第2章首饰贵金属材料的基本性质课件.ppt

1、第2章 首饰贵金属材料的基本性质一、贵金属材料的定义n贵金属主要指金、银和铂族金属（钌、铑、钯、锇、铱、铂）等8种金属元素。这些金属大多数拥有美丽的色泽，对化学药品的抵抗力相当大，在一般条件下不易引起化学反应。它们被用来制作珠宝和纪念品，而且还有广泛的工业用途。n贵金属在高科技产业中的作用巨大，被人们称为“现代工业维生素”和“现代新金属”。金属黑色金属：铁、锰、铬轻金属：铝、镁、钾、钠、锶等重金属：铜、铅、锌、镍、铋、镝、汞等稀有轻金属：锂、铍、铯、铷、钛等高熔点金属：钛、锆、钒、铌、钽、钼、 钨等分解金属：钾、铟、铊、锗、铪、铼等稀有金属：钪、钇、镧及镧系元素等 放射性金属：锕系元素（钍、钋

2、、铀等）贵金属：金、银、铂族 有色金属半金属：硅、硒、碲、硼等 贵金属：金（Au）、银（Ag）、铂（Pt）、钯（Pd）铑（Rh）、铱（Ir）、锇（Os）、钌（Ru）产量稀少，有相同的物理化学性质，是金属中的“贵族”铜族元素：金、银 位于元素周期表IB族铜下铂族元素：钌、铑、钯、铂、锇、铱 又称稀贵金属轻贵金属：钌、铑、钯、银 位于第五周期重贵金属：锇、铱、铂、金 位于第六周期贵金属材料的基本性质综述n贵金属材料的物理性质；n贵金属材料的力学性质；n贵金属材料的化学性质；第1节 贵金属材料的物理性质 1 .晶体结构 铑、钯、银、铱、铂、金为面心立方结构 钌、锇为密排六方结构 均为最紧密堆积，配位

3、数均为122 .光学性质 银为银白色、金为金黄色 钌为蓝白色、铑为银白色、钯为钢白色、锇为蓝白色、铱为白色、铂为锡白色 是很好的电镀材料和反光材料 可见光范围：390780nm3.贵金属的光学性质n贵金属由于抗化学腐蚀性和氧化性好，所以表面不生成氧化膜和腐蚀膜，保证了他们对光源反射的稳定性，因此常用铑、钯、银等贵金属材料作为首饰表面的电镀层；n银对可见光和红外光的反射率是所有金属中最高的，但是在接近紫外线区域，反射率出现明显下降，银呈现出银白色就是因为对可见光的反射率极高的缘故；n黄金对可见光中的橙黄光和红外线区域有很高的反射性，因此，黄金呈金黄色；n钌呈现蓝白色、铑呈银白色、钯呈钢白色、锇呈

4、现蓝白色、铱呈白色、铂呈锡白色。4.贵金属熔点与沸点 贵金属的熔点、沸点都较高。熔点从低至高的变化顺序为：银、金、钯、铂、铑、钌、铱、锇 贵金属的蒸汽压较低，不易挥发，但在有氧条件下加热易形成氧化物挥发 金是唯一在高温条件下不易氧化的贵金属 蒸汽压：指液体（或者固体）的表面存在这该物质的蒸汽，这些蒸汽对该物质表面产生的压强4. 吸气性 贵金属有吸附气体的性质a 锇、钌吸附少量的氢生成相应的化合物b 铂铑 吸附氢的数量与其分散程度有关c 钯能吸附相当自身2800倍体积的氢并形成和两种固溶体，密度、导电率及抗拉强度也相应降低，加热后又可释放氢气，钯还有允许氢透过的性质。铂黑：粉末状的铂海绵铂：为灰

5、黑色海绵状的物质，有较大的表面积第2节 贵金属材料的力学性能n退火定义 ： 将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。 n目的： 是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。退火工艺随目的之不同而有多种，如等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。 1.力学性质n1金属工具使用时因受热而失去原有的硬度。 n2把金属材料或工件加热到一定温度并持续一定时间后，使缓慢冷却。退火可以减低金属硬度和脆性，增加可

6、塑性。也叫焖火。目的 ： (1) 降低硬度，改善切削加工性； (2)消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向； (3)细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。 (4)均匀材料组织和成分，改善材料性能或为以后热处理做组织准备。 塑性变形：金属零件在外力作用下产生不可恢复的永久变形。弹性变形：材料在受到外力作用时产生变形或者尺寸的变化，而且能够恢复的变形 屈服：当应力超过弹性极限后，变形屈服强度：是材料屈服的临界应力值 抗拉强度：指材料在拉断前承受最大应力值 延伸率：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比 n维氏硬度:以49.03980.7N的负荷,将相对面夹角为136的方锥形金刚石压入器压材

