鉑金制 ppt課件

1、 鉑金制品工藝學 兵器裝備集團公司大規(guī)模培訓鉑族金屬的主要應用領域n 由于具有許多優(yōu)良的物理、化學、電學性質，使它在工業(yè)領域上應用越來越多，涉及范圍越來越廣，具有“工業(yè)維他命之稱。同時，鉑族金屬對新技術的開展起著越來越大的作用，被許多國家列為戰(zhàn)略物資。隨著人們生活水平定額提高，鉑作為一種裝飾品和保值物品，也越來越被人們重視。隨著科學技術的開展，鉑族金屬廣泛地應用于航空、航天、航海、導彈、火箭、原子能、微電子技術、精密儀器儀表、化學化工、石油化工、玻璃纖維、汽車尾氣凈化、醫(yī)學以及冶金工業(yè)各個領域。第二章鉑族金屬的物理化學性質n了解：鉑族金屬在周期表中的位置。n識記：鉑族金屬的物理化學性質。n理解

2、：鉑族金屬對酸和其他試劑的作用、氧化復原性質以及重要化合物的性質。n應用：鉑的一些合金的性質。鉑族金屬的物理特性n n鉑族金屬包括鉑Pt,鈀Pd,銠Rh,銥(Ir),鋨Os、釕Ru六個元素位于元素周期表中第副族。n它們具有類似的性質：密度大、熔點高、沸點高、強度高、耐腐蝕、良好的催化活性和電熱性。n在高溫下碳能溶于鉑。低溫時，碳又局部地析出，使鉑變脆。所以鉑不能在熔融狀態(tài)與碳接觸，也不能在復原性氣氛下加熱。n鋨、釕和銠的特點是硬度高并且脆，故能研磨成細粉末，它們都很難機械加工。鉑和鈀具有延展性，可以輾制和拉絲。 n鉑族金屬的特殊性質是其外表具有吸附氣體特別是氫氣的性能，呈粉末和膠體狀態(tài)時其吸附

3、能力大為增強。鈀對氫的吸附能力最強。鉑族金屬的化學性質n鉑族金屬電離電位很高，在常溫下對許多化學試劑如酸、堿和最活潑的非金屬有很高的抗腐蝕能力。但在一定條件下，它們可與酸、堿、氧和鹵素反響。n鉑族金屬在熱處理過程中被鈍化，這是由于在金屬外表形成一層穩(wěn)定的氧化薄膜。n以金屬細粉鉑黑形式存在的鉑族金屬最容易溶解。海綿狀和粉末狀的鉑族金屬不易溶解，致密狀態(tài)的金屬更難溶。n鉑族金屬有一種特殊的性質：當它們與比較活潑的金屬熔融成合金時，就有可能用無機酸溶解。容易與鉑族金屬形成合金的金屬有鉛、錫、鉍和鋅。鉑族金屬對酸和其他試劑的作用n鉑：抗酸、堿的腐蝕性能良好，致密狀的鉑不與單獨的無機酸起作用，熔融狀態(tài)的

4、碳酸鹽、硫酸鹽和鹵化物對它略起作用。鉑溶于王水 。n鈀：金屬鈀可溶解于硝酸中，在同發(fā)煙硝酸作用時生成Pd (NO3)2。 n銠：致密的金屬銠在酸中幾乎不溶解。極細粉末狀的銠能緩慢溶解在沸硫酸或王水中。 n銥：銥不溶于酸。n釕：金屬釕不溶解于酸和王水 n鋨：致密狀態(tài)的鋨不溶解在酸和王水中 鉑族金屬的氧化復原性質n以鉑為根底的合金，即使添加的合金元素容易揮發(fā)，它們的熔煉，通常還是在大氣下，采用高頻或中頻感應加熱，假設采用真空或惰性氣氛保護那么更好。坩堝材料用得多的是氧化鎂、氧化鋯；也有用氧化鋁的。鑄模那么以水冷銅模為好。 n鉑及一系列鉑銠合金具有穩(wěn)定而優(yōu)良的熱電性能，并有良好的高溫抗氧化性能和化學

