金合金的主要用途是什么？

金合金的主要用途是什么？~

工业用途由于黄金具有许多独一无二的完美特性，因此在许多行业中有着独特用途。例如，它有着极高的抗腐蚀性；有良好的导电性和导热性；金的原子核具有较大的捕获中子的有效截面，对红外线的反射能力接近 100％；在金的合金中具有各种触媒性质；有良好的工艺性，极易加工成超薄金箔、微米金丝和金粉；金很容易镀到其它金属和陶器及玻璃的表面上；在一定压力下金容易被熔焊和锻焊；金可制成超导体与有机金等。具体而言，黄金的工业用途有以下几种：
a. 仪器仪表制造业
科学技术的发展使人们对各种仪器仪表的要求越来越高，黄金在各种精密自动化仪器上的应用也越来越广泛。工业用测量及控制设备上广泛使用以脉冲变线位移和角位移的绕线，电位计占有重要位置，而电位质量是测量控制系统工作精度的决定性因素。这类设备往往需要在各种工业环境的不同温度下长期工作，因此金或其合金就成为了精密电位计的关键材料。
在测试技术中应用的精密电位计的某些部分材料有很高的比电阻，以及小到接近于零的电阻温度系数，以致电阻在工作时是常数 (保持常数的难度非常大)。金—钯—铬合金、金—钯—锰合金、金—钯—钒合金、金—钯—铁合金除能满足上述要求外，在加工的机械性能、热稳定性等各方面都达到了较好的水平。
工业上测量温度常采用热电偶和电阻温度计。热电偶是由两种不同成份的金属丝组成，由于测量点的冷端间的温度差引起能用毫伏计测量出的热电势，是基于温度的热电势的变化来测量温度的，因此对材料的热稳性要求非常严格。
b. 电子工业
可以说现代各项科学技术的发展都离不开电子工业，如电子信息、航空航天、仪器仪表、计算机、收音机、电视机、集成电路等都是电子工业飞跃发展的结果，而电子工业与黄金及其它贵金属的应用是密不可分的。电子元件所要求的稳定性、导电性、韧性、延展性等，黄金及其合金几乎都能达到。因此，黄金在电子工业上的用量占到了整个工业用金的70%左右，并且用量在逐年增长。
c. 宇航工业
金在宇航工业中的应用也在不断的发展和开拓中，其速度之快令人惊讶。金以它的抗腐性、抗热性，优良的导热、导电性．以及独特的化学性质在航空航天领域中占有着重要地位。金在宇航工业中的应用量大、范围广。从航天器、运载工具的制造到系统控制等，都离不开信息、测量、遥感、定位、计算机、摄影、仪表等各方面的器材，而其中成千上万的电子元件、仪表、特殊材料都离不开金。例如，各种航天仪表上镀金是为了防止太阳辐射。
d. 润滑材料
近几十年来，摩擦学的研究重点发生了明显转变，即从润滑和润滑系统转向材料科学和技术 (包括表面工程)的研究。随着现代工业技术的发展，特别是航天工业空间技术的发展，许多工况条件已经超出了润滑脂的使用极限。人们因此不得不去寻找新的润滑材料以适应更为复杂的工作环境，并为机械设备实现大型化、微型化、高速、重载和自动控制等创造有利条件。
包括中国在内的许多国家从上世纪五十年代就开始研究固体润滑材料，而金及其合金在固体润滑材科中占有着重要地位。固体润滑是用固体微粉、薄膜或复合材料代替润滑油脂，隔离相对运动的摩擦面以达到减摩和耐磨的目的。随着现代科学技术的进步，为解决高负荷、高真空、高低温、强辐射和强腐蚀等特殊工况下的机械润滑，固体润滑材料已从单一的微粉、黏结膜或单元的整体材料发展成为由多构成分组成的复合材料。
摩擦材料理论表明，表面能可以影响材料的表面流动压力。软金属黏着在基材表面上，只要有零点几个微米厚的膜就能起到润滑作用。当与对偶材料发生摩擦时，软金属膜便向对偶材料表面转移，形成转移膜使摩擦发生在软金属与转移膜之间。这种现象的原理是软金属的剪切强度低，而软金属与基材间的黏着度又大于软金属的极限剪切强度。金、银、锌等软金属的润滑作用就属于这种机理，而其中金是最佳的固体润滑软金属材料。
e. 化学工业
核化工和化学工业使用金的合金制作特种管、板、线等材料，以达到防腐蚀、防辐射、耐高温等要求。金—铂合金以其高耐蚀性和高强度而用于制作生产人造纤维的喷丝头；含3%钯的金合金以及含钯20%的金合金用在捕收铂的催化剂的生产上。一般认为，金是所有金属中活性最低的催化剂。金的催化活性低，是由d亚层电子全充满决定的。因此，金不能化学吸附小分子，也不能作催化剂。过去人们认为金及金的化合物催化作用的领域里是最没用的。但现在经过对金的研究、已经大大地改变了这一看法。研究结果表明，用附着在氧化铝或氧化硅载体上的高分散微粒金可对有机化学加氢的作用起到最好的催化作用，其机理是金的微粒在某些载体上金晶体变得电子不足，其性质与周期表中较前的元素相似；高分散的金微粒具有铂族元素的性质。研究证朋．在超真空下制得的金膜能有特殊的催化作用，并能使氢和氘交换。金还是碳氢化合物异构化与裂解化的催化剂，某些氧参与的反应用金也可以催化。如氧化丙烯成丙烯氢化物、氧化甲醇成甲醛系。另外，金也可以改善其它金属的催化性能。通常金能减缓催化，但能提高催化反应的专属性。如将金加到铂或铱催化剂表面上，可增强其选择性，催化异丁烷的异构化，这时能降低氢解反应进行。
f. 光学应用
金在光学方面有着独特性质。金能够吸收X射线，而含有其它元素的金合金能改变与波长有关的光学性质。光亮镀金作为航天器的稳控镀层，对于控制航天器内部仪器、部件的温度起着重要作用。这主要是因为金对宇宙间的红外线具有良好的散射和反射性，能够保护宇航员及设备不受宇宙射线的损害。
由于金能够改变金合金的波长，所以可改变各种金属元素的颜色。利用金的这一特性，通过某种涂层就能够达到光学的特殊要求。例如，用金来对某种玻璃做金属处理 (镀有0.13微米薄膜)所制造出的特种玻璃，可在炎热的夏季里将红外线反射回去，使室内保持凉爽。这种薄膜在反射光中呈褐色，而在入射光线中呈天蓝色。如果使电流通过这种玻璃，玻璃便会获得透明不污的性能。用金作成荧光粉 (ZnS：Cu+Zn；Au、AI)用于彩色显象管绿基色显示。这种粉末为淡黄绿色，在阴极射线或365nm紫外线激发下发黄绿色光。
g. 医学应用
金在医学上的应用可追溯到古代，人们一直认为服用金可以医治百病。公元13世纪，当时人们服用的“金饮料”被称为万能药。中国民间也有用金箔为小儿压惊的治疗方法；金还被广泛用作镶牙的材料。
金的一价巯基化合物 (金诺芬)主要用于治疗风湿性关节炎。硫代苹果酸金(J)“金药”在正常处治过程的治疗浓度范围内，对根治文原体（Mycoplanma）和利斯曼原虫病引起的病变有抗菌治疗效果。
金的放射性同位素在放射疗法中被广泛应用。金能以颗粒形式或胶体形式被放在照射区中。胶体金(198Au)用于放射治疗胸膜或腹膜的渗出物和膀胱癌，即用在需要不溶性放射药物均匀照射不规则的表面时；胶体金也被用于各种诊断目的，例如骨髓扫描或肝脏与肺脏造影，即将胶体金装满要研究的器官后，再用闪烁照相法进行观察；金箔用于烧伤皮肤的治疗；金蒸汽激光用于胃癌、肺癌的治疗。
在以人类健康为目的的医学生物研究中，金与其它贵金属元素因具有良好的化学稳定性、生物兼容性和力学性能，成为重要的人造器官材料和外科移植材料。用金及其它贵金属制造的微探针探索神经系统的奥秘已取得显著效果。如神经修复、心脏起搏器等都使用了金和贵金属以及它们的合金材料。