7、料表面,保持规定时间后，测量压痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大小。n表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。（1）硬度： 银、金、铂、钯的硬度较低 钌、铑、锇、铱的硬度较高 金属的硬度受加工率和退火温度的影响，冷加工对贵金属的影响较大，开始加工阶段硬度提高很大，后来接近平缓。提高退火温度和延长保温时间，硬度降低 合金的加入，明显改善金属的硬度（2）强度和延伸率 对于贵金属来说强度越大，延伸率越低 银、金、铂、钯的强度较低，延伸率高 钌、铑、锇、铱的强度较高，延伸率低 提高退火温度和延长保温时间强度降低 提高温度，贵金属抗拉强度降低 冷加

8、工对贵金属的硬度影响较大，一般情况下，加工开始阶段对硬度的提高较大，随着加工率的增加，硬度增加趋于平缓；退火温度对贵金属的硬度和强度都有影响。提高退货温度和延长保温时间，贵金属硬度和强度降低，延伸率增加。提高温度，贵金属的抗拉强度降低。2 贵金属的弹性模量 弹性模量：材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比，其比例系数称弹性模量 弹性模量克视为衡量材料产生弹性变形的难易程度。 变形抗力值：塑性变形时，变形金属抵抗塑性变形的力称为变形抗力。 贵金属中金、银、铂、钯的弹性模量和变形抗力值较低，易于加工；而钌、铑、锇、铱的弹性模量和变形抗力值较高，加工困难。 随着温度的升高弹性模量下降，这是加工往往在

9、高温下进行的原因。第3节 贵金属的化学性质1 贵金属的氧化性质 钌、铑、钯、锇、铱、银在空气中灼烧形成各种组分的氧化物，但氧化物均不稳定，稳定温度范围较窄或有挥发性 铂族元素与氧亲和力较低 PtPdRhIrRuOs 铂只有粉末状可以和氧结合2 贵金属与无机酸、碱的反应（1）与无机酸的反应 贵金属的电离价位较高，这就决定了它们在常温下是很稳定的，不易与酸碱等活泼的非金属元素反应。a铂族元素 HCl：铂族元素不溶于 HNO3 ：除了钯，其余不溶 H2SO4 ：铂、铱、钯不反应 王水：铂、钯可溶；铑、铱、钌不溶 HCl+H2H2：可溶解铂、钯 铂族元素与酸的反应速度取绝于形态B 金 HCl、HNO3

10、、H2SO4不与金反应 金溶于HClHNO3和有氧化剂存在的HCl中， HCl与氧化剂混合产生新生态氯、对金属有强烈的腐蚀作用 常用氧化剂有：H2O2、KMnO4、 KClO4、 KNO3C 银 常温条件下与HNO3反应生成AgNO3,与浓H2SO4反应生成Ag2SO4，但与稀H2SO4和HCl不反应 （2）与碱的反应 一般的碱溶液对贵金属没有腐蚀作用，当通入氯气时，对贵金属有较强的腐蚀作用。贵金属与NaCl混合加热并通入氯气，可制成相应的氯化物。铂的氯化物在氯化温度超过650的条件下挥发。3 贵金属的氧化还原性质（1）铂 铂的常见价态为4价和2价，4价铂可被还原为2价铂或金属铂，2价铂可被氧

11、化为4价铂。（2）钯 钯的常见价态为2价和4价，4价钯在酸性介质中很不稳定，只有在强氧化剂条件下才稳定。2价和4价的钯都能被还原为金属。（3）铑 铑的常见价态为3价。3价的铑与强氧化剂反应生成一种蓝紫色的溶液，这是铑的高价化合物，但是高价化合物不稳定，可释放出氧。3价的铑还能被某些还原剂还原为金属。（4）金 金的常见价态是3价，金很难被氧化，所以3价金是一种很强的氧化剂，3价金很容易被还原为金属金，可还原3价金的物质较多（5）银 银的常见价态为1价，只有强氧化剂氧化时才能得到2价银，如臭氧和硝酸氨 4 贵金属的化合物和络合物 所有贵金属都有d-电子层结构，尤其是铂族金属，其4d（或5d）电子未

12、充满，给那些电子给予体的电子充填提供了空轨道，可形成分子杂化轨道，故能生成稳定的络合物。贵金属的卤化物中，氯化物和氯络化物是一种重要的化合物，它是制备多数贵金属标准溶液的主要形态，也是分析化学中常用的形态。贵金属的化合物和络合物是进行贵金属分析测试的主要物质。（1）铂的典型氯化物和氯络化物： PtCl2，PtCl4和PtCl62-、PtCl42-（2）钯的氯化物和氯络化物： PdCl，PdCl2，PdCl3，PdCl4 PdCl42-,PdCl62-（3）铑的氯化物和氯络化物 MRhCl6nH2O（4）金的氯化物和氯络化物 AuCl3是一种棕黄色的晶体 络化物为MAuCl4（5）银的卤化物 AgF，AgCl，AgBr，AgI;其中AgCl，AgBr，AgI具有感光特性，广泛用于感光材料/10/2932.