5、穩(wěn)定性，是精確測溫的優(yōu)良材料。第三章鉑族金屬的精制、再生回收及其化合物n了解：鉑族金屬再生的概述，二次資源的分類、廢料取樣的方法。n識記：二次資源的概念。n理解：鉑與鈀、銠、銥的別離，鉑精煉方法、鈀精煉方法和銠的精煉方法。n應用：從廢液中回收鉑族金屬；廢催化劑的再生；鉑、銠、鈀化合物的制備方法。鉑族金屬的精煉概念n精煉：從各種含貴金屬的原料礦石，有色冶金過程產出的中間產品，廢料等提取得到的貴金屬富集物可以是：單個或幾個貴金屬共存的粗金屬，貴金屬精礦，富貴金屬溶液等。各種提取過程盡管可以獲得單個粗金屬，但其純度一般都不能滿足現(xiàn)代工業(yè)，技術的需要，而必須進一步處理，以獲得符合各種不同要求和純度的單

6、一貴金屬，此過程即稱為精煉。n貴金屬精練包括別離和提純兩個過程。 鉑族金屬的別離 n鉑與鈀、銠、銥的別離 n 生產中主要采用沉淀法、水解法和萃取法使鉑與其他鉑族金屬別離。n鈀與其他鉑族金屬的別離n 實現(xiàn)鈀與鉑族金屬的別離，除萃取法外，還有黃藥沉淀法 、無水二氯化鈀法 、氨水絡合法 、硫化鈉沉淀法 。n銠、銥的相互別離n 硫酸氫鈉鉀熔融法、復原及沉淀法 、萃取法 n 鉑族金屬的精煉 n鉑精煉方法主要有氯化銨反復沉淀法和氧化水解法。其它還有載體水解法 、陽離子樹脂交換除賤金屬、熔鹽電解法、羰基鉑法等。 n鈀精煉方法主要有氯鈀酸銨沉淀法及氨絡合法、聯(lián)合法。n精煉過程包括純銠化合物制備和制取純金屬兩個

7、階段。n 純化合物制備主要有亞硝酸鈉絡合、氨絡合、亞硫酸銨絡合、萃取和離子交換等方法，有時須多種方法聯(lián)用才能制備較高純度的純銠化合物。 n 金屬制備常用煅燒復原法和甲酸復原法從銠化合物或銠溶液中制備金屬銠。鉑族金屬再生n金屬再生就是將使用過的,或因破損、污染,不能繼續(xù)履行其職能“報廢的金屬設備或元件,采用各種經濟合理的手段制備成純度符合應用要求的純金屬的過程。n回收即是從品位較低的“廢物中獲取有價值金屬。n鉑族金屬的再生回收就是從含有鉑族金屬的廢料中提純金屬，循環(huán)利用。這是貴金屬冶金的一個重要組成局部，是鉑族金屬研究和生產的重要問題。廢催化劑的再生 n催化劑是鉑族金屬工業(yè)應用的主要用途之一。

8、我國隨著石油、化工、環(huán)保等工業(yè)的開展，鉑族金屬催化劑的用量不斷增加，廢催化劑已成為鉑族金屬重要的二次資源。n本節(jié)著重表達載體催化劑的回收。n 方法分為四個根本類型:n1)溶解載體，鉑族金屬留于不溶渣中得以回收；n2)使鉑溶解于酸溶液中，從溶液中回收；n3)使鉑揮發(fā)；n4)載體揮發(fā)。 硫酸溶解載體回收鉑族金屬的工藝方法 n 由于硫酸具有沸點高，揮發(fā)性小，與氧化鋁作用能力強等優(yōu)點，優(yōu)先選用作為強礦物酸使載體Al2O3轉為相應的鹽進入溶液，鉑族金屬留在不溶渣中到達別離的目的。其工藝方法詳述如下：n1硫酸濃度的影響及濃度范圍的選擇：實踐證實，硫酸濃度以2050%較適宜。n2硫酸溶解通常在常壓下于沸騰溫

