第8章-铂族金属合金材料及其工艺性能PPT课件.ppt

第八章第八章 铂族金属合金材料及其工艺性能铂族金属合金材料及其工艺性能第一节第一节 概述概述uu1.铂族元素的概念铂族元素的概念 铂族元素包括铂、铱、钯、铑、钌和锇铂族元素包括铂、铱、钯、铑、钌和锇等六种金属元素，常用于首饰的铂族金属只等六种金属元素，常用于首饰的铂族金属只有铂、铑、钯和少量的铱有铂、铑、钯和少量的铱2021/7/222021/7/221 1 首饰业所应用的首饰业所应用的“白金白金”的广义概念，的广义概念，应包括如下贵金属：应包括如下贵金属： （（1）铂族金属元素，含钯、铑、铱、铂）铂族金属元素，含钯、铑、铱、铂等，其中铂又可分为纯铂合金、铱铂合金、等，其中铂又可分为纯铂合金、铱铂合金、钯铂合金等钯铂合金等 （（2）为仿制铂而制造的）为仿制铂而制造的K白金，有金银白金，有金银系列系列K白金和钯铂合金等白金和钯铂合金等 （（3）新近开发应用的锗金属新近开发应用的锗金属2021/7/222021/7/222 2uu2.铂族元素的发展历史铂族元素的发展历史 早在公元前早在公元前700年，古埃及人用铂金铸成年，古埃及人用铂金铸成的华美象形文字装饰其神匣；公元前的华美象形文字装饰其神匣；公元前100年，年，南美的印第安人制成不同款式的铂金首饰；南美的印第安人制成不同款式的铂金首饰；18世纪末，法国国王路易十六特别偏爱铂金，世纪末，法国国王路易十六特别偏爱铂金，称之为称之为“唯一与国王称号相匹配的贵金属唯一与国王称号相匹配的贵金属”；举世闻名的希望钻石，也被永远地镶嵌在；举世闻名的希望钻石，也被永远地镶嵌在铂金上。

铂金上2021/7/222021/7/223 3 目前世界上仅南非和俄罗斯等少数地方目前世界上仅南非和俄罗斯等少数地方出产铂金，南非的铂金产量占全球产量的出产铂金，南非的铂金产量占全球产量的80%以上，其余大部分为俄罗斯所产，每年以上，其余大部分为俄罗斯所产，每年产量仅为黄金的产量仅为黄金的5%成吨的矿石，经过成吨的矿石，经过150多道工序，耗时数月，所提炼出来的铂金仅多道工序，耗时数月，所提炼出来的铂金仅能制成一枚数克重的简单戒指铂金的三大能制成一枚数克重的简单戒指铂金的三大特性是稀有、纯净、坚韧特性是稀有、纯净、坚韧2021/7/222021/7/224 4uu3.铂族金属的发现铂族金属的发现 钯：英国科学家威廉钯：英国科学家威廉·海德海德·沃拉斯顿在沃拉斯顿在1803年使用年使用NH4Cl从王水溶液中沉淀出从王水溶液中沉淀出(NH4)2[PtCl6]的试验中，在母液中发现了钯，的试验中，在母液中发现了钯，并以并以1802年发现的小行星年发现的小行星“Pallas”命名 铑：英国科学家威廉铑：英国科学家威廉·海德海德·沃拉斯顿在沃拉斯顿在1803-1804年提炼铂、钯的废渣中，发现了一年提炼铂、钯的废渣中，发现了一种具玫瑰色的金属盐里含有铑，希腊文意为种具玫瑰色的金属盐里含有铑，希腊文意为“玫瑰玫瑰”。

2021/7/222021/7/225 5 铱：铱：1803年，英国科学家史密斯逊年，英国科学家史密斯逊·坦南坦南特在研究王水溶解铂后的剩余残渣中发现一特在研究王水溶解铂后的剩余残渣中发现一种颜色多变的化合物，命名为铱种颜色多变的化合物，命名为铱 锇：在上述试验中发现的另一种物质的锇：在上述试验中发现的另一种物质的氧化物能挥发出特殊气味，命名为锇，希腊氧化物能挥发出特殊气味，命名为锇，希腊文意为文意为“气味气味” 钌：钌：1844年，钌是由俄国喀山大学化学年，钌是由俄国喀山大学化学系教授克劳斯首先发现的，他从乌拉尔铂矿系教授克劳斯首先发现的，他从乌拉尔铂矿渣中提取金属钌，钌拉丁文意为俄罗斯渣中提取金属钌，钌拉丁文意为俄罗斯2021/7/222021/7/226 6 铂：铂：1735年，铂是由西班牙科学家安东年，铂是由西班牙科学家安东尼奥尼奥·乌洛阿在平托河金矿中发现的第一个乌洛阿在平托河金矿中发现的第一个科学研究的试样，是在科学研究的试样，是在1741年科学家查理斯年科学家查理斯·伍德从牙买加带到英国的铂，当时引起了国伍德从牙买加带到英国的铂，当时引起了国际上科学家的极大兴趣。

际上科学家的极大兴趣 金：金：“金金”的古英文名的古英文名“Geolo”，意为，意为“黄色黄色”，元素符号，元素符号“Au”源自拉丁文源自拉丁文“Aurum”，意为，意为“灿烂灿烂”2021/7/222021/7/227 7 银：银：“银银”的元素符号的元素符号“Ag”来自拉丁来自拉丁文，意为文，意为“白色白色” 铂族元素虽然发现较晚，直到铂族元素虽然发现较晚，直到20世纪初世纪初才真正进入工业规模的生产，由于其特有的才真正进入工业规模的生产，由于其特有的优良性质，使之成为现代科学、尖端技术和优良性质，使之成为现代科学、尖端技术和现代工业中必不可少的重要材料之一，应用现代工业中必不可少的重要材料之一，应用范围也日益广泛范围也日益广泛2021/7/222021/7/228 8uu4.铂金首饰种类铂金首饰种类 铂金首饰的白色光泽自然天成，经常佩铂金首饰的白色光泽自然天成，经常佩戴都不会出现斑点和褪色，而且也与任何类戴都不会出现斑点和褪色，而且也与任何类型的皮肤相配铂金的强度是黄金的两倍，型的皮肤相配铂金的强度是黄金的两倍，其韧性更胜于一般贵金属。