合金的性质和成分


将两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质叫做合金。合金比它的成分金属具有许多优良的物理、化学或机械加工性能。如硬铝（含2.2—4.9％Cu、0.2—1.8％Mg、0.3—0.9%Mn、少量的硅，其余是铝），有良好的机械性能、强度大又便于加工，而且密度小，可作轻型结构材料。目前世界各国生产的铝约有60％以上用于制造合金。铝的合金主要是在铝中加入铜、镁、锌、锰、硅等元素，有时还加入铬、钛、铍等元素。许多合金的熔点比它的成分金属的熔点要低。如铝硅合金（除铝外还含有4.0—13％的硅，0.2—1.5％的镁，0.5—8％的铜，0.1—0.9％的锰）的熔点比各成分金属的熔点都低。又如锡的熔点为231.9℃，铅的熔点为327.5℃，锡和铅按2∶1组成的合金熔点为180℃，比锡或铅的熔点都低，这种合金就是通常用的焊锡。又比如做保险丝材料的“伍德合金”，是锡、铋、镉、铅按1∶4∶1∶2质量比组成的合金，熔点仅67℃，比水的沸点还低。因此，当电路上电流过大、电线发热到70℃左右，保险丝即可熔化，自动切断电路，保证用电安全。现在使用相当广泛的高压锅易熔片，也是一种低熔点合金。当高压锅压力阀通路被堵，锅内压力增加，温度升高到熔片的熔点时，易熔片熔化通路打开，于是锅内减压、降温、从而保证了使用安全。但是组成上述低熔点合金的成分金属的熔点都在二、三百度以上。