9、度中進行。為減少溶液的揮發(fā)損失，保持溶液體積，一般采用回流。但為了強化溶解條件，也可采用加壓溶解，視具體情況而定。n(3)因硫酸對Al2O3的溶解能力較強，粒狀催化劑可不經破碎，直接進行溶解，便可到達好的效果?；蛘邔⒋呋瘎┯米詠硭蚝倭苛蛩岬南此M行濕磨，然后與過量2050%的濃硫酸混合，效果更好。n(4)硫酸溶解中，廢催化劑中的積炭的影響較大。不燒除積炭，會抑制鉑進入溶液，并對溶后物料的澄清有良好的促進作用。但因積炭及有機物的存在，在溶解量容易產生“暴溢，造成金屬損失。硫酸溶解載體回收鉑族金屬的工藝方法n(5)在常壓，敞口容器中進行為防止“暴溢，廢催但燒炭后物料硫酸溶解時，為防止鉑在溶液中

10、的損失，可以在溶解后向溶液參加HCOOH、HAC、鋁等復原劑，使進入溶液的鉑族金屬復原成金屬析出。也可向溶液中通入H2S使之呈硫化物沉淀。也可以用陰離子交換樹脂吸附回收。n(6)硫酸溶解富集法的優(yōu)點是硫酸沸點高，可以容許在較高的溫度常壓進行，操作條件較好，設備容易解決，溶Al2O3能力強，載體溶解較徹底，進入溶液的局部鉑可用加復原劑或通硫化氫等方法回收，從而富集收率高，精礦品位高(一般含1030%鉑)。因此為人們所廣泛采用。n(7) 硫酸溶解載體后，別離所得的渣為富鉑精礦(一般含10-30%鉑)，幾乎富集了催化劑中全部鉑。煅燒后，用王水或鹽酸加雙氧水溶解，使鉑族金屬轉入溶液后，便可用通常的別離

11、提純方法精制得純金屬。 從均相催化劑中回收鉑族金屬 n 除載體催化劑外，近年來，以有機膦化物為配位體的貴金屬絡合催化劑在均相催化劑反響中有了新的開展。n 從此類廢催化劑溶液中回收銠大致有如下方法：n1. 燃燒法：利用有機物的可燃性，將催化劑殘液與空氣混合進行完全燃燒，有機物那么生成CO2和水，銠以金屬固體顆粒析出，其它金屬那么生成相應的氧化物。n2.吸附法：將廢催化劑殘液用吸附劑可以處理，使銠或銠的絡合物吸附于吸附劑上，然后別離回收。n3.氧化分解法：其特點是利用氧化劑或氧的氧化作用,在適當?shù)臈l件下,使絡合催化劑破壞，銠呈Rh或固體顆粒從催化殘液中別離出來。 第四章 鉑及其合金的熔鑄、壓力加工

12、、熱處理工藝 n了解：鉑及其合金的各種性能及初加工的要求；各種性能的關系圖表。n識記：鑄錠的方法，鑄錠質量評價的內容；鍛造比，熱電偶測溫的根本原理、熱電偶的根本結構。n理解：熔煉鉑、銠、鈀金屬的坩堝的選擇；熔煉過程如何除氣與脫氧；熱處理的目的和方法；熱電偶回路的根本定律。n應用：鉑銠合金的熔煉與初加工工藝過程；鉑銠合金熱電偶的測溫范圍。鉑、銠、鈀貴金屬的熔鑄 n坩堝材料的選擇 n 通常選擇氧化物耐火材料的熔煉坩堝 n氧化鋁的化學穩(wěn)定性好，機械強度高、易于制造、價格低、在氧化性和復原性氣氛下都非常穩(wěn)定。n氧化鎂具有低的蒸汽壓和高的熱膨脹系數(shù)，熱穩(wěn)定性不良。但對于金屬幾熔渣有強的抗腐蝕能力，熔點高