因此，将铂金制其韧性更胜于一般贵金属因此，将铂金制成项链等首饰，或镶嵌各种珍贵宝石，都至成项链等首饰，或镶嵌各种珍贵宝石，都至为牢固可靠为牢固可靠2021/7/222021/7/229 9 铂金首饰包括纯铂金首饰、铱铂金首饰铂金首饰包括纯铂金首饰、铱铂金首饰和钯铂金首饰等和钯铂金首饰等 （（1）纯铂金）纯铂金 纯铂金是最高成色的铂金，又称高成色纯铂金是最高成色的铂金，又称高成色铂金，理论成色应达到铂金，理论成色应达到1000‰，但实际上，，但实际上，金无足赤，铂亦无足铂，实际的纯铂金成色金无足赤，铂亦无足铂，实际的纯铂金成色约为约为99%左右纯铂金质地比较柔软，颜色左右纯铂金质地比较柔软，颜色为灰白色为灰白色2021/7/222021/7/221010 制作铂金首饰时，会因材料强度而受到制作铂金首饰时，会因材料强度而受到某些限制，一般都制成不镶珠宝玉石的素铂某些限制，一般都制成不镶珠宝玉石的素铂金首饰，其品种和款式有线绒、项链和丝状金首饰，其品种和款式有线绒、项链和丝状耳环等 尽管铂金的硬度比黄金高，但要镶嵌钻尽管铂金的硬度比黄金高，但要镶嵌钻石和其它珠宝玉石则仍感到硬度不足，这时石和其它珠宝玉石则仍感到硬度不足，这时往往需在铂金中加入少量的铱、钯、钴、铜往往需在铂金中加入少量的铱、钯、钴、铜等其它金属来提高材料的硬度和韧性。

等其它金属来提高材料的硬度和韧性2021/7/222021/7/221111 （（2）铱）铱-铂合金铂合金 通常为提高铂金硬度和韧性而在纯铂金通常为提高铂金硬度和韧性而在纯铂金中掺加铂族元素铱，这样一起熔炼成的合金中掺加铂族元素铱，这样一起熔炼成的合金就是铱就是铱-铂合金铱铂合金铱-铂合金颜色亦为银白色，铂合金颜色亦为银白色，金属光泽，硬度较高，相对密度亦大，化学金属光泽，硬度较高，相对密度亦大，化学性质稳定，是极好的贵金属首饰材料性质稳定，是极好的贵金属首饰材料2021/7/222021/7/221212 （（3）钯）钯-铂合金铂合金 钯钯-铂合金即铂金与钯金的合金，这种合铂合金即铂金与钯金的合金，这种合金主要由意大利和日本生产目前日本市场金主要由意大利和日本生产目前日本市场上所谓的白金首饰就是钯上所谓的白金首饰就是钯-铂合金通常这种铂合金通常这种钯钯-铂合金的含铂量都在铂合金的含铂量都在75%以上2021/7/222021/7/221313uu5.铂金首饰的纯度标识铂金首饰的纯度标识 在国外，铂金首饰一般都刻有在国外，铂金首饰一般都刻有Pt或或Plat或或Platinum字样和表示纯度的千分数。

如市场字样和表示纯度的千分数如市场上比较常见的上比较常见的Pt950，其含铂金成色为，其含铂金成色为950‰ 欧洲发达国家如英国、法国和德国等国欧洲发达国家如英国、法国和德国等国家基本上都规定，铂金饰物的纯度应达到家基本上都规定，铂金饰物的纯度应达到950‰以上在美国，铂金饰物上一般只刻有以上在美国，铂金饰物上一般只刻有Plat或或Platinum字样，而没有表示纯度的千分字样，而没有表示纯度的千分数值2021/7/222021/7/221414 日本则用其国旗和铂金含量的千分数以日本则用其国旗和铂金含量的千分数以及及Pt来对铂金首饰作质量保证，有时还用官来对铂金首饰作质量保证，有时还用官印印JIS或或JAS对此作出进一步的证明对此作出进一步的证明 中国参照国际通行规则并结合中国的实中国参照国际通行规则并结合中国的实际情况，规定铂金饰品必须刻印有铂的千分际情况，规定铂金饰品必须刻印有铂的千分数和数和Pt或铂的字样，如或铂的字样，如900Pt，，900铂等，都铂等，都表示铂金成色为表示铂金成色为900‰以上2021/7/222021/7/221515uu6.铂族金属的用途铂族金属的用途 铂金的抗氧化力强，熔点高，因此被用铂金的抗氧化力强，熔点高，因此被用于制作宇航服。

铂金作为催化剂，被广泛用于制作宇航服铂金作为催化剂，被广泛用于汽车尾气净化装置，为保护环境起到重要于汽车尾气净化装置，为保护环境起到重要作用铂金可做成电极用于脉冲调节器，直作用铂金可做成电极用于脉冲调节器，直接插入人体心脏，救治心律不齐患者接插入人体心脏，救治心律不齐患者 铑常用于首饰的电镀材料，可保持首饰铑常用于首饰的电镀材料，可保持首饰持久的光亮如新持久的光亮如新2021/7/222021/7/221616第二节第二节 铂族金属的基本性质铂族金属的基本性质uu1.铂族金属的原子结构铂族金属的原子结构 铂族金属在元素周期表中位于第五周期铂族金属在元素周期表中位于第五周期和第六周期，铂族金属原子中外层电子排布和第六周期，铂族金属原子中外层电子排布的相似性以及有效原子半径的相近，导致这的相似性以及有效原子半径的相近，导致这些元素化学性质的相似性些元素化学性质的相似性 铂族金属作为过渡族元素，其特征是具铂族金属作为过渡族元素，其特征是具有各种不同的离子价态一般它们只是失去有各种不同的离子价态一般它们只是失去电子呈现正离子态。

