1、O型圈定义
O型圈(O-rings)是一种截面为圆形的橡胶密封圈,因其截面为O型,故称其为O型密封圈,也叫O型圈。开始出现在19世纪中叶,当时用它作蒸汽机汽缸的密封元件。
2、O型圈适用范围
O型密封圈适用于装在各种机械设备上,在规定的温度、压力、以及不同的液体和气体介质中,于静止或运动状态下起密封作用。在机床、船舶、汽车、航空航天设备、冶金机械、化工机械、工程机械、建筑机械、矿山机械、石油机械、塑料机械、农业机械、以及各类仪器仪表上,大量应用着各种类型的密封元件。
O型密封圈主要用于静密封和往复运动密封。用于旋转运动密封时,仅限于低速回转密封装置。O型密封圈一般安装在外圆或内圆上截面为矩形的沟槽内起密封作用。
O型密封圈在耐油、酸碱、磨、化学侵蚀等环境依然起到良好密封、减震作用。
因此,O型密封圈是液压与气压传动系统中使用最广泛的一种密封件。
3、O型圈的优势
O型密封圈与其他型式密封圈比较,具有以下优点:
(1)适合多种密封形式:静态密封、动态密封。
(2)适合各种用途材料,尺寸和沟槽都已标准化,互换性强。
(3)适合多种运动方式:旋转运动、轴向往复运动或组合运动(例如旋转往复组合运动)。
(4)适合多种不同的密封介质:油、水、气、化学介质或其它混合介质。
(5)通过选用合适的橡胶材料和适当的配方设计,实现对油、水、空气、煤气及各种化学介质有效的密封作用。温度使用范围广(-60℃~+220℃),固定使用时压力可达1500Kg/cm2(与补强环并用 )。
(6)设计简单,结构小巧,装拆方便
4、O形圈断面结构极其简单,且有自密封作用,密封性能可靠。
由于O形圈本身及安装部位结构都极其简单,且已形成标准化,因此安装更换都非常容易。
(1)材料品种多
可以根据不同的流体进行选择:有丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、硅橡胶(VMQ)、乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(BU)、聚四氟乙烯(PTFE)、天然橡胶(NR)等
(2)成本低廉
(3)动摩擦阻力比较小
二、O型圈的表示方法
1、GB/T342.1的表示方法
内径d1×线径d2 。
执行国标 GB3452.1
比如:O形圈 20*2.4,Ⅱ-2 GB1235-XX中,20代表大圈内径为20毫米,2.4代表胶圈的截面直径是2.4毫米,Ⅱ-2代表使用的橡胶种类,GB1235代表的是标准号,XX代表的是标准公布年代。
2、GB/T3452.1-2005的表示方法。
比如:O形圈 7.5×1.8-G-N ,
7.5——内径
1.8——断面直径
G——系列
N——等级
3、材料采用HG/T2579-2008的方法。
4、JB/T7757.2-2006机械密封用O形圈的表示方法。
比如:O形圈 7.5×1.8-G-N,
7.5——内径
1.8——断面直径
G——系列
N——等级
材料:P——丁腈橡胶,
E——三元乙丙橡胶等。
三、O型圈材质分类对照及优缺点:
1、天然橡胶 NR
(Natural Rubber) 由橡胶树采集胶乳制成,是异戊二烯的聚合物。具有很好的耐磨性、很高的d性、扯断强度及伸长率。在空气中易老化,遇热变黏,在矿物油或汽油中易膨胀和溶解,耐碱但不耐强酸。是制作胶带、胶管、胶鞋的原料,并适用于制作减震零件、在汽车刹车油、乙醇等带氢氧根的液体中使用的制品。
2、丁苯胶 SBR
(Styrene Butadiene Copolyme) 丁二烯与苯乙烯之共聚合物,与天然胶比较,质量均匀,异物少,但机械强度则较弱,可与天然胶掺合使用。
(1)优点:
• 低成本的非抗油性材质。
• 良好的抗水性,硬度 70 以下具良好d力。
• 高硬度时具较差的压缩歪。
• 可使用大部份中性的化学物质及干性、滋性的有机酮。
(2)缺点:
• 不建议使用强酸、臭氧、油类、油酯和脂肪及大部份的碳氢化合物之中。
• 广用于轮胎业、鞋业、布业及输送带行业等。
3、丁基橡胶 IIR
(Butyl Rubber) 为异丁烯与少量 isoprenes 聚合而成,保有少量不饱合基供加硫用,因甲基的立体障碍分子的运动比其它聚合物少,故气体透过性较少,对热、日光、臭氧之抵抗性大,电器绝缘性佳对极性溶剂如醇、酮、酯等抵抗大,一般使用温度范围为-54~110℃。
