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作者:管理员    发布于:2023-11-10 05:31   文字:【】【】【

  首页@万尚娱乐@首页这是表示元素在地壳中相对丰度的图,其中钌、铑、钯、碲、铼、锇、铱、铂、金的稀有程度明显比其他元素高(就是图中黄的覆盖的那一堆金属和准金属),可以看到这些大部分都是铂族金属。

  一些人所说的钽、锆、铌这些本身并不稀有,在地壳中的相对丰度比银要高不少,并不能算是真正的稀有金属。

  至于钛这种,其在地球上的丰度远高过铜,接近铁铝镁这些大众金属,价格高是因为冶炼成本较高。

  除了稀有的特性外,首饰金属材料也需要有较高的耐腐蚀能力(日常使用环境下不会被明显腐蚀)、过得去的强度和硬度(强度硬度不能太差否则用一段时间就变形磨花了)。

  首饰金属材料也要好加工(金铂在稀有金属中做首饰较为普及很大程度是因为其易加工性),毕竟性能再好做不成首饰照样不行。

  钌属铂族金属,是耐腐蚀能力排名第二或者第三的金属(对各类酸的耐腐蚀能力极强,就是常温不耐次氯酸钠腐蚀),其价格在铂族金属里面第二便宜(大概117rmb每g)。

  前面这些优点让钌看起来做首饰似乎很不错,但是钌常温下退火态硬度很高,是铂族金属里面第二硬的,钌的退火态硬度在200-300HV之间,粉末烧结的钌硬度在300HV左右,电弧法熔炼的钌硬度在300-500HV左右。铂和钯的退火态硬度只有40-42HV,钌的硬度是它们的5-7倍,可见其加工难度。

  钌的脆性很大,即使加热到接近熔化(2310℃)依然是偏脆性的,非常难加工,无法像铂钯和金那样可以轻易冷轧、敲打、弯折和延展,在加工中机床振动或液压机冲击易导致钌破碎,钌制品基本上属于一次成型产品,成型后无法进行改动。

  铂族金属的脆-塑性转变温度。钌的脆-塑性转变温度很高,其常温下是脆性的,热加工需要升温到1000℃以上(即加工温度处在脆-塑性转变温度和再结晶温度之间)

  铂族金属的延伸率与温度的关系,可以看出室温下钌和铱延伸率都低于5%属于脆性金属,钌和铱都几乎无法冷加工只能热加工。

  现在常规的钌制品大部分只能用粉末冶金技术制造,而且钌加热到1900℃以上时会氧化失重生成有毒性的气体,熔炼和铸造需要惰性气体环境(需要特殊的熔炼设备无法像金铂那样在大气环境下熔炼)。由于上面这些缺点,现在基本上见不到用钌制作的首饰(加工成本过高)。

  当然因为钌本身比较便宜,即使加工难度过高,现在能见到少量钌首饰成品,不过单个钌戒指成品价格一般都在万元以上。钌过高的加工成本和较少的用途使其不适合作为投资用金属,买来玩可以,当投资就算了。

  铑属铂族金属,通常被用作白色18k金表面的电镀金属,也被用作各类催化剂。铑的耐腐蚀能力在铂族金属中排二或第三,极其耐腐蚀(跟钌铱一样常温不溶于王水)。

  铑对可见光的反射率是铂族金属中最高的,在贵金属中仅次于银,因此铑看起来比铂族金属中其他的银色金属都要亮,而且铑不会像银一样易和硫反应变色。要接近银的白亮且不易变色,铑是比较好的选择。

  铑的硬度比较高,退火态硬度为100-120HV,虽然明显不如铱钌锇,但相比金银铂钯还是硬的多,硬度是它们的3倍左右。但是铑不像铱钌锇那样极脆,室温下退火态大约有20%左右的延伸率,虽然不像金和铂那样加工性特别好但也可以进行冷加工。