电子呈现正离子态2021/7/222021/7/221717uu2.铂族金属的物理性质铂族金属的物理性质 在元素周期表中，铂族元素包括钌、锇、在元素周期表中，铂族元素包括钌、锇、铑、铱、钯、铂等铑、铱、钯、铂等6种金属元素由于铂族元种金属元素由于铂族元素中钌和锇过于稀少且分散，在首饰中常用素中钌和锇过于稀少且分散，在首饰中常用的铂族元素通常只有钯、铑、铱和铂等的铂族元素通常只有钯、铑、铱和铂等4种贵种贵金属 这这4种元素均为等轴晶系，面心立方结构，种元素均为等轴晶系，面心立方结构，单晶极少见，偶尔成六方体或八面体的单晶单晶极少见，偶尔成六方体或八面体的单晶粒存在一般呈不规则粒状、葡萄状、树枝粒存在一般呈不规则粒状、葡萄状、树枝状和块状等多晶形态状和块状等多晶形态2021/7/222021/7/221818 颜色和条痕均为银白至钢灰色，金属光颜色和条痕均为银白至钢灰色，金属光泽，无解理，锯齿状断口，具良好延展性，泽，无解理，锯齿状断口，具良好延展性，为电和热的良导体铂族金属的共同特性是为电和热的良导体铂族金属的共同特性是高熔点、高沸点、低蒸气压和抗氧化、耐腐高熔点、高沸点、低蒸气压和抗氧化、耐腐蚀等优良性能。

但不同的铂族金属的性能存蚀等优良性能但不同的铂族金属的性能存在较大差异在较大差异2021/7/222021/7/221919 （（1）铂：由自然铂和粗铂矿等提炼而成，）铂：由自然铂和粗铂矿等提炼而成，铂的摩氏硬度为铂的摩氏硬度为4~4.5，金属铂极具延展性，，金属铂极具延展性，铂金的延展性是铂族金属中最好的，可拉成铂金的延展性是铂族金属中最好的，可拉成直径为直径为0.001mm的细丝，可轧成厚度仅为的细丝，可轧成厚度仅为0.001mm的铂箔纯铂的强度较低，为提高的铂箔纯铂的强度较低，为提高铂金的强度，铂中常加入铑、铱等元素铂金的强度，铂中常加入铑、铱等元素 铂的化学性质极为稳定，不溶于强酸强铂的化学性质极为稳定，不溶于强酸强碱，也不溶于常温下的王水，在空气中也不碱，也不溶于常温下的王水，在空气中也不氧化2021/7/222021/7/222020 铂金呈浅灰白色，与纯银比较，铂金的铂金呈浅灰白色，与纯银比较，铂金的颜色灰得深一些，与镍比较，铂金的颜色就颜色灰得深一些，与镍比较，铂金的颜色就灰得浅一些铂金的理论密度为灰得浅一些。

铂金的理论密度为21.4g/cm3，，为首饰贵金属之冠铂金的熔点比黄金近高为首饰贵金属之冠铂金的熔点比黄金近高出出700oC，为，为1763oC，是首饰材料中最难溶的，是首饰材料中最难溶的金属2021/7/222021/7/222121 由此可见，铂在密度、硬度、熔点等方由此可见，铂在密度、硬度、熔点等方面都比金高可以这么说，凡是黄金所具有面都比金高可以这么说，凡是黄金所具有的特性，铂金都具备，而铂金在延展性、抗的特性，铂金都具备，而铂金在延展性、抗腐蚀性、耐高温、耐摩擦和导热、导电等性腐蚀性、耐高温、耐摩擦和导热、导电等性能方面，又都超过了金，这就是为什么典雅能方面，又都超过了金，这就是为什么典雅庄重的铂及其合金能被广泛应用于首饰业，庄重的铂及其合金能被广泛应用于首饰业，并成为后来居上的并成为后来居上的“白雪公主白雪公主”的原因所在的原因所在2021/7/222021/7/222222 （（2）钯：由自然钯矿物熔炼而成，银白）钯：由自然钯矿物熔炼而成，银白色，摩氏硬度色，摩氏硬度4~4.5，相对密度，相对密度11.4g/cm3，熔，熔点点1555oC，化学性质稳定，产量比铂大，用，化学性质稳定，产量比铂大，用途十分广泛，近年价值与铂相当，由于环境途十分广泛，近年价值与铂相当，由于环境保护得到了更加重视，钯在汽车尾气净化中保护得到了更加重视，钯在汽车尾气净化中具有十分重要的用途。

在首饰业中钯主要用具有十分重要的用途在首饰业中钯主要用于与铂或与黄金一起炼制于与铂或与黄金一起炼制Pt-Pd合金或白色合金或白色K金材料2021/7/222021/7/222323 （（3）铑：由自然铑矿物提炼而成，银白）铑：由自然铑矿物提炼而成，银白色，摩氏硬度色，摩氏硬度4~4.5，相对密度，相对密度12.4g/cm3，熔，熔点点1955oC，化学性质稳定由于铑的耐腐蚀，化学性质稳定由于铑的耐腐蚀性和抗磨损能力较强，铑对光的反射能力与性和抗磨损能力较强，铑对光的反射能力与银相当，因此，铑被广泛应用于表面电镀材银相当，因此，铑被广泛应用于表面电镀材料，如用于白银首饰或钯铂合金首饰的表面料，如用于白银首饰或钯铂合金首饰的表面电镀等2021/7/222021/7/222424 （（4）铱：由自然铱和锇铱矿等矿物提炼）铱：由自然铱和锇铱矿等矿物提炼而成，颜色银白，摩氏硬度高达而成，颜色银白，摩氏硬度高达7，相对密度，相对密度22.4g/cm3，性脆不易加工，只能在高温下压，性脆不易加工，只能在高温下压成箔片或拉成细丝，熔点高达成箔片或拉成细丝，熔点高达2454oC，化学，化学性质稳定。

主要用于制造科学仪器、热电偶、性质稳定主要用于制造科学仪器、热电偶、热电阻等高硬度的铁热电阻等高硬度的铁-铱和铱铱和铱-铂合金常用来铂合金常用来制造笔尖，也可用于制作首饰制造笔尖，也可用于制作首饰2021/7/222021/7/222525 铂族金属的物理性质彼此间很相似，铂铂族金属的物理性质彼此间很相似，铂族金属都是非常难熔和难挥发的金属，呈深族金属都是非常难熔和难挥发的金属，呈深浅程度不同的浅灰白色按照密度，铂族金浅程度不同的浅灰白色按照密度，铂族金属可以分为轻铂族金属（钌、铑、钯）和重属可以分为轻铂族金属（钌、铑、钯）和重铂族金属（锇、铱、铂）密度最大的金属铂族金属（锇、铱、铂）密度最大的金属是锇，密度最小的是钯是锇，密度最小的是钯2021/7/222021/7/222626 铱和铑很硬且脆，然而它也可能被研磨铱和铑很硬且脆，然而它也可能被研磨成粉末在接受加工方面，铑只有在炽热温成粉末在接受加工方面，铑只有在炽热温度下才可进行加工在加热状态下，铂比较度下才可进行加工在加热状态下，铂比较容易轧制和煅压，柔性和可塑性的钯特别容容易轧制和煅压，柔性和可塑性的钯特别容易机械加工，铱和铑能抗多种氧化剂的侵蚀，易机械加工，铱和铑能抗多种氧化剂的侵蚀，有很好的力学性能。