13、。n氧化鋯熔點很高，化學穩(wěn)定性好，熱傳導性能差；有與氧化鈹、氧化釷類似的抗液體金屬腐蝕能力。鉑、銠、鈀貴金屬的熔鑄n合金的熔煉n鉑、銠、鈀貴金屬及其合金的熔煉要經過配料、熔化、去氣或脫氧、合金化、精煉等過程。n金屬熔體經合金化除氣、脫氧等精練步驟以后必須澆鑄成錠才能加工成材。因此，澆鑄溫度和速度、澆鑄模材質的選擇和模的尺寸及澆注方法是影響鑄錠質量的重要因素，這關系到鑄錠的組織、成分偏析、氣體和雜質分布，疏松和縮孔，影響半成品和成品的質量。鉑、銠、鈀貴金屬的熔鑄n生產中常用以下方法除氣：n1真空除氣是貴金屬及其合金熔煉時最主要的手段。一種溶解的氣體從固體或液體金屬向氣相轉移。氣體既可以通過熔融金

14、屬的自由外表，又可通過多孔的坩堝壁或爐襯釋放出來。n2冷凝除氣也是常用的方法。當金屬緩慢凝固時，析出的氣體將集中在剩余的液體中，這些剩余液體完全凝固時，過量的氣體排入氣相，然后快速熔化已凝固的金屬，減小吸氣時間，這樣反復屢次，可使熔融金屬溶解的氣體量減少。鉑、銠、鈀貴金屬及其合金的加工n鉑、銠、鈀貴金屬及其合金的半成品和制件，主要是采用壓力加工方法制成的，壓力加工方法是在金屬塑性允許的范圍內借助金屬的塑性變形，改變坯料的形狀和尺寸，以獲得所需要的產品。 n鉑的延展性好，容易加工。為了改善鑄錠質量和提高生產效率，常采用大加工率的熱鍛或熱軋開坯，總加工率可達80%以上。之后冷加工，道次加工率103

15、0%，兩次退火間的總加工率可達90%以上。 n鉑銠合金一般在大氣下用高頻或中頻感應爐、氧化鋁坩堝熔煉。含Rh20%以上的合金用氧化鋯坩堝。鑄模多采用水冷銅模。為保證鑄錠的均勻性，熔煉熱電偶級的鉑銠合金時，要精煉一定時間。為了減少鑄錠的含氣量，特別是熔煉高銠合金時，要用保護氣體進行保護。n鉑銠合金在高溫下為連續(xù)固溶體，一般易于加工，但隨銠含量的增加，合金的塑性降低。對于含銠量20%以下的合金，可全部采用冷加工。其道次加工率可為1015%，兩次退火間的總加工率可達8090%。對于含銠3040%的合金，鑄錠一般先用熱鍛或熱軋開坯。 鉑、銠、鈀貴金屬及其合金的熱處理和鍛造n熱處理熱處理n 熱處理工藝就

16、是將固態(tài)貴金熱處理工藝就是將固態(tài)貴金屬以一定的升溫速度加熱到既定溫屬以一定的升溫速度加熱到既定溫度，保溫一定時間，再以一定降溫度，保溫一定時間，再以一定降溫速度冷卻的工藝方法。速度冷卻的工藝方法。n 根據(jù)改善材料組織結構和性根據(jù)改善材料組織結構和性能的部位不同，可分為普通熱處理、能的部位不同，可分為普通熱處理、外表熱處理、化學熱處理三大類。外表熱處理、化學熱處理三大類。n 普通熱處理的主要目的是改善金普通熱處理的主要目的是改善金屬內部的組織結構和性能屬內部的組織結構和性能 ，提高制，提高制品質量，延長使用壽命。品質量，延長使用壽命。 n 貴金屬常用的熱處理方式是貴金屬常用的熱處理方式是普通熱處

