在硝酸與氫氰酸生產中,最好的催化劑是PtRh(5~20)系列二元合金和鉑銠鈀三元合金,每年世界用量約12~15t;在石油重整工業中使用分布在Al2O3載體上的鉑錸、鉑錸銥等合金作為催化劑;在燃料電池中,鉑銠、鉑銠鈀、鉑銠錸等許多鉑合金都是抗腐蝕催化電極材料,若干年后估計其年用量達數十噸。(3)高的熔點和高的化學與力學穩定性,使鉑銠合金和彌散強化的鉑銠合金成為重要的貴金屬器皿材料,用來制作各種化學化工器皿,熔融玻璃的坩堝、漏板、噴嘴和攪拌器以及航空航天用耐可燃氣體腐蝕的工作溫度1400℃以上的高溫合金。(4)鉑合金是弱電流領域中重要的貴金屬電接觸材料、貴金屬電阻材料、貴金屬彈性材料、貴金屬應變材料、鉑鈷合金永磁材料和鉑鐵合金軟磁材料等;鉑合金在儀表制造中占有重要地位,它們不僅提高儀表的可靠性和使用壽命,亦使儀表更精密化、微型化。
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