有很好的力学性能2021/7/222021/7/222727 铂族金属一般都具有吸附气体的典型特铂族金属一般都具有吸附气体的典型特性，特别是吸附氢和氧的能力当铂族金属性，特别是吸附氢和氧的能力当铂族金属处于的微粒分散和胶体状态时，其吸附气体处于的微粒分散和胶体状态时，其吸附气体能力将显著增大钯具有很大吸附氢的能力，能力将显著增大钯具有很大吸附氢的能力，1体积的钯能够吸附约体积的钯能够吸附约2800体积的氢吸附氢体积的氢吸附氢后，钯的晶格常数将不断增大，形成氢与钯后，钯的晶格常数将不断增大，形成氢与钯的固溶体，且氢可以在钯中自由通行的固溶体，且氢可以在钯中自由通行2021/7/222021/7/222828 铂族金属对氢的吸附能力变化趋势如下所示：铂族金属对氢的吸附能力变化趋势如下所示：Pd>Ir>Rh>Pt>Ru>Os 将贵金属在真空中加热到将贵金属在真空中加热到100oC时，被吸附时，被吸附的氢即可逃逸氢最容易从钯中逃逸，不易从铂的氢即可逃逸氢最容易从钯中逃逸，不易从铂中逃逸，从铱中逃逸最困难中逃逸，从铱中逃逸最困难。

铂具有极强的吸附氧的特性，钯和其他铂族铂具有极强的吸附氧的特性，钯和其他铂族金属吸附氧的能力要显著减弱由于铂族金属具金属吸附氧的能力要显著减弱由于铂族金属具有极强的吸附气体的能力，因此，铂族金属主要有极强的吸附气体的能力，因此，铂族金属主要是钯、铂和钌，常用于在氢或氧化反应中的催化是钯、铂和钌，常用于在氢或氧化反应中的催化剂2021/7/222021/7/222929uu3.铂族金属的化学性质铂族金属的化学性质 铂族金属具有极好的抗腐蚀及抗氧化性铂族金属具有极好的抗腐蚀及抗氧化性能，但它们之间的抗腐蚀性、抗氧化性能差能，但它们之间的抗腐蚀性、抗氧化性能差别很大铂族金属的化学性质很大程度上取别很大铂族金属的化学性质很大程度上取决于它们的分散度，密实的铂族金属对于各决于它们的分散度，密实的铂族金属对于各种试剂甚至在高温下都是极稳定的，但在高种试剂甚至在高温下都是极稳定的，但在高温下，分散状态的铂族元素将与各种氧化剂温下，分散状态的铂族元素将与各种氧化剂发生激烈作用发生激烈作用2021/7/222021/7/223030 （（1）铂）铂 在常温下，铂不与矿物酸及有机酸作用，在常温下，铂不与矿物酸及有机酸作用，但在加热的情况下，硫酸能缓慢地溶解铂，但在加热的情况下，硫酸能缓慢地溶解铂，也可完全溶解于王水之中。

也可完全溶解于王水之中3Pt+4HNO3+18HCl=3H2[PtCl6]+4NO+8H2O 铂与氧作用生成氧化物铂与氧作用生成氧化物PtO、、Pt2O3和和PtO2在氧化性气氛中，在氧化性气氛中，0.8MPa压力下，加热压力下，加热铂粉到铂粉到430oC，会使铂氧化生成，会使铂氧化生成PtO2021/7/222021/7/223131 熔融状态的碱或氧化剂能腐蚀铂，在熔融状态的碱或氧化剂能腐蚀铂，在100oC的氧化条件下，各类卤氢酸或卤化物起的氧化条件下，各类卤氢酸或卤化物起络合剂作用，能促使铂络合而溶解若铂中络合剂作用，能促使铂络合而溶解若铂中有铑、铱存在时，则将增强其抗腐蚀的性能有铑、铱存在时，则将增强其抗腐蚀的性能 在高温下，碳能熔于铂、钯之中，其熔在高温下，碳能熔于铂、钯之中，其熔解度随温度增加而增大，降温时，碳将从铂解度随温度增加而增大，降温时，碳将从铂或钯中析出，但这将使铂或钯的性质变脆，或钯中析出，但这将使铂或钯的性质变脆，即所谓的中毒现象即所谓的中毒现象2021/7/222021/7/223232 在在360oC下，如果将氯作用于铂，可生成下，如果将氯作用于铂，可生成四氯化铂，当温度超过四氯化铂，当温度超过370oC时，即转化为三时，即转化为三氯化铂，而在氯化铂，而在435oC下，可分解为氯和二氯化下，可分解为氯和二氯化物，在物，在582oC下，二氯化铂分解为氯和金属铂。

下，二氯化铂分解为氯和金属铂因此，在因此，在350~600oC温度范围，不能使铂与氯温度范围，不能使铂与氯气接触若已经形成氯化铂，可通过进一步气接触若已经形成氯化铂，可通过进一步加热，使氯化铂还原成金属铂加热，使氯化铂还原成金属铂2021/7/222021/7/223333 （（2）钯）钯 钯是铂族金属中抗腐蚀性能最差的金属，钯是铂族金属中抗腐蚀性能最差的金属，硝酸能溶解钯，尤其是存在氯化物或络合物硝酸能溶解钯，尤其是存在氯化物或络合物时，如王水，钯更易腐蚀溶解热硫酸、浓时，如王水，钯更易腐蚀溶解热硫酸、浓硝酸和熔融硫酸氢钾都能溶解钯若钯中含硝酸和熔融硫酸氢钾都能溶解钯若钯中含有其它铂族元素时，将增强钯的抗腐蚀性能有其它铂族元素时，将增强钯的抗腐蚀性能Pd+2H2SO4=PdSO4+SO2+2H2OPd+4HNO3=Pd(NO3)2+2NO2+2H2O 2021/7/222021/7/223434 钯与氧作用生成氧化钯（钯与氧作用生成氧化钯（PdO），它在高），它在高温条件下按下式分解：温条件下按下式分解：4PdO=2Pd2O+O2 在温度高于在温度高于870oC时，氧化钯被完全还原成时，氧化钯被完全还原成金属钯。