合金的硬度一般比组成合金的成分金属的硬度大。由铝或镁制成的轻合金往往比铝或镁的硬度要大得多。有时制成合金后，其硬度增大的程度是惊人的，例如在铜里加入1％的铍制成的铜合金，其硬度要比纯铜大7倍！

合金可以分为三种类型：

（1）金属固溶体：这是一种金属均匀地分布在另一种金属内形成的复合体，是固态溶液。固溶体只有一种晶格类型。像黄铜（67%Cu，33%Zn）、银与金的合金都是金属固溶体。

（2）金属互化物：金属与金属之间生成的化合物。其组成有的是固定不变的，如铜化锌（ZnCu）、碳化铁（Fe3C）等；有的是可变的，如铜锡合金就有Cu5Sn、Cu31Sn8、Cu3Sn等多种不同组成。金属互化物不能用通常的化合价来解释。

（3）机械混合物：其晶体由两种或两种以上的晶体结构混合而成，每一小晶体中只有一种金属。同前两类合金不同，机械混合物的组成是非均一的。钢、生铁、青铜等属这一类合金。

从以上介绍可以看出，笼统地说合金是混合物或化合物都是不合适的。

3．金属的熔沸点高低、硬度、密度大小的比较规律

在金属晶体中，金属离子半径越小，阳离子电荷数越高，其金属键也就越强，金属的熔沸点也就越高，硬度、密度越大。

工业用途

由于黄金具有许多独一无二的完美特性，因此在许多行业中有着独特用途。例如，它有着极高的抗腐蚀性；有良好的导电性和导热性；金的原子核具有较大的捕获中子的有效截面，对红外线的反射能力接近 100％；在金的合金中具有各种触媒性质；有良好的工艺性，极易加工成超薄金箔、微米金丝和金粉；金很容易镀到其它金属和陶器及玻璃的表面上；在一定压力下金容易被熔焊和锻焊；金可制成超导体与有机金等。具体而言，黄金的工业用途有以下几种：

a. 仪器仪表制造业
科学技术的发展使人们对各种仪器仪表的要求越来越高，黄金在各种精密自动化仪器上的应用也越来越广泛。工业用测量及控制设备上广泛使用以脉冲变线位移和角位移的绕线，电位计占有重要位置，而电位质量是测量控制系统工作精度的决定性因素。这类设备往往需要在各种工业环境的不同温度下长期工作，因此金或其合金就成为了精密电位计的关键材料。
在测试技术中应用的精密电位计的某些部分材料有很高的比电阻，以及小到接近于零的电阻温度系数，以致电阻在工作时是常数 (保持常数的难度非常大)。金—钯—铬合金、金—钯—锰合金、金—钯—钒合金、金—钯—铁合金除能满足上述要求外，在加工的机械性能、热稳定性等各方面都达到了较好的水平。
工业上测量温度常采用热电偶和电阻温度计。热电偶是由两种不同成份的金属丝组成，由于测量点的冷端间的温度差引起能用毫伏计测量出的热电势，是基于温度的热电势的变化来测量温度的，因此对材料的热稳性要求非常严格。

b. 电子工业
可以说现代各项科学技术的发展都离不开电子工业，如电子信息、航空航天、仪器仪表、计算机、收音机、电视机、集成电路等都是电子工业飞跃发展的结果，而电子工业与黄金及其它贵金属的应用是密不可分的。电子元件所要求的稳定性、导电性、韧性、延展性等，黄金及其合金几乎都能达到。因此，黄金在电子工业上的用量占到了整个工业用金的70%左右，并且用量在逐年增长。

c. 宇航工业
金在宇航工业中的应用也在不断的发展和开拓中，其速度之快令人惊讶。金以它的抗腐性、抗热性，优良的导热、导电性．以及独特的化学性质在航空航天领域中占有着重要地位。金在宇航工业中的应用量大、范围广。从航天器、运载工具的制造到系统控制等，都离不开信息、测量、遥感、定位、计算机、摄影、仪表等各方面的器材，而其中成千上万的电子元件、仪表、特殊材料都离不开金。例如，各种航天仪表上镀金是为了防止太阳辐射。

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