有色金屬材料

有色金屬材料

重金屬、輕金屬
在金屬材料中,除以鐵、鉻、錳三種元素為基的黑色金屬材料外,其餘元素構成的材料均被稱作有色金屬材料(在國外,通常把黑色金屬稱作含鐵金屬,而把有色金屬稱作非鐵金屬)。有色金屬材料的分類方法很多,全世界還沒有統一的标準。[1]
  • 中文名:有色金屬材料
  • 外文名:
  • 類别:
  • 主管部門:
  • 英文名:non-ferrous metal
  • 分類:重金屬、輕金屬等
  • 包括:鐵、鉻、錳以外的所有金屬

分類

工程材料,按原子或分子結構、物理或化學性能的不同分為金屬、非金屬、複合材料三大類。在金屬材料中,除以鐵、鉻、錳三種元素為基的黑色金屬材料外,其餘元素構成的材料均被稱作有色金屬材料(在國外,通常把黑色金屬稱作含鐵金屬,而把有色金屬稱作非鐵金屬)。

有色金屬材料的分類方法很多,目前通用的分類方法有:一般分類;按化學成分分類;按用途分類;按組成合金的元素數目分類等。

一、一般分類

有色金屬按其密度、價格、礦源的儲量和分布情況等分為五大類,即重有色金屬、輕有色金屬、貴金屬、半金屬與稀有金屬。

重有色金屬

重有色金屬一般指密度在4.5以上的有色金屬,包括銅、鎳、鉛、鋅、钴、錫、銻、汞、镉、铋等。依據其特性不同,這些重有色金屬都具有特殊的應用範圍與用途。

輕有色金屬輕有色金屬一般指密度在4.5以下的有色金屬,包括鋁、鎂、鈉、鉀、鈣、锶、鋇等。這些金屬不僅密度小,而且化學活性大,與氧、硫、碳及鹵素化合物接觸相當穩定。

貴金屬

貴金屬一般指礦源少、開采和提取比較困難、價格比一般金屬貴的金屬,如金、銀及鉑族元素(鉑、銥、锇、釘、钯、铑等)。這些金屬的特點是密度大(10.4~22.4),熔點高(916~3000℃),化學性質穩定,難于被腐蝕。貴金屬廣泛應用于電氣、電子、宇航工業。

半金屬

半金屬一般指物理化學性質介于金屬與非金屬之間的矽、硒、碲、砷、硼等。此類金屬,根據各自特性,具有不同的用途。矽是半導體主要材料之一;高純碲、硒、砷則是制造化合物半導體的原料;硼是合金的重要添加元素。

稀有金屬

稀有金屬一般指在自然中含量很少、分布稀散或難于從原料中提取的金屬。依其物理化學性質、原料的共生關系、生産流程等特點,稀有金屬又可劃分為以下五種。

(1)稀有輕金屬包括锂、铍、铷、铯、钛等。除密度小之外,這些金屬化學活性都很強。其氧化物、氯化物都具有很高的化學穩定性,不易還原。

(2)稀有高熔點金屬包括鎢、钼、钽、铌、锆、釩、铼等。其共同特點是熔點高,自1830℃(锆)至3400℃(鎢),硬度大,抗腐蝕性強,可與一些非金屬生成高硬度、高熔點的穩定化合物(碳化物、氮化物、矽化物、硼化物),是生産硬質合金的重要材料。

(3)稀有分散金屬包括镓、铟、铊、鍺等。其特點是在地殼中儲量很分散,大多數沒有單獨形成礦物與礦床。

(4)稀土金屬包括镧系以及與镧系元素性質相近的钪與钇。在元素周期表中,從镧到铕稱為輕稀土,從钆到镥包括钪、钇稱為重稀土。這些金屬的原子結構相同、物理化學性質相近,在礦石中又總是伴生在一起,提取分離過程較繁雜。

(5)稀有放射性金屬簡稱為放射性金屬,包括钋、鐳、锕、钍、镤、鈾以及钫、锝、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹等。這些元素在原子能工業上起着極其重要的作用。

二、按化學成分分類

有色金屬材料按化學成分(即合金系統)分為:銅及銅合金;輕金屬及其合金;其它有色金屬及其合金。

銅及銅合金

銅及銅合金包括:純銅(紫銅)、銅鋅合金(黃銅)、銅錫合金(錫青鋼等)、無錫青銅(鋁青銅)、銅鎳合金(白銅)。

輕金屬及輕合金

輕金屬及輕合金包括:鎂及鎂合金、鋁及鋁合金、钛及钛合金。

其它有色金屬及其合金

其它有色金屬及其合金包括:鉛及其合金、錫及其合金、鋅镉及其合金、鎳钴及其合金、貴金屬及其合金、稀有金屬及其合金等。

三、按用途分類

有色金屬按用途分類是常用的一種方法。按用途可分為:

鑄造合金,即液态成形用合金。

變形合金,即壓力加工用合金。

軸承合金,即滑動軸承用合金。

焊料,即各種釺焊用合金。

硬質合金。

印刷合金。

中間合金。

特殊合金。

粉末金屬。

四、按組成合金的元素數目分類

有色金屬合金按其組成合金的元素數目可分為:

二元合金由兩個主要元素組成的有色金屬合金,如以銅、鋅為主要元素組成的黃銅合金。

三元合金由三個主要元素組成的有色金屬合金,如以鋅、鋁、銅為主要元素組成的鋅合金。

四元合金由四個主要元素組成的有色金屬合金,如以鎂、鋁、錳、鋅為主要元素組成的鎂合金。

多元合金由四個以上主要元素組成的有色金屬合金,如以钛、鋁、鉻、錳、鐵、钼、釩為主要元素組成的钛合金。

其他

1、有色純金屬分為重金屬、輕金屬、貴金屬、半金屬和稀有金屬五類。

2、有色合金按合金系統分:重有色金屬合金、輕有色金屬合金、貴金屬合金、稀有金屬合金等;按合金用途則可分:變形(壓力加工用合金)、鑄造合金、軸承合金、印刷合金、硬質合金、焊料、中間合金、金屬粉末等。

3、有色材按化學成份分類:銅和銅合金材、鋁和鋁合金材、鉛和鉛合金材、鎳和鎳合金材、钛和钛合金材。按形狀分類時,可分為:闆、條、帶、箔、管、棒、線、型等品種。

按照生産及應用方式

有色金屬可以做如下分類

(1)、有色冶煉産品:指以冶煉方法得到的各種純有色金屬或合金産品。

(2)、有色加工産品(或稱變形合金):指以機械加工方法生産出來的各種管、捧、線、型、闆、箔、條、帶等有色半成品材料。

(3)、鑄造有色合金:指以鑄造方法,用有色金屬材料直接澆鑄形成的各種形狀的機械零件。

(4)、軸承合金:專指制作滑動軸承軸瓦的有色金屬材料。

(5)、硬質台金:指以難熔硬質金屬化合物(如碳化鎢、碳化钛)作基體,以鑽、鐵或鎳作黏結劑,采用粉末冶金法(也有鑄造的)制作而成的一種硬質工具材料。其特點是具有比高速工具鋼更好的紅硬性和耐磨性,如鎢钴合金、鎢鑽钍台金和通用硬質合金等。

(6)、焊料:焊料是指焊接金屬制件時所用的有色合金。

(7)、金屬粉末:指粉狀的有色金屬材料,如鎂粉、鋁粉、銅粉等。

廢有色金屬分類

①、純有色金屬;

②、有色金屬合金;

③、有色金屬化合物;

④、附着有色金屬;

⑤、混雜有色金屬;

⑥、嵌入和包覆有色金屬等。

雖然廢有色金屬種類繁多,但各自都有一些明顯的特性與用途,因此,在回收利用時,常借此加以辨識與分選。

金屬礦物

金屬礦物是指具有明顯的金屬性的礦物。如呈金屬或半金屬光澤,具各種金屬色(如鉛灰、鐵黑、金黃等),不透明,不導電,導熱性良好的礦物。它們絕大多數是重金屬元素的化合物,主要是硫化物和部分氧化物,如方鉛礦(Pbs)、磁鐵礦(Fe3O4);個别的本身就是金屬單質,如自然金(Au)。少數不具典型金屬性者如閃鋅礦(ZnS)、辰砂(HgS)、錫石(SnO2)等亦屬金屬礦物。石墨(C)雖具明顯的金屬性,但它不是金屬礦物。

金屬礦物包括黑色金屬和有色金屬

其中有色金屬又分為有色重金屬、有色輕金屬、稀有金屬、貴金屬及半金屬5類。所謂黑色金屬是指鐵和鐵基合金(有時也包括鉻和錳)。有色金屬是指除鐵和鐵基合金(有時包括鉻和錳)以外的一切金屬的通稱。有色重金屬是指比重大于4.5的有色金屬,有銅、鉛、鋅、鎳、钴、錫、銻、汞、镉、铋等。有色輕金屬是指比重小于4.5的有色金屬,有鋁、鎂、鈉、鈣、锶、鋇等。