二氧化钯呈暗红色，是强氧化剂，在金属钯二氧化钯呈暗红色，是强氧化剂，在室温下会缓慢地失去氧在室温下会缓慢地失去氧在200oC下，下，PdO2分分解为解为PdO和氧气 钯与硫作用可生成硫化钯钯与硫作用可生成硫化钯PdS和和PdS2钯与硒、碲生成化合物与硒、碲生成化合物PdSe、、PdSe2、、PdTe和和PdTe22021/7/222021/7/223535 在灼热的温度下，金属钯与氯气作用，在灼热的温度下，金属钯与氯气作用，可生成二氯化钯当钯在王水中溶解时，即可生成二氯化钯当钯在王水中溶解时，即生成了四氯化钯，它与盐酸生成氯钯酸，在生成了四氯化钯，它与盐酸生成氯钯酸，在煮沸下，即转化为氯亚钯酸煮沸下，即转化为氯亚钯酸H2[PdCl6]=H2[PdCl4]+Cl2 氯钯酸或氯亚钯酸与金属反应可获得氯氯钯酸或氯亚钯酸与金属反应可获得氯钯酸盐或氯亚钯酸盐钯酸盐或氯亚钯酸盐2021/7/222021/7/223636 钯溶于硫酸可得到钯的硫酸盐钯溶于硫酸可得到钯的硫酸盐PdSO4·2H2O，经水解生成，经水解生成Pd(OH)2。

当存在盐酸时，它即转当存在盐酸时，它即转化为氯化钯酸钯与硝酸作用生成硝酸钯当往化为氯化钯酸钯与硝酸作用生成硝酸钯当往氯亚钯酸盐溶液中添加过量的氨时，可得到四氨氯亚钯酸盐溶液中添加过量的氨时，可得到四氨氯化物：氯化物：(NH4)2PdCl4+4NH3=Pd(NH3)4Cl2+2NH4Cl 如果再往此溶液中添加氯亚钯酸盐，则可析如果再往此溶液中添加氯亚钯酸盐，则可析出红色沉淀物：出红色沉淀物：Pd(NHPd(NH3 3) )4 4ClCl2 2+(NH+(NH4 4) )2 2PdClPdCl4 4=Pd(NH=Pd(NH3 3) )4 4PdClPdCl4 4+2NH+2NH4 4ClCl2021/7/222021/7/223737 当往四氨氯化物溶液中小心的添加盐酸当往四氨氯化物溶液中小心的添加盐酸时，即析出亮黄色细小结晶沉淀二氯化二氨时，即析出亮黄色细小结晶沉淀二氯化二氨络钯：络钯：Pd(NH3)4Cl2+2HCl=Pd(NH3)2Cl+2NH4Cl 二氯化二氨络钯稍溶于水，这一性质被二氯化二氨络钯稍溶于水，这一性质被用于钯与其他铂族金属的回收分离。

在煅烧用于钯与其他铂族金属的回收分离在煅烧时，二氯化二氨络钯即分解为金属钯：时，二氯化二氨络钯即分解为金属钯：3Pd(NH3)2Cl2=3Pd+2HCl+4NH4Cl+N22021/7/222021/7/223838 （（3）铱和铑）铱和铑 铱和铑是铂族金属中化学稳定性最好的金属，铱和铑是铂族金属中化学稳定性最好的金属，热王水也不易溶解铑和铱通常将铱的粉末与过热王水也不易溶解铑和铱通常将铱的粉末与过氧化钡或过氧化钠共熔融时，可氧化铑或铱，随氧化钡或过氧化钠共熔融时，可氧化铑或铱，随后以盐酸或盐酸和硝酸的混合酸处理熔融物，可后以盐酸或盐酸和硝酸的混合酸处理熔融物，可使铱或铑溶解在铱的氧化物中，人所共知的是使铱或铑溶解在铱的氧化物中，人所共知的是氧化铱氧化铱Ir2O3和和IrO2，铱，铱(Ⅳ)的氧化物为蓝黑色带的氧化物为蓝黑色带有金属光泽的粉末，可溶于酸铱有金属光泽的粉末，可溶于酸铱(Ⅲ)的氧化物的氧化物为黑色粉末，它不溶于盐酸和王水为黑色粉末，它不溶于盐酸和王水2021/7/222021/7/223939 当氯与铱作用时，取决于温度而生成不当氯与铱作用时，取决于温度而生成不同的氯化物。

在水溶液中的氯化导致析出氯同的氯化物在水溶液中的氯化导致析出氯铱酸氯铱酸铵在铂族金属的精炼中具有很铱酸氯铱酸铵在铂族金属的精炼中具有很大价值，它被用于铱和其他铂族金属的回收大价值，它被用于铱和其他铂族金属的回收和分离2021/7/222021/7/224040 铂族金属在空气中加热时，表面会生成铂族金属在空气中加热时，表面会生成氧化膜，钯在氧化膜，钯在350~790oC时，铱和铑在时，铱和铑在600~100oC时，表面即形成氧化膜当首饰表时，表面即形成氧化膜当首饰表面形成氧化膜时，将影响首饰的表面质量，面形成氧化膜时，将影响首饰的表面质量，进一步升高温度时氧化膜将分解还原成金属进一步升高温度时氧化膜将分解还原成金属这时，首饰表面又将恢复金属光泽，铂族金这时，首饰表面又将恢复金属光泽，铂族金属首饰表面常电镀铑属首饰表面常电镀铑2021/7/222021/7/224141uu4.首饰常用的铂合金材料特性首饰常用的铂合金材料特性 为了增加铂金的性能，常在铂金中加入为了增加铂金的性能，常在铂金中加入钯、铜、钨或其他金属，以改变铂金强度和钯、铜、钨或其他金属，以改变铂金强度和韧性。

