最耐腐蝕的金屬,熔點最高的物質,究竟什么元素才能擁有這樣的光環?

2020-11-22 騰訊網

最耐腐蝕的金屬

鉭具有非常出色的化學性質,具有極高的抗腐蝕性,無論是在冷和熱的條件下,對鹽酸、濃硝酸及「王水」都不反應。

在150℃以下,鉭不會被濃硫酸腐蝕,只有在高於此溫度才會有反應,在175度的濃硫酸中1年,被腐蝕的厚度為0.0004毫米將鉭放入200℃的硫酸中浸泡一年,表層僅損傷0.006毫米。在250度時,腐蝕速度有所增加,為每年被腐蝕的厚度為0.116毫米,在300度時,被腐蝕的速度則更加快,浸泡1年,表面被腐蝕1.368毫米。在發煙硫酸(含15%的SO₃)腐蝕速度比濃硫酸中更加嚴重,在130度的該溶液裡浸泡1年,表面被腐蝕的厚度為15.6毫米。

鉭在高溫下也會被磷酸腐蝕,但該反應一般在150度以上才發生,在250度的85%的磷酸中,浸泡1年,表面被腐蝕20毫米,另外,鉭在氫氟酸和硝酸的混酸中能迅速溶解,在氫氟酸中也能被溶解。但是鉭更害怕強鹼,在110度40%濃度的燒鹼溶液裡,鉭會被迅速溶解,在同樣濃度的氫氧化鉀溶液中,只要100度就會被迅速溶解。

除上面所述情況外,一般的無機鹽在150度以下一般不能腐蝕鉭。實驗證明,鉭在常溫下,對鹼溶液、氯氣、溴水、稀硫酸以及其他許多藥劑均不起作用,僅在氫氟酸和熱濃硫酸作用下有所反應。這樣的情況在金屬中是比較罕見的。

熔點最高的物質

碳化鉭鉿合金實際是指五碳化四鉭鉿化合物,是目前已知化合物中熔點最高的物質。

它可以被認為是由碳化鉭(熔點3983 oC)和碳化鉿(熔點3928oC)這兩種二元化合物組成。熔點高達4215℃。

重要的戰略金屬

鉭是稀有金屬礦產資源之一,是電子工業和空間技術發展不可缺少的戰略原料。

鉭和鈮的物理化學性質相似,因此共生於自然界的礦物中。劃分鉭礦或鈮礦主要是根據礦物中鉭和鈮的含量,鈮含量高時稱為鈮礦,鉭含量高時則稱為鉭礦。

鉭主要用於電子原器件及合金的生產。鉭鈮礦物的賦存形式和化學成分複雜,其中除鉭、鈮外,往往還含有稀土金屬、鈦、鋯、鎢、鈾、釷和錫等。煉錫的廢渣中含有鉭,也是鉭的重要資源。已查明世界的鉭儲量(以鉭計)約為134000短噸,薩伊佔首位。1979年世界鉭礦物的產量(以鉭計)為 788短噸(1短噸=907.2公斤)。中國從含鉭比較低的礦物中提取鉭的工藝,取得了成就。

電容器是鉭的主要最終消費領域,約佔總消費量的60%。美國是鉭消費量最大的國家,1997年消費量達500噸,其中60%用於生產鉭電容器。日本是鉭消費的第二大國,消費量為334噸。

21世紀初,隨著電容器生產的發展迅速,市場供不應求。預計,世界鉭電容器的生產量達2.50億件,需消費鉭1000噸。據美國地質調查局的統計,鉭在地殼中的自然儲量為15萬噸,可開採儲量超過4.3萬噸。2004年,世界鉭開採量為1510噸, 其中,澳大利亞730噸,莫三比克280噸,巴西250噸,加拿大69噸,剛果60噸。

中國資源量,主要分布在江西、福建、新疆、廣西、湖南等省。從未來發展的需求看,電容器仍是鉭的主要應用領域。如果按儲量基礎24000噸計算,也只能保證24年的需求。儘管如此,鉭資源的前景仍然是看好的。首先,在世界十分豐富的鈮礦床中,伴生有大量的鉭資源。其中,格陵蘭南部加達爾鈮、鉭礦的鉭資源量就達100萬噸。其次,西方已開始利用含Ta2O5 3%以下的大量錫爐渣。此外,代用品的研究和利用也有了很快的發展,如鋁和陶瓷在電容器領域代替鉭;矽、鍺、銫可在電子儀器用途上,代替鉭製造整流器等。

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