17、理。普通熱處理。鍛造 n鍛造流線 鍛造時，金屬的脆性雜質被打碎，順著金屬的主要延長方向呈碎粒狀或鏈狀分布；塑性雜質隨著金屬變形，沿主要伸長方向帶狀分布。這種熱鍛后的金屬組織具有一定的方向性，通常稱為鍛造流線 。n鍛造比 鍛造生產中，金屬變形程度用鍛造比表示。鍛造比是指被鍛造件在變形前后的截面面積比、長度比或高度比，通常用符號y表示。當鍛造比y=2時，原始鑄態(tài)內部組織得到緊密化，鍛件各個方向的力學性能均有提高。 熱電偶材料n熱電偶測溫的根本原理是熱電效應。n 兩種不同的導體或半導體兩端接合組成回路，當兩個接合點的溫度不同時，會在回路內產生熱電勢，這一現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象，又叫塞貝克溫差效應。n熱電偶

18、回路的根本定律 n一均質回路定律：用一種均勻的金屬導體構成回路,單靠局部加熱(或冷卻)或改變其橫截面積的方法,絕不能在其中保持電流。n二中間金屬定律：如果回路的所有局部都處于同一均勻的溫度,那么由任何多種不同導體構成的回路中的熱電動勢之代數(shù)和為零n三中間溫度定律：假設兩種不同的金屬導體組成熱電偶，當其兩接點處在溫度，產生的熱電動勢為E1 ；而當兩接點的溫度處在T2和T3 時產生的熱電動勢為E2，那么當此熱電偶的兩接點的溫度處在T1和T3 時，起熱電動勢為E3應為E3= E1 + E2 n n 第五章第五章 鉑金制品的成型加工工藝鉑金制品的成型加工工藝n 鉑金制品成型加工是將鉑金素材加工成的板材

19、或鑄件，按用戶的需求加工制成或修理成鉑、鉑銠合金器皿和其他制品。 n 根本操作是：退火、下料、旋壓、彎曲成型、手工成型、矯正、管件成形、焊接等。在這些根本操作前，對鉑金素材加工成的板材或鑄件，都要先進行脫脂處理。 退火n 退火就是將半成品或毛料加熱到一定溫度，并在此溫度下保溫一定時間，然后在空氣中冷卻或以規(guī)定的速度冷卻，使其變軟的過程。所有的鉑金素材加工成的板材在進行機械加工和手工成型前都要進行退火。 n退火的目的 鉑金材料進行退火的目的是消除合金的晶內偏析，消除在壓力加工中產生的冷作硬化，使合金重新再結晶，恢復良好的塑性，使之繼續(xù)進行壓力加工。鉑金材料在進行退火后，減小了內應力，以減少變形和

20、內部開裂，并降低材料的硬度和強度，改善加工性能，提高材料的塑性和韌性，便于冷變形加工，同時改善材料在加工過程中造成的各種組織缺陷，可以引起重結晶以及促使獲得均勻的組織。n 加工鉑金制品的退火工藝主要有兩種方法，一是在退火爐中整體退火；二是用天然氣-氧燃燒器進行火焰退火。 下料方法 n 下料是指將原材料按需要利用切刀、火焰、光束或沖模刃口使材料產生別離成一定規(guī)格尺寸的毛料、毛坯件或半成品的加工方法。n 下料的方法很多，在加工中，對鉑金材料的下料主要有剪切、焊接機熔切、切管器、鈑金剪以及鋸切等方式進行。 旋壓n 旋壓是一種金屬回轉加工工藝。 n旋壓模具的結構和材料取決于零件的形狀、尺寸大小、材料及

21、生產數(shù)量等。n零件在旋壓過程中，材料變薄和冷作硬化程度比拉延時要大得多。因此，在旋壓過程中，要根據(jù)零件硬化程度進行中間退火。 n旋壓過程中，毛坯受旋棒的壓力，一方面產生塑性變形，使局部毛坯貼合模胎，另一方面產生彈性變形，使毛坯彎曲。在旋壓加工中，要防止毛坯起皺。矯正 n對幾何形狀不符合技術要求的產品或零部件進行一定的加工，使其發(fā)生一定程度的變形，從而到達技術要求所規(guī)定的正確幾何形狀，這一工藝過程稱為矯正。 n矯正的方法有：機械矯正、火焰矯正、手工矯正三種。 手工成型n放邊：指使零件某一邊變薄生長的方法來制造曲線彎邊的零件。 n收邊：指角形件某一邊材料被收縮，長度減少，厚度增大的方法來制造凸曲線