韧性2021/7/222021/7/224242第三节第三节 铂合金材料及工艺性能铂合金材料及工艺性能 在铂族金属中，铂的应用历史最悠久在铂族金属中，铂的应用历史最悠久目前，铂合金在首饰、金币、工艺品、牙科目前，铂合金在首饰、金币、工艺品、牙科用材料以及工业中的催化剂、空气净化和环用材料以及工业中的催化剂、空气净化和环保中得到了广泛的应用保中得到了广泛的应用 铂为银白色金属，化学稳定性很好，不铂为银白色金属，化学稳定性很好，不被单一酸所腐蚀在铂族金属中，铂与氧的被单一酸所腐蚀在铂族金属中，铂与氧的亲和力最小，在高温下碳能溶于铂，低温时，亲和力最小，在高温下碳能溶于铂，低温时，碳又部分从铂中析出，使铂变脆碳又部分从铂中析出，使铂变脆2021/7/222021/7/224343 钼、镍等合金元素对铂的力学性能影响钼、镍等合金元素对铂的力学性能影响较大，在饰品制造业的实际应用中，铂与铱、较大，在饰品制造业的实际应用中，铂与铱、铑、钯、铜、镍等所组成的铂合金更受人们铑、钯、铜、镍等所组成的铂合金更受人们所重视通常情况下，铂合金的熔炼是在大所重视。

通常情况下，铂合金的熔炼是在大气中进行，添加进铂合金中的一些元素容易气中进行，添加进铂合金中的一些元素容易在高温下挥发，引起成分配比不准确，使材在高温下挥发，引起成分配比不准确，使材料的性能发生改变料的性能发生改变2021/7/222021/7/224444uu1.纯铂材料纯铂材料 （（1）纯铂材料的力学性能）纯铂材料的力学性能 铂的铸态硬度为铂的铸态硬度为43kg/mm2，退火态硬度为，退火态硬度为37~42kg/mm295%加工硬化的纯铂材料，经加工硬化的纯铂材料，经400oC左右退火处理后，其硬度将回复到加工左右退火处理后，其硬度将回复到加工前的硬度前的硬度 退火态纯铂的抗拉强度和伸长率分别为退火态纯铂的抗拉强度和伸长率分别为15kg/mm2和和30%~40%，加工率为，加工率为99%的纯铂的纯铂的抗拉强度和伸长率分别为的抗拉强度和伸长率分别为39~41kg/mm2和和1%~3%2021/7/222021/7/224545 铂在氧化性气氛中加热时会生成氧化物，铂在氧化性气氛中加热时会生成氧化物，铂样品的重量略有增加但当温度继续升高，铂样品的重量略有增加。

但当温度继续升高，则氧化物分解，重量略有减小当温度达则氧化物分解，重量略有减小当温度达1100oC以上时，重量损失加快以上时，重量损失加快 （（2）纯铂材料的工艺性能）纯铂材料的工艺性能 铂的熔炼一般在高频或中频感应炉中进铂的熔炼一般在高频或中频感应炉中进行，坩埚可用氧化锆或氧化镁材料，也可用行，坩埚可用氧化锆或氧化镁材料，也可用烧结的或熔融成型的氧化铝坩埚烧结的或熔融成型的氧化铝坩埚2021/7/222021/7/224646 浇注模可用石膏模或水冷铜模铂料一浇注模可用石膏模或水冷铜模铂料一般在大气下熔炼，若原料为粉状，则采用先般在大气下熔炼，若原料为粉状，则采用先烧结或熔炼的方法，这对提高铸件的质量和烧结或熔炼的方法，这对提高铸件的质量和减少缩松有好处减少缩松有好处 烧结去气工艺是在真空炉烧结去气工艺是在真空炉中加热中加热1250~1300oC，保温，保温30~60min，缓慢冷，缓慢冷却，浇注温度一般在却，浇注温度一般在1850~1950oC2021/7/222021/7/224747 铂的加工延展性很好，热锻或热轧加工铂的加工延展性很好，热锻或热轧加工变形量可在变形量可在80%以上，之后进行冷加工，首以上，之后进行冷加工，首次加工率控制在次加工率控制在10%~30%，两次退火间的加，两次退火间的加工率可达工率可达90%以上，中间退火可采用以上，中间退火可采用400~600oC，保温时间约，保温时间约10~20min。

2021/7/222021/7/224848 对于制作线材的高纯铂料的熔炼，可在对于制作线材的高纯铂料的熔炼，可在高频感应炉中进行，所用坩埚为再结晶氧化高频感应炉中进行，所用坩埚为再结晶氧化铝，所得铸件先车削铣去表面层，然后可进铝，所得铸件先车削铣去表面层，然后可进行冷锻或冷轧，其每次加工率为行冷锻或冷轧，其每次加工率为10%~15%，，两次退火间的加工量为两次退火间的加工量为80%~90%，中间退火，中间退火温度为温度为400oC，保温时间，保温时间10~20min在拉制线在拉制线材时，首次变形量为材时，首次变形量为5%~10%，为顺利拉制，为顺利拉制细铂丝，最后一次退火的线材尺寸应取直径细铂丝，最后一次退火的线材尺寸应取直径为为2mm2021/7/222021/7/224949 （（2）纯铂的用途）纯铂的用途 纯铂或足铂以及纯铂或足铂以及Pt950，，Pt900广泛应用于广泛应用于首饰、工艺品、医疗器械和现代工业领域，首饰、工艺品、医疗器械和现代工业领域，类似生产金的方式，把铂打成非常薄的叶片，类似生产金的方式，把铂打成非常薄的叶片，上面印上花字等图案可获得装饰效果，应用上面印上花字等图案可获得装饰效果，应用于建筑装饰。