(1)优点:
• 对大部份一般气体具不渗透性。
• 对阳光及臭氧具良好的抵抗性。
• 可暴露于动物或植物油或是可氧化的化学物中。
(2)缺点:
• 不建议与石油溶剂,胶煤油和芳氢同时使用。
• 用于制作耐化学药品、真空设备的橡胶零件。
4、氢化丁睛胶 HNBR
(Hydrogenate Nitrile) 氢化丁睛胶为丁睛胶中经由氢化后去除部份双链,经氢化后其耐温性、耐候性比一般丁睛橡胶提高很多,耐油性与一般丁睛胶相近。一般使用温度范围为 -25~150℃。
(1)优点:
• 较丁睛胶拥有较佳的抗磨性。
• 具极佳的抗蚀、抗张、抗撕和压缩歪的特性。
• 在臭氧、阳光及其它的大气状况下具良好的抵抗性。
• 一般来说适用于洗衣或洗碗的清洗剂中。
(2)缺点:
• 不建议使用于醇类,酯类或是芳香族的溶液之中。
• 空调制冷业,广泛用于环保冷媒 R134a 系统中的密封件。
• 汽车发动机系统密封件。
5、乙丙胶 EPDM
(Ethylene propylene Rubber) 由乙烯及丙烯共聚合而成主链不合双链,因此耐热性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常优秀,但无法硫磺加硫。为解决此问题,在EP主链上导入少量有双链之第三成份而可硫磺加硫即成EPDM ,一般使用温度范围为-50~150℃。对极性溶剂如醇、酮、乙二醇及磷酸脂类液压油抵抗性极佳。
(1)优点:
• 具良好抗候性及抗臭氧性。
• 具极佳的抗水性及抗化学物。
• 可使用醇类及酮类。
• 耐高温蒸气,对气体具良好的不渗透性。
(2)缺点:
• 不建议用于食品用途或是暴露于芳香氢之中。
• 高温水蒸汽环境之密封件。
• 卫浴设备密封件或零件。
• 制动 ( 刹车 ) 系统中的橡胶零件。
• 散热器 ( 汽车水箱 ) 中的密封件。
6、丁睛胶 NBR
(Nitrile Rubber) 由丙烯睛与丁二烯共聚合而成,丙烯睛含量由18%~50% ,丙烯睛含量愈高,对石化油品碳氢燃料油之抵抗性愈好,但低温性能则变差,一般使用温度范围为 -25~100 ℃。丁睛胶为目前油封及O型圈最常用之橡胶之一。
(1)优点:
• 具良好的抗油、抗水、抗溶剂及抗高压油的特性。
• 具良好的压缩歪,抗磨及伸长力。
(2)缺点:
• 不适合用于极性溶剂之中,例如酮类、臭氧、硝基烃, MEK和氯仿。
• 用于制作燃油箱、润滑油箱以及在石油系液压油、汽油、水、硅润滑脂、硅油、二酯系润滑油、甘醇系液压油等流体介质中使用的橡胶零件,特别是密封零件。可说是目前用途最广、成本最低的橡胶密封件。
7、氯丁胶 CR
(Neoprene 、 Polychloroprene) 由氯丁烯单体聚合而成。硫化后的橡胶d性耐磨性好,不怕阳光的直接照射,有特别好的耐大气老化性能,不怕激烈的扭曲,不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷剂,耐稀酸、耐硅酯系润滑油,但不耐磷酸酯系液压油。在低温时易结晶、硬化,贮存稳定性差,在苯胺点低的矿物油中膨胀量大。一般使用温度范围为-50~150℃
(1)优点:
• d性良好及具良好的压缩变形。
• 配方内不含硫磺因此非常容易来制作。
• 具抗动物及植物油的特性。
• 不会因中性化学物,酯肪、油脂、多种油品,溶剂而影响物性。
• 具防燃特性。
(2)缺点:
• 不建议使用强酸、硝基烃、酯类、氯仿及酮类的化学物之中。
• 耐 R12 制冷剂的密封件。
• 家电用品上的橡胶零件或密封件。
• 适合用来制作各种直接接触大气、阳光、臭氧的零件。
• 适用于各种耐燃、耐化学腐蚀的橡胶制品。
8、氯磺化聚乙烯胶 CSM
(Hypalon 、 Polyethylene) 氯磺化聚乙烯为杜邦公司专利的合成橡胶。耐热性、耐候性、耐臭氧性均佳耐酸性也佳,常用于耐氧化性药品(硝酸、硫酸)之处,一般使用温度范围为 -45~120℃。
(1)优点:
• 对臭氧、氧化及火焰都有不错的抵抗性。
• 物性和氯丁胶相似且拥有较佳的抗酸性。
• 极佳的抗磨蚀