稀有金屬鉭和鈮在元素周期表中屬于同族元素,由于它們的物理和化學(xué)性質(zhì)很相似,而且又共同生長在同一個礦體內(nèi),因而被人們稱為金屬中的“孿生兄弟”。
鉭和鈮是英國化學(xué)家查爾斯·哈切特與瑞典化學(xué)家艾克貝格在1801年和1802年先后發(fā)現(xiàn)的。鉭鈮鐵礦是鉭和鈮的主要礦石,在鎢礦和某些稀土礦中也有少量的鉭和鈮存在。鉭卻呈銀白色,鈮的外表很象鋼。鉭和鈮都是高熔點金屬,它們的熔點分別為2996℃和2468℃。鉭和鈮的化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定,不僅不怕硝酸、鹽酸,也不怕王水。鉭富有延展性,可以拉成比頭發(fā)絲還要細的鉭絲,或者碾成比紙還要薄的鉭箔。鉭和鈮都具有抗壓、耐磨損的特性,也都是卓越的超導(dǎo)材料。
由于鉭和鈮具有上述種種優(yōu)異的性能,因而被廣泛用于各個領(lǐng)域。
鉭的表面能形成致密穩(wěn)定、介電強度高的無定形氧化膜,易于準確方便地控制電容器的陽極氧化工藝,同時鉭粉燒結(jié)塊可以在很小的體積內(nèi)獲得很大的表面積,因此鉭電容器體積小、容量大、漏電流低、使用壽命長、綜合性能優(yōu)異,是最優(yōu)秀的電容器,不僅在常規(guī)條件下比陶瓷、鋁、薄膜等其它電容器體積小、容量高、功能穩(wěn)定,而且能在許多為其它電容器所不能勝任的嚴峻條件下正常工作。由于鉭電容器具有其它諸多電容器不可比擬的優(yōu)異特性,在微電子科學(xué)和表面貼裝技術(shù)領(lǐng)域,幾乎無可等效替代的其它電容器與之競爭,因此60~65%的鉭以電容器級鉭粉和鉭絲的形式用于制作鉭電容器。鉭電容器已日益廣泛應(yīng)用于通訊(程控機、交換機、手機、傳呼機、傳真機、無繩電話)、計算機、汽車、家用和辦公用電器、儀器儀表、航天航空、國防軍工等領(lǐng)域.由于鈮與鉭是同屬一族的伴生金屬,性能上有許多相似之處,用于制作電容器性能僅次于鉭,其相對于鋁電容器,具有比容高、等效串聯(lián)電阻低、易于片式化等優(yōu)點,經(jīng)發(fā)展有可能替代鋁電容器的10%左右;鈮與鉭相比,制作電容器的主要缺點是漏電流大(一般是鉭的5~10倍)、擊穿電壓低(<10V)、工作溫度低(<105℃),不適合制作可靠性要求高和額定電壓高的電容器,但在低電壓(<10V)、大容量(>100μF)的范圍,鈮電容器有可能部分替代該檔次的鉭電容器。鈮電容器的開發(fā)利用,對鉭鈮行業(yè)來說是一件大好事,可以獲得新的發(fā)展機遇。
近十年來,我國鉭鈮冶煉與加工也取得了突破性的發(fā)展。各鉭鈮冶煉廠(院),加強了科研工作,進行了技術(shù)改造,不斷完善工藝和裝備,調(diào)整了產(chǎn)品結(jié)構(gòu),開發(fā)新產(chǎn)品,使產(chǎn)品質(zhì)量大大提高。寧夏東方有色金屬集團公司從1990年開始先后進行了鉭粉、鉭絲生產(chǎn)技術(shù)改造,引進了國外關(guān)鍵裝備,使鉭粉及鉭絲的生產(chǎn)技術(shù)大大提高了一步,鉭粉比容達到了12000~30000~50000~70000μFV/g,研制水平達150000μFV/g。鉭絲生產(chǎn)達到了直徑Φ0.3~0.17mm,研究水平已達到Φ0.10mm,我國的鉭粉、鉭絲質(zhì)量水平已達到了國際水平。
在冶金工業(yè)中,鈮主要用于制造耐高溫的合金鋼和提高鋼的強度。在冶煉碳素鋼時,只需添加萬分之幾的鈮,便可以使鋼的強度提高三分之一以L。用鈮和鉭與鎢、鋁、鎳、鈷、釩等一系列金屬合成的超級合金,是超音速噴氣式飛機、火箭和導(dǎo)彈等的良好結(jié)構(gòu)材料。
在機械工業(yè)中,用碳化鈮、碳化鉭等硬質(zhì)合金制造的刀具,能經(jīng)受近3000℃的高溫,其硬度可以與世界上最堅硬的物質(zhì)———金剛石相媲美。
在醫(yī)學(xué)上,鉭是理想的生物適應(yīng)性材料。它與人體的骨骼、肌肉組織以及液體直接接觸時,能夠與生物細胞相適應(yīng),具有極好的親和性,幾乎不對人體產(chǎn)生刺激和副作用。鉭不僅可用于制作治療骨折用的接骨板、螺釘、夾桿等,而且可以直接用鉭板、鉭片修補骨頭和用鉭條來代替因外傷而折斷的骨頭。鉭絲和鉭箔可以縫合神經(jīng)、肌健以及1.5毫米以上的血管,極細的鉭絲可以代替肌腱甚至神經(jīng)纖維。用鉭絲織成的鉭紗、鉭網(wǎng)可以用來修補肌肉組織。
bjszzjs.com
正中金屬手機網(wǎng)