用铂和铁的盐类处理制得的丰于建筑装饰用铂和铁的盐类处理制得的丰富多彩的铂类照相印刷纸比起银纸更为耐用富多彩的铂类照相印刷纸比起银纸更为耐用2021/7/222021/7/225050uu2.铂铂-钴合金钴合金 在温度高于在温度高于833oC时，铂与钴可形成无限时，铂与钴可形成无限固溶体，其晶体结构为面心立方在含钴为固溶体，其晶体结构为面心立方在含钴为63%时，液相线的温度最低，为时，液相线的温度最低，为1430oC成分为分为7%~30%Co的铂的铂-钴合金在高温缓慢冷却钴合金在高温缓慢冷却时会发生有序结构转变低时会发生有序结构转变低Co含量时，形成含量时，形成CoPt3，，Co含量增加时，则易形成含量增加时，则易形成CoPt中间中间相化合物，对合金的性能将产生一定的影响相化合物，对合金的性能将产生一定的影响2021/7/222021/7/225151 （（1）铂）铂-钴合金的力学性能钴合金的力学性能 铂铂-钴合金的密度随钴合金的密度随Co含量的增加而逐渐含量的增加而逐渐下降 铂铂-钴合金的硬度与热处理工艺存在密切钴合金的硬度与热处理工艺存在密切关系，在钴含量为关系，在钴含量为20%时，可获得最高硬度，时，可获得最高硬度，约约200kg/mm2，随，随Co含量的进一步增加，合含量的进一步增加，合金硬度有所下降，直至金硬度有所下降，直至60%Co以后，继续增以后，继续增加加Co含量，硬度又可逐渐提高，在含量，硬度又可逐渐提高，在78%Co含含量时，获得次高硬度。

量时，获得次高硬度2021/7/222021/7/225252 （（2）铂）铂-钴合金的工艺性能钴合金的工艺性能 熔炼铂熔炼铂-钴合金的原料，铂和钴的纯度须钴合金的原料，铂和钴的纯度须大于大于99.9%，粉料应经压结后使用原料及脱，粉料应经压结后使用原料及脱氧剂中的杂质含量应严格控制，特别是硫、氧剂中的杂质含量应严格控制，特别是硫、磷、碳、氧等元素，其总量应控制在磷、碳、氧等元素，其总量应控制在0.002%以下合金按铂以下合金按铂-钴的名义比例配料，考虑到钴的名义比例配料，考虑到 钴在熔炼过程的损失，需适当增加钴在熔炼过程的损失，需适当增加0.5%左右左右的余量，合金的熔炼用真空高频感应电炉的余量，合金的熔炼用真空高频感应电炉2021/7/222021/7/225353 若在大气中熔炼，在浇注前须脱氧处理，若在大气中熔炼，在浇注前须脱氧处理，坩埚为再结晶氧化铝制品，坩埚使用前，须坩埚为再结晶氧化铝制品，坩埚使用前，须在在800~900oC的高温下预热的高温下预热20min熔炼时，熔炼时，装料要求将钴装于坩埚的底部，上部装铂料，装料要求将钴装于坩埚的底部，上部装铂料，为充分排气，须重熔几次，最后加入为充分排气，须重熔几次，最后加入0.01%的的脱氧剂电解锰，随后浇于水冷铜模中。

脱氧剂电解锰，随后浇于水冷铜模中2021/7/222021/7/225454 铸锭在空气中加热到铸锭在空气中加热到1000~1200oC，保温，保温20min后进行热锻或热轧，变形终止温度为后进行热锻或热轧，变形终止温度为850oC热加工后，经热加工后，经1200oC退火退火10min后淬后淬火，然后清除表面氧化物，最后进行制作线火，然后清除表面氧化物，最后进行制作线材、板材或管材的冷加工冷加工时，每次材、板材或管材的冷加工冷加工时，每次加工变形量控制在加工变形量控制在5%~10%，两次退火间的，两次退火间的加工量可达加工量可达85%，中间退火温度为，中间退火温度为1200oC，，保温保温10min后淬水2021/7/222021/7/225555 （（3）铂）铂-钴合金的用途钴合金的用途 由于铂价格昂贵和稀少，铂由于铂价格昂贵和稀少，铂-钴合金在首钴合金在首饰业中的应用，已引起人们的注意在饰业中的应用，已引起人们的注意在Pt900的铂合金中常加入少量的钴元素，含有少量的铂合金中常加入少量的钴元素，含有少量Co的铂的铂-钴合金在钴合金在800oC以下缓慢冷却时会出以下缓慢冷却时会出现有序化转变，引起铂现有序化转变，引起铂-钴合金性能的改变，钴合金性能的改变，对首饰用含对首饰用含Co的的Pt900或其它材料带来不利影或其它材料带来不利影响。

响2021/7/222021/7/225656uu3.铂铂-铜合金铜合金 在首饰用在首饰用Pt900合金中常加入适量的铜形合金中常加入适量的铜形成铂成铂-铜合金，铂铜合金，铂-铜合金在高温下形成连续固铜合金在高温下形成连续固溶体在低温条件下，含铜大于溶体在低温条件下，含铜大于3%的铂的铂-铜铜合金即存在有序转变，产生的中间相有合金即存在有序转变，产生的中间相有Pt、、Cu、、Pt3Cu、、PtCu、、PtCu3等合金发生有序等合金发生有序化转变后，晶体结构发生从立方晶格转变为化转变后，晶体结构发生从立方晶格转变为菱面体晶格由于体积变化产生内应力，使菱面体晶格由于体积变化产生内应力，使合金产生显著强化合金产生显著强化2021/7/222021/7/225757 （（1）铂）铂-铜合金的力学性能铜合金的力学性能 铂铂-铜合金的力学性能与合金材料的晶粒铜合金的力学性能与合金材料的晶粒大小、加工变形量、热处理工艺等有关，退大小、加工变形量、热处理工艺等有关，退火温度愈高，合金晶粒火温度愈高，合金晶粒 愈大加工变形量愈愈大加工变形量愈大，合金晶粒愈小随着铜含量的增加，加大，合金晶粒愈小。

随着铜含量的增加，加工变形量可显著提高合金的硬度工变形量可显著提高合金的硬度2021/7/222021/7/225858 退火温度不宜过高，否则，合金的晶粒退火温度不宜过高，否则，合金的晶粒度较大，直接影响合金材料的性能加工率度较大，直接影响合金材料的性能加工率为为10%、退火温度为、退火温度为1150oC时，合金的晶粒时，合金的晶粒尺寸为尺寸为0.25mm以上随加工变形量的增加，以上随加工变形量的增加，合金晶粒因变形加工而碎化，使晶粒的有效合金晶粒因变形加工而碎化，使晶粒的有效尺寸变小退火温度愈高，合金晶粒长大的尺寸变小退火温度愈高，合金晶粒长大的驱动力愈大，晶粒愈大驱动力愈大，晶粒愈大2021/7/222021/7/225959 铂铂-铜合金在大气下加热时，应蒸发而引铜合金在大气下加热时，应蒸发而引起重量损失在起重量损失在600~900oC加热时，合金因吸加热时，合金因吸收氧气使合金增重温度高于收氧气使合金增重温度高于900oC时，因铂时，因铂的蒸发气化使铂的蒸发气化使铂-铜合金失重当温度达铜合金失重当温度达1500oC，加热时间，加热时间4h，失重已达，失重已达0.06g/dm2。