稀有金屬是指在地殼中

含量少又比較分散的有色金屬,又可分為

①高熔點的:如钛、锆、釩、铌、钽、钼、鎢等;②輕的:如锂、铷、铯、铍等;③分散的:如镓、锢、铊、鍺、铪、铼等;④稀土的:如钪、钇、镧及镧系元素等;⑤放射性的:如锕系元素(钍、钋、鈾等)等。貴金屬是指在地殼中含量少、比重大(10.4—22.4)、熔點高、價格貴的有色金屬,如金、銀、鉑族元素(鉑、銥、锇、钯)等。半金屬是指介于金屬和非金屬之間的有色金屬,如矽、硒、碲、硼等。

重金屬

1、重金屬指比重大于5的金屬,(一般指密度大于4.5克每立方厘米的金屬)約有45種,如銅、鉛、鋅、鐵、钴、鎳、錳、镉、汞、鎢、钼、金、銀等。盡管錳、銅、鋅等重金屬是生命活動所需要的微量元素,但是大部分重金屬如汞、鉛、镉等并非生命活動所必須,而且所有重金屬超過一定濃度都對人體有毒。

汞中毒的臨床表現

全身症狀為頭痛、頭昏、乏力、發熱。口腔及消化道症狀表現為齒龈紅腫酸痛、糜爛出血、牙齒松動、龈槽溢膿,口腔有臭味,并有惡心、嘔吐、食欲不振、腹痛、腹瀉。皮膚接觸可出現紅色斑丘疹,以四肢及頭面部分布較多。少數患者可有腎損害,個别嚴重者可有咳嗽、胸痛、呼吸困難、绀紫等急性間質性肺炎的表現。

重金屬中毒會使體内的蛋白質凝固,如果輕微中毒,就大量喝牛奶,牛奶中的蛋白質會和重金屬反應,這樣不會損傷到你自身的身體機能,喝了以後馬上就醫。

在環境污染方面所說的重金屬主要是指汞(水銀)、镉、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重元素。重金屬不能被生物降解,相反卻能在食物鍊的生物放大作用下,成千百倍地富集,最後進入人體。重金屬在人體内能和蛋白質及酶等發生強烈的相互作用,使它們失去活性,也可能在人體的某些器官中累積,造成慢性中毒。重金屬元素由于某些原因未經處理就被排入河流、湖泊或海洋,或者進入了土壤中,使得這些河流、湖泊、海洋和土壤受到污染,它們不能被生

物降解。魚類或貝類如果積累重金屬而為人類所食,或者重金屬被稻谷、小麥等農作物所吸收被人類食用,重金屬就會進入人體使人産生重金屬中毒,輕則發生怪病(水俣病、骨痛病等),重者就會死亡。所以我們不要過量地進食海産,每次進食前一定要把海産徹底煮熟,以免吃入細菌。

重金屬鹽使人中毒原因

重金屬鹽類如醋酸鉛、氯化汞、硫酸銅、硝酸銀等都是蛋白質的沉澱劑.蛋白質是組成人體細胞的重要物質,人若吸收了重金屬鹽類,體内的蛋白質就會生成沉澱物——蛋白質鹽,人也就會因蛋白質變性而中毒.

重金屬鹽中毒解毒

可溶性重金屬鹽會使蛋白質凝結而變性,誤服重金屬鹽會使人體内組織中的蛋白質變性而中毒,如果立即服用大量鮮牛奶或蛋清和豆漿,可使重金屬跟牛奶、蛋清、豆漿中的蛋白質發生變性作用,從而減輕重金屬對機體的危害。

重金屬一般以天然濃度廣泛存在于自然界中,但由于人類對重金屬的開采、冶煉、加工及商業制造活動日益增多,造成不少重金屬如鉛、汞、镉、钴等進入大氣、水、土壤中,引起嚴重的環境污染。以各種化學狀态或化學形态存在的重金屬,在進入環境或生态系統後就會存留、積累和遷移,造成危害。如随廢水排出的重金屬,即使濃度小,也可在藻類和底泥中積累,被魚和貝的體表吸附,産生食物鍊濃縮,從而造成公害。如日本的水俣病,就是因為燒堿制造工業排放的廢水中含有汞,在經生物作用變成有機汞後造成的;又如痛病,是由煉鋅工業和镉電鍍工業所排放的镉所緻。汽車尾氣排放的鉛經大氣擴散等過程進入環境中,造成目前地表鉛的濃度已有顯著提高,緻使近代人體内鉛的吸收量比原始人增加了約100倍,損害了人體健康。

輕金屬

輕金屬的共同特點是比重小于5,(又有一說是密度小于4.5克/立方匣米),如鋁的比重是2.7,鎂的比重是1.7倍,而鉀的比重隻有0.87,鈉隻有0.97;其次是化學活性大,與氧、硫、碳和鹵素的化合物均非常穩定。鋁是地殼中最多的一種金屬元素,約為8%,呈銀白色,鋁是輕金屬中用量最大的一種,其産量和消費量均僅次于鋼鐵,是第二大金屬。