  同时铑也像钌一样,加热到一定温度后会氧化失重,但铑的氧化失重比铱钌锇慢很多。

  跟钌锇这些金属比铑算是很好加工了,硬度没有特别高而且脆性也明显没有钌锇大,其在国外依然有成熟的首饰商品体系。

  铑最大的问题是,价格过高。其(我写这篇回答时)价格超过3000rmb每g,做首饰估计很少有人负担的起。

  锇属于铂族金属,在贵金属中退火态硬度最高,加工硬化率最大。锇退火态硬度可达300-670HV,是铂钯退火态硬度的7-15倍。锇也具有极高的耐磨能力,在金属中算是最顶尖的。

  锇即使加热到接近熔点(3050℃)依然呈现脆性,比钌铱更脆,其脆性已经跟陶瓷差不多了,锇制品不小心摔地上大概率会碎掉,同时锇的加工硬化率也是铂族金属中最高的。锇除了粉末冶金等极少数制造手段外基本上没其他制造方法,CNC或者车床加工因为过高的脆性都难以实现。

  锇粉在空气中会氧化生成有毒的四氧化锇气体,块状的锇500℃以上也会氧化生成有毒且易挥发的锇氧化物(常温的块状锇没有问题),比如锇熔珠打个孔都会散发有毒气体。由于上面这些硬伤,锇基本上没有做首饰的机会。

  铱也是铂族金属,其综合耐腐蚀能力位于金属顶峰,常温下几乎没有东西能腐蚀铱。

  锇室温怕浓硝酸、王水、氢碘酸、液溴、碘、次氯酸钠溶液、三氯化铁溶液,也怕熔融碱腐蚀。

  钯常温怕二亚硫酸、王水、浓硝酸、氢溴酸、氢碘酸、氯气、液溴、次氯酸钠溶液、氰化钾溶液、三氯化铁溶液,也怕熔融碱腐蚀。钯在铂族金属中综合耐腐蚀能力是最差的,和银一样怕硫化物,日常使用表面会变黑。

  当然铂族金属室温下都可抵抗36%浓度的盐酸,即使被人吃下去也不会与人体发生反应,耐腐蚀能力绝对是足够的。

  铱的硬度比较高,退火态硬度为210-240HV,明显高过金银铂钯铑等金属,也高过常见的pt950/900(pt900铂铱是130hv左右,pt900铂钌是180HV)以及18k金(18k的金银铜合金硬度大概120HV)等贵金属合金,不像前面那些金属容易加工。

  铱在常温下和钌一样是脆性金属,脆-塑性转变温度在600度左右。铱在1600℃以上才有较好的可塑性,铱首饰也只能一次成型加工,抛光后无法进行如改圈口等改动。

  铱的脆性部分原因在于其电子云性质相对于铜金这些韧性金属来说更接近于硅。铱的内聚能高且化学键具有方向性,其化学键介于金属键和共价键之间属于混合键型有点伪共价键的意思(钌和锇也和铱类似)。

  而且现在铱的价格在400/g以上(2021年铱已经涨到1000+/g),价格非常高。

  铱戒指成品价格极高,成品克价要远超过1000/g的原料价格,再结合22.57的高密度,单个铱戒指的价格高达2-3万。铱制首饰如此之高的价格和加工成本使其明显不适合投资用。

  铂族金属中,钯和铂这些是韧性金属,退火态硬度40-42HV,延伸率高加工硬化率低属于较易加工的类型,所以是大众化的首饰金属。

  铱和铑,这俩退火态硬度在100HV-240HV之间,硬度低一些且为韧性金属的铑在国外有成熟的首饰体系,硬度更高的铱只有极少数的首饰产品,没有成熟的首饰体系。

  钌和锇,硬度在300HV以上,过硬过脆,难以加工,以前曾经见过极少数钌首饰,但因为成本过高现在极少有人做。锇性质过硬过脆氧化物易气化还有毒性,我是从来没见过锇制首饰。