铂铂-铜合金材料最好在真空电阻炉中加热熔炼铜合金材料最好在真空电阻炉中加热熔炼或热处理或热处理2021/7/222021/7/226060 （（2）铂）铂-铜合金的工艺性能铜合金的工艺性能 铂铂-铜合金可用高频或中频感应炉加热，铜合金可用高频或中频感应炉加热，在氧化铝坩埚中熔炼，铸模用水冷铜模熔在氧化铝坩埚中熔炼，铸模用水冷铜模熔炼装料时应将铜料置于坩埚底部，上置铂料炼装料时应将铜料置于坩埚底部，上置铂料铸锭经铸锭经1100oC均匀化处理后用热轧开坯，其均匀化处理后用热轧开坯，其终轧温度不低于终轧温度不低于850oC，随后进行冷轧或冷拉，，随后进行冷轧或冷拉，每道加工变形量控制在每道加工变形量控制在10%左右，两次退火左右，两次退火间的加工量为间的加工量为75%~85%，中间退火温度为，中间退火温度为900oC，保温时间，保温时间10~20min，水淬冷却水淬冷却2021/7/222021/7/226161 （（3）铂）铂-铜合金的用途铜合金的用途 用于首饰、工艺品用的铂用于首饰、工艺品用的铂-铜合金，常加铜合金，常加入钴、镍、钯或其他金属元素，熔炼成入钴、镍、钯或其他金属元素，熔炼成Pt900或或Pt950等铂等铂-铜二元合金或三元合金。

珠宝业铜二元合金或三元合金珠宝业中使用最多的中使用最多的Pt900铂合金材料，常含铜铂合金材料，常含铜4%~6%左右2021/7/222021/7/226262uu4.铂铂-铱合金铱合金 在首饰贵金属材料中，有时遇到一些铂金在首饰贵金属材料中，有时遇到一些铂金属中含有少量金属铱元素，经熔炼后形成铂属中含有少量金属铱元素，经熔炼后形成铂-铱铱合金铂-铱合金的性能受冷加工变形、热处理铱合金的性能受冷加工变形、热处理工艺影响铂工艺影响铂-铱合金在高温时为连续固溶体，铱合金在高温时为连续固溶体，当含铱量超过原子比为当含铱量超过原子比为7%时，合金从高温冷时，合金从高温冷却至却至975~700oC时发生固相分解铂时发生固相分解铂-铱合金常铱合金常出现树枝晶，合金性能均匀性较差出现树枝晶，合金性能均匀性较差2021/7/222021/7/226363 （（1）铂）铂-铱合金的力学性能铱合金的力学性能 随铱含量的增加，铂随铱含量的增加，铂-铱合金的力学性能铱合金的力学性能可显著得到提高当含铱为可显著得到提高当含铱为30%时，合金的时，合金的抗拉强度和硬度可分别提高抗拉强度和硬度可分别提高4倍和倍和8倍。

冷加倍冷加工变形量对铂工变形量对铂-铱合金的硬度有明显影响铱铱合金的硬度有明显影响铱的加入会显著提高铂合金的抗化学腐蚀能力的加入会显著提高铂合金的抗化学腐蚀能力2021/7/222021/7/226464 铂铂-铱合金在熔炼时应注意其挥发性，铱铱合金在熔炼时应注意其挥发性，铱在空气中加热时的挥发损失比铂大许多倍，在空气中加热时的挥发损失比铂大许多倍，在在1227oC，铱的挥发性比铂大，铱的挥发性比铂大100倍含铱高倍含铱高于于5%的合金在空气中加热时就会氧化，在的合金在空气中加热时就会氧化，在700oC以上，会使合金表层变成蓝色在以上，会使合金表层变成蓝色在1200oC以上，蓝色表层会消失以上，蓝色表层会消失2021/7/222021/7/226565 （（2）铂）铂-铱合金的工艺性能铱合金的工艺性能 制备铂制备铂-铱合金的铂和铱的纯度要在铱合金的铂和铱的纯度要在99.9%以上，也可使用经过处理的铂以上，也可使用经过处理的铂-铱合金铱合金回炉料，按名义成分配料合金的熔炼在高回炉料，按名义成分配料合金的熔炼在高频或中频感应电炉中于真空或惰性气体（氩频或中频感应电炉中于真空或惰性气体（氩气）保护下进行。

坩埚一般用电融氧化锆材气）保护下进行坩埚一般用电融氧化锆材料，熔炼时，先将铂熔化，然后加入铱料，料，熔炼时，先将铂熔化，然后加入铱料，也可同时加入也可同时加入2021/7/222021/7/226666 为排除气体，提高铸锭质量，有时需要为排除气体，提高铸锭质量，有时需要重熔重熔1~2次合金的熔体控制在高于凝固点次合金的熔体控制在高于凝固点150~200oC时浇注于水冷铜模中铂时浇注于水冷铜模中铂-铱合金铱合金的加工性能随铱含量的增加而下降由于合的加工性能随铱含量的增加而下降由于合金内偏析和树枝晶的存在因此，所有合金金内偏析和树枝晶的存在因此，所有合金均须在均须在1000~1300oC进行热锻或热轧后才可进进行热锻或热轧后才可进行冷加工行冷加工2021/7/222021/7/226767 （（3）铂）铂-铱合金的用途铱合金的用途 铂铂-铱合金具有高硬度、高熔点和高的耐铱合金具有高硬度、高熔点和高的耐腐蚀性，在工业和牙科医学中得到广泛应用，腐蚀性，在工业和牙科医学中得到广泛应用，在首饰和工艺品中已有少量应用一些贵金在首饰和工艺品中已有少量应用一些贵金属回收料中含有铂、铱成分，若直接应用于属回收料中含有铂、铱成分，若直接应用于首饰品的制作，由于合金的熔点较高，给首首饰品的制作，由于合金的熔点较高，给首饰制作带来较大困难。

饰制作带来较大困难2021/7/222021/7/226868。