銥:貴金屬中的平民英雄

王殿華

有媒體稱，一些不良商家利用銥20克黃金可以加工成25克。銥不僅和黃金的元素屬性較相像，而且價格低廉。如果在20克金飾中加入5克銥，不良商家可獲利1000元。

銥到底是種什么樣的金屬元素，人們可以利用銥來做什么呢？

貴金屬家族的重要成員

銥在元素周期表中是原子序數77、原子量為192.22的鉑系金屬元素。

1803年，法國化學家科勒·德斯科戈蒂等人對鉑系礦石溶于王水后的殘渣進行了研究。他們發現，殘渣中有兩種不同于鉑的新金屬存在，且都不溶于王水。1804年，法國化學家泰納爾發現并命名了這兩種元素，其中之一被命名為銥，元素符號定為Ir，這一詞來自希臘文，原意是“虹”。這可能是由于二氧化銥的水合物從溶液中析出沉淀時，顏色會隨著沉淀的情況而變為青、紫、深藍、黑等顏色。1813年，人們進行了銥的第一次熔化實驗；1860年，帝俄造幣廠用約8千克原生含銥材料和其他殘渣作原料進行熔煉，得到一個1.805千克重的銥錠。此后，人們為解決銥的加工問題開展了大量工作。

銥在地殼中的含量為千萬分之一，常與鉑系元素一起分散于沖積礦床和砂積礦床的各種礦石中。

鉑族金屬稀有而貴重，人們歷來重視對它們的回收利用。廢催化劑、廢電器元件、含鉑的殘破器皿、廢電鍍液、珠寶裝飾品廠的廢料等，都可用來回收鉑族金屬。在富含鉛、銠、銥、鋨、釕的殘渣中，經過一系列浸出、煅燒、熔融、蒸餾、溶解等方法，可獲得銥粉。

鉑族金屬和合金有很多重要的工業用途。過去主要是用來制造蒸餾釜，人們也曾用鉑銥合金制造標準的米尺和砝碼。19世紀中葉，俄國曾制造鉑銥合金的金幣，并在市場上流通。目前，鉑族金屬及其合金的主要用途為制造催化劑。鉑銥、鉑銠、鉑鈀合金有很高的抗電弧燒損能力，被用作電接點合金。

貴而不嬌的多功能金屬

盡管銥是一種稀有的貴金屬材料，但它貴而不嬌。銥的密度22.65克/立方厘米，是已知元素中密度最大的。銥有很高的熔點（2454℃），因此銥制品可以在高溫下使用（使用溫度范圍為21～2200℃）；但它在低溫時的塑性很差。銥還是最耐腐蝕的金屬，一般的腐蝕劑都不能腐蝕銥。致密態銥不溶于所有無機酸，也不被其他金屬熔體浸蝕，例如熔化的鉛、鋅、鎳、鐵、金等，能耐許多熔融試劑和高溫硅酸鹽的浸蝕。像其他鉑族金屬合金一樣，銥合金能牢固吸附有機物，可作催化劑材料。

由于具有極高的熔點和超強的抗腐蝕性，銥在航天、制藥和汽車等行業中得到廣泛使用。

雖然高熔點、高穩定性使銥在很多特殊場合具有重要用途；但銥的脆性和高溫損耗在一定程度上限制了它的應用。銥的最早應用是作為筆尖材料，后來，又應用在注射針頭、天平刀刃、羅盤支架、電觸頭等方面。鉑銥合金制造的實驗器皿，如坩堝、電極、電阻絲等，是化學實驗室的必備物。銥坩堝可用于生長難熔氧化物晶體，這種坩堝能在2100～2200℃下工作數千小時。銥的高溫抗氧化性和熱電性能使銥／銥銠熱電偶成為唯一能在大氣中測量達2100℃高溫的貴金屬測溫材料。銥可用作放射性熱源的容器材料。陽極氧化銥膜是一種有前途的電顯色材料。Ir192是γ射線源，可用于無損探傷和放射化學治療。

銥合金的特殊用途

銥合金是以銥為基體含有其他組元的合金。多數銥合金很脆，難于加工，這限制了它的應用。在生產上，人們使用少量鎢或鉿來改善銥的加工性能；摻入極少量鋁、鐵、釷等，改善其沖擊韌性，這樣制成的銥合金具有高熔點和高溫強度，抗熱沖擊性能好，并在高溫下與石墨和二氧化钚（PuO2）相容，被選為航天和醫療用熱電裝置的核燃料容器材料。

靶材是高速荷能粒子轟擊的目標材料，用于高能激光武器中，不同功率密度、不同輸出波形、不同波長的激光與不同的靶材相互作用時，會產生不同的殺傷破壞效應。用作靶材的材料很多，有單質金屬靶、陶瓷靶、合金靶等，其中，合金靶材是比較常用的靶材，這里面就有銥錳靶，銥錸靶等。

用銥合金做的汽車火花塞由于電弧的強度高，溫度高，而且響應速度快，不容易積碳，所以能夠把電極做得比普通火花塞小很多。

下面介紹幾種重要的銥合金及其應用：

銥鎢合金：鎢的比重大、硬度大，導熱導電性能好、耐熱、耐磨、耐腐蝕、在高溫下具有低膨脹性和尺寸穩定性。在所有金屬中鎢的熔點最高（高達3380℃）、蒸汽壓最低、抗拉強度最高（1650℃時），且它的防腐性能非常好，大多數無機酸對它的侵蝕很小。因此鎢在制作重金屬合金時非常理想。銥本身即具有很高的熔點和化學穩定性，高溫耐腐蝕能力極高。鎢與銥制成的合金，其耐磨度、硬度、強度、耐熱度都得到了進一步提升。正是這些寶貴性能，使銥鎢合金成為當今高技術水晶玻璃工業中不可或缺的設備元件。

銥銠合金：銥銠合金是最重要的銥合金，它為連續固溶體（成分改變而結構及對稱性不變的合金），隨著銠含量的增加，其密度、硬度降低，壓力加工性能改善，抗高溫氧化能力增強。銥銠合金可作為熱電偶材料。

銥鈰合金：銥的逸出功（電子克服原子核的束縛，從材料表面逸出所需的最小能量）為5.4電子伏特，熱電子發射性差。加入稀土元素后可使銥的逸出功率降低到2.5～2.6電子伏特。例如，銥鈰合金兼具高溫強度和高發射能力，用這種合金制作的熱陽能獲得大的發射電流密度。

銥鋨合金：為包晶型合金，質地硬而脆，加工極為困難。含30%～70%鋨（原子分數）的銥鋨合金是非常好的陰極涂層材料。由于銥鋨合金很硬，它還可用于制作筆尖和軸尖材料。

摻雜銥粉冒充千足金

雖說銥是稀有的貴金屬，純度99.9%的金屬銥市場價格可達270元/克，但隨著人們加工提煉能力的提高和黃金價格上漲，銥的相對價值在下降。還有人在網上公開叫賣銥粉，并稱，將其按5%～30%的比例加入黃金中，可以增強黃金的硬度。銥粉價格最低只有98元/克，而黃金原料價格在每克390元左右。部分不良商家利用銥粉做成含銥黃金首飾，這種造假法僅憑人們看和摸、用試金石試甚至是測比重都很難識別，往往要經過用刀剖開黃金、高溫燒、化學制劑檢測等一些破壞性測試后才能令“假黃金”現出原形。

【責任編輯】趙菲