  铂族金属硬度越高,耐磨性就越好,钌铱这俩就不会像通常的金合金和铂合金那样拿布擦一下就满是毛痕,首饰能够保持较为长久的光亮。

  当然金属首饰硬度都低于石英(硬度1100-1200HV左右)哪怕是锇和钌也一样,高硬度的钌铱铼首饰也无法避免出现划痕。不过首饰硬度高了相同情况下划痕会更浅,也更难出现较深的划痕,所以相对于低硬度的首饰来说能保持长久的光亮。

  对于金属来说,退火态硬度、加工硬化率和脆性高了加工难度就会提高,铱钌做首饰要付出很高的加工成本。钌铱制品因为脆性基本上只能一次成型,失败率很高,同时因易氧化失重需要特殊的熔炼设备无法在大气环境下熔炼。

  因此钌铱首饰不适合买来当投资(前提是钌铱不涨价),且高加工难度会限制铱钌首饰成品的种类,没有金铂首饰外观那么多样。

  铂族金属基本上说完了,除了铂钯这些首饰常用的元素,铑钌铱都有做首饰的。虽然这些金属国内没有成熟的首饰体系,但毕竟还能见到首饰成品。锇则是因为过硬过脆加工时产生的粉末会释放有毒气体,现在应该还没有首饰成品。

  纯铼退火态硬度在真正的稀有金属里面应该仅次于锇,但是其有一定的韧性,是韧性金属,可以进行冷加工(不过因为高温氧化失重难以热加工,虽然可以在真空条件下热加工,但这样成本就太高了)。

  铼力学性能里最突出的是其在加工过程中产生异常高的加工硬化作用,其冷加工应变硬化系数在所有韧性金属里面最高。

  高加工硬化率有利于提高铼首饰的硬度,但加工时容易因为加工硬化导致铼表面硬度过高而开裂。冷轧的铼片的硬度可达584HV,CVD法制造的铼硬度可达608HV左右。铼价格相比铂族金属来说便宜很多,铼粉大约30-35rmb/g。不过铼的密度较高,等体积原材料成本价格比较接近铂族金属里面最便宜的钌。

  铼无论是高温还是低温强度都非常高,且高过所有的铂族金属。铼没有塑脆性转变温度,因而不像钌锇铱那样有明显的脆性。

  铼的综合耐腐蚀能力应该比大部分铂族金属要弱,不能抵抗硝酸和次氯酸以及过氧化氢还有氯气等的侵蚀,不过可以抵御常温下稀盐酸、硫酸、氢氟酸和王水等的腐蚀。铼的标准电极电势在氢后面所以有一定的耐腐蚀性能抗非氧化性酸。致密的铼块长时间放置在空气中不会/难以氧化变色,耐腐蚀能力做首饰是勉强足够了。不过有资料有说铼在潮湿空气中会氧化变色,具体严重程度我还不太清楚(也有资料称致密态的铼大气环境不会氧化变色)。

  铼现在也有人用来做戒指,自己买铼材料后车制/CNC也可以,就是这样材料损失比较多,克价格会超过500/g。

  铼的优势是高硬度与耐磨性,其有强于钌铱仅次于锇的高硬度与耐磨性却兼具韧性,高温低温强度都极高,综合力学性能算是稀有金属中最优秀的。铼首饰成品500—750HV之间的硬度是常见首饰用合金的3-5倍,纯金硬度的10-20倍,硬度甚至接近(或等同于)热处理后的马氏体刀具不锈钢,也高过钌和铱首饰的硬度,铼制饰品能保持较为长久的光亮。

  但铼做首饰的缺点是相对于部分铂族金属较低的耐腐蚀能力以及高加工成本(即首饰成品与铼原料差价较多),买来玩可以但拿来投资就算了。

  有些人可能担心铼的放射性,这里补充一下。天然铼有稳定同位素Re185(37.2%)和放射性同位素Re187(62.6%)。Re187半衰期为433亿年(数据来源为IAEA的核素导览)时间非常长,且贝塔衰变的电子能量特别低只有2.467KeV(对比一下碘131的贝塔衰变电子能量为970.8KeV)无法穿透皮肤,实际上对人没啥影响可以当成稳定核素看待。

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