22、彎邊的零件。n拔緣：指在板料的邊緣，利用手工捶擊的方法彎曲成彎邊 。焊 接n鉑及鉑合金的焊接特點n 鉑及鉑合金在高溫下具有良好的抗氧化性能、焊接性，釬焊性很好。n 在高溫下，碳能熔于鉑，低溫時，碳又局部析出，使鉑變脆。所以鉑不能在熔融狀態(tài)下與碳接觸，也不能在復原氣氛中加熱，因此在焊接過程中必須防止鉑與碳的接觸。n 如在高真空、高溫下焊接時，應注意防止鉑與氧化鋁、氧化硅的接觸，鉑能使氧化物復原，并被鋁、硅所污染。焊接工藝n鉑及鉑合金可采用氣焊、氬弧焊、真空電子束焊、電阻焊等多種焊接方法。 n鎢極氬弧焊n 用鎢棒作為電極加上氬氣進行保護的焊接方法 。焊接時氬氣從焊槍的噴嘴中連續(xù)噴出，在電弧周圍形成

23、氣體保護層隔絕空氣，以防止其對鎢極、熔池及鄰近熱影響區(qū)的有害影響，從而獲得優(yōu)質的焊縫。n氣焊n 進行氣焊時連接部位被高溫氣體火焰加熱到熔化狀態(tài)氣焊時選用氫-氧焰，可不加焊劑，用鉑作為填充金屬，焊接效果較好。n等離子弧焊接n 等離子弧焊是借助水冷噴嘴對電弧的拘束作用，獲得較高能量密度的等離子弧進行焊接的方法。 等離子弧焊的特點是：等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強，易于控制，焊接質量高，焊縫深寬比大。這種焊接方式會形成 “小孔效應。 n鍛焊n 鍛焊時，首先把被焊接材料加熱到接近熔點的溫度但不能到達熔點，然后加壓來形成連接。焊接過程中的缺陷n焊接變形 工件焊后一般都會產生變形，產生變形的主

24、要原因是焊件不均勻地局部加熱和冷卻。 焊縫的外部缺陷 焊縫增高過強 焊縫過凹焊縫的外部缺陷焊縫的外部缺陷焊縫的內部缺陷焊接后熱處理的目的n消除焊接剩余應力，改善接頭組織和性能或使焊件到達要求的性能。n可采用固溶或中溫消除應力處理，某些焊件也可采用機械法消除應力錘擊、滾壓焊縫等。 第六章 鉑金器皿的生產及使用n了解：鉑金制品加工流程、鉑金的周轉。n識記：鉑金閃點、金屬腐蝕的定義及分類。n理解：鉑金加工特點、鉑金器皿的使用注意要點、鉑金器皿的損壞。n應用：鉑金器皿加工舉例。鉑金加工流程n從粗海綿鉑或廢的鉑金中提煉出純度達99.99以上的鉑金的一般工藝流程提純提純n制作鉑金板材的工藝流程熔軋加工熔軋加工n鉑金制品成型加工工藝流程成型組裝加工成型組裝加工 鉑金器皿的使用注意要點n作為鉑金器皿成品必須全部用清潔綢布或脫脂棉布沾少量乙醇擦拭干凈。n鉑金器皿搬運、存放要小心，以免碰擦它物造成鉑器損傷和變形，嚴防與污染物接觸。n鉑金器皿的材料、尺寸要配合嚴密，襯料要清潔，填料要磁選，要確保純潔。n投入鉑金器皿中的料要有清潔的盛放器皿，盛放器皿要有清潔的蓋子。投入料成份要嚴格測定，嚴防一切它物混入。當料中腐蝕鉑金的成份較大時，該料還需作粒度均勻細化處理。n鉑金器皿