貴金屬

貴金屬主要指金、銀和鉑族金屬(钌、铑、钯、锇、銥、鉑)等8種金屬元素。這些金屬大多數擁有美麗的色澤,對化學藥品的抵抗力相當大,在一般條件下不易引起化學反應。他們被用來制作珠寶和紀念品,而且還有廣泛的工業用途。

種類及其含量要求

金銀鉑钯貴金屬

依據GB11887-2002《首飾貴金屬純度的規定及命名方法》,目前市場上銷售的貴金屬首飾可分為金首飾、銀首飾、鉑首飾和钯首飾4種。

金首飾

根據金含量的不同,通常可分為18K金、足金和千足金等。1K等于100%除以24,即1K約等于4.1667%。24K的理論純度為100%。

①18K金首飾的金含量不低于750‰,可标識為18K或G18K、G750、Au750、金18K、金750。

②足金首飾的金含量不低于990‰,可标識為足金或G990、Au990、金990。

③千足金首飾的金含量不低于999‰,可标識為千足金或G999、Au999、金999。此外市面上(特别在國外)還可見到一些9K(金含量不低于37.5‰)、14K(金含量不低于58.5‰)和22K(金含量不低于91.6‰)之類的金首飾。

銀首飾

市面上常見的銀首飾有:

①925銀,有人也稱為紋銀,要求銀的含量不得低于92.5‰,其他7.5‰可以是銅或抗氧化元素,可标識為S925或Ag925、銀925。

②足銀,要求銀的含量不得低于99.0‰,可标識為S990或Ag990、銀990。偶爾也能見到800銀(銀含量不得低于80.0‰)。近幾年發現生産廠家為了防止銀首飾氧化,常常在925銀和足銀的表面再鍍上一層鎳,檢測時若不小心就很容易将其誤認為是假貨或仿銀制品。

鉑首飾

鉑也稱白金。近幾年,随着消費層次的不斷提升,鉑首飾越來越受城鄉男女消費者的青睐。首飾市場中,常見的鉑首飾有Pt900、Pt950和pt990。

①Pt900,要求鉑的含量不得低于90.0‰,可标識為Pt900或鉑900。

②Pt950,要求鉑的含量不得低于95.0‰,可标識為Pt950或鉑950。

③Pt990,要求鉑的含量不得低于99.0‰,可标識為Pt990或鉑990、足鉑(足白金)。偶爾也能見到PT850(鉑的含量不得低于85.0‰),Pt750(鉑的含量不得低于75.0‰)。

钯首飾

钯這個貴金屬是今年才單獨被制作為首飾的,以往都是在鉑首飾中作為摻合物,是貴金屬首飾家族中又一個新成員。目前市面上流行的钯首飾主要有pd950和Pd990。

①Pd950,要求钯的含量不得低于95.0‰,可标識為Pd950或钯950。

②Pd990,要求钯的含量不得低于99.0‰,可标識為Pd990或钯990。含钯量不低于75.0‰和50.0‰的钯首飾主要用于鑲嵌。不允許将钯首飾稱作為“钯白金首飾”、“钯鉑金首飾”等含混名稱。另外,标準規定還要求,貴金屬首飾的重量要保留兩位小數,單件重量在100克以内的飾品,其重量負偏差不得大于0.01克。

其它仿真首飾

市面上曾經或現在有售的還有少量下列飾品:

①包金:就是把黃金打制成極薄的金箔,包在以銅、銀、鋅、鎳等為基體的材料上,加工成各種飾品,這樣既便宜,又給人以黃金相同的感覺。飾品上往往打24KF、18KF印記。

②鍍金:是利用電解原理,在金屬基體表面上鍍上一層金膜,一般厚度為10微米以上,金屬基體多為銅、銀、鋅、鎳或它的合金。其特點是金層極薄,鍍制方便,成本很低,有一定的裝飾效果,但金層易被磨損掉,飾品隻有短時期的輝煌。首飾上常有18KGP,24KGP印記。

③亞金:以銅為基體的仿金材料,表面上往往鍍金。

④稀金:實際上不含金,是前幾年出現的一種黃色合金,主要是由銅、鎳等組成的合金,含有少量稀土元素。

⑤钛金:市場上少有出現,也是一種仿金首飾,在基體表面上鍍钛,生成一種叫TiN的物質。

另外市場上還出現過被稱作為台灣金、泰國金、鍛壓金的首飾。這些均屬仿金首飾,并不是那些地方産的足金飾品,而是鍍金、包金之類的東西。甚至某些旅遊區市場上還有稱“寶石金”的首飾,這實際上也是鍍金、包金制品。

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