工业上常用的有色金属

14.2.3　工业上常用的有色金属

1）铝

铝的化学性质活泼，不能游离存在于自然界。因此工业纯铝中常含有钠、铜、铁、硅等杂质。铝含量在98%以上的铝叫纯铝；铝含量在98%以下、杂质含量在2%以上的铝叫粗铝；往铝中有目的地加入适量铜、镁、锰、锌等金属所得到的铝叫做铝合金。

（1）纯铝　又称熟铝、精铝，为银白色固体，较一般金属轻，其密度2.7，仅为铜的1/3。铝的导热、导电性能良好，导热能力约为铁的5倍，导电能力约为铜的62%。但当铝与铜的重量相同时，其导电能力约为铜的2倍。铝的硬度较小，抗拉强度仅为铜的1/5，延展性非常好。可塑性好，易于加工成型，受到冲击不易破裂。

纯铝在空气中能迅速氧化而在表面形成极薄而且十分致密的氧化铝薄膜，保护其内部免受大气中水分、有害气体及一般化学药品的侵蚀。但铝是两性元素，因此不耐酸碱腐蚀，尤其不耐碱，极稀薄的碱溶液也能使铝迅速受到破坏。纯铝主要用于制造锅、壶等用于加热的轻巧炊具，也可制作电线、电缆等电器用品以及铝箔、铝丝等材料。

（2）粗铝　又称生铝、铸铝。其性质硬脆，受延压易破裂，只能用翻砂法铸造蒸锅、炒锅、大盆等日用器皿。

（3）铝合金　其密度与纯铝相似，但强度很高，且有较好的耐腐蚀性和工艺性能。合金铝的种类有上百种，通常应用的有四、五十种，如含锰1.0%～1.6%的铝锰合金，除具有与纯铝相近的密度、导热性能等优点外，突出的优点是抗腐蚀性好，在10%盐酸中的耐腐蚀性是纯铝的10倍，在弱碱中的耐腐蚀性是纯铝的3倍，在食盐中的耐腐蚀性高于纯铝5～10倍，同时强度和硬度也相应提高。铝锰合金是目前用于制造铝制品的主要铝合金。

2）铜

（1）纯铜　纯铜通常称为紫铜，也称电解铜。它是具有延展性的韧性金属，具有优良的导电、导热性能和可塑性；在干燥空气中，受到表面形成的极薄氧化膜的保护，较耐氧化腐蚀；但在潮湿环境或污染的空气中则很快变暗，表面生成毒性极大的浅绿色铜化合物。纯铜广泛用于制造电线电缆和电器用品。

（2）铜合金

①黄铜：黄铜是铜和锌的合金，呈金黄色，有延展性，比纯铜坚固，耐腐蚀性和加工性能均好，且价格便宜。其用途广泛，如制作钟表零件、热交换器的管道等。黄铜粉可代替金粉，印制一般书籍精装本封面上的金字等。

②青铜：青铜是不含锌的铜合金，有锡青铜、铝青铜和硅青铜等。锡青铜是最古老的合金，耐腐蚀性、铸造性均好，其制品有古代的鼎、钟、铜像等，近代采用铸造成型法制造结构复杂的制品，如烛台、装饰艺术品、门拉手等。铝青铜色泽美观、价格便宜，应用更为广泛。

③白铜：白铜是铜和镍的合金。白铜呈银白色，耐腐蚀，机械性能好，美观，用于制作佩戴在身上的装饰品。具有特殊热电性能的铜镍合金，是优良的电工材料。

3）金

金在地壳中含量约占一百亿分之五，均以单质颗粒分散在岩石或岩石裂解的沙砾中，只要岩石中含有十万分之一或砂中含有千万分之三的金，就已具有开采价值，所以金得之不易，价格昂贵。

（1）金的性质　金富有延展性，可捶成厚度仅有五万分之一毫米的金箔。中国古老的捶金手艺能将50g黄金打成10cm见方的金箔2 500多张，而且每张都又匀又平，薄如蝉翼。1g金可制成长达4 000m的金丝。金很柔软，硬度为2.5（金刚石为10），能用指甲在其表面划出痕迹。纯金为黄色，密度大（19.3），熔点较高（1 063℃），导电、导热性能优良。其化学性质稳定，耐腐蚀，高温下也不被氧化，仅溶于王水和氰化物溶液。

（2）金的用途　金可用作电子计算机集成电路中的导线和微型电子触点。金的合金用作自来水笔的笔尖。颗粒极小的金粉掺到玻璃中（含金十万分之一至万分之三），可制得著名的红色玻璃——金红玻璃。金在民用中应用较多的是将具有一定纯度的金制成首饰，或用于制作镀金、包金、锻压金饰品、首饰。中国在清朝已能熟练采用金箔做包金首饰。

4）钛

钛是新颖的、性能出类拔萃的银白色轻金属，储存量在地壳金属元素中占第七位，均以化合态存在。由于冶炼提纯困难，到1910年才第一次制得纯净金属钛，1950年后才开始工业化生产，但成本较高，价格较贵。

（1）钛的特性和用途　钛的优良特性表现在密度小，硬度、强度高，耐高（低）温，无磁性，延展性好，抗蚀性强，有“记忆”性，具有与人体组织的相容性，被称为“亲生物金属”。

钛的密度仅为钢铁的1/2，而硬度似钢铁，比铝高出11倍，强度是铝的5倍，而且在500℃高温或-253℃低温下，仍能保持其很高的强度。钛的熔点高达1 668℃，比“不怕火”的黄金还高出约600℃。其常温下性质很稳定，在强酸、强碱、王水中都不被腐蚀，甚至在海水中浸泡几十年，仍能保持其金属光泽。它能被氢氟酸所溶解。

钛除用于制造飞机、舰船（可避免水雷追踪）外，还可用于制作罐头盒，以长久保持食品的色、香、味；用钛做成的太空棉服装轻薄保暖；在医疗中，钛可作为骨头、关节的代用品以及镶牙的种植体等等。

（2）钛的化合物

①钛金：通过改变氮化钛的晶体结构，可得到不同成色的黄金颜色，同时富有金属光泽，称之为“钛金”。钛金属于一种特殊陶瓷，有很高的化学稳定性，不易被酸、碱等腐蚀，对食品无污染，对人体健康无损害，可用作首饰、餐具、钟表、装饰材料等商品表面镀层材料。

通过真空镀膜机镀上千分之一毫米厚度的钛金，可使采用普通金属制作的戒指、项链、手镯等变成外观似黄金的首饰，镀钛制品高雅华贵，身价倍增。

②钛白：是二氧化钛的商品名称，为雪白色粉末，其优良的遮盖性和持久性使之成为最佳白色颜料，广泛用于制造白漆、白纸、白色或浅色的塑料和合成纤维。此外，钛化钡还是制造超声波仪器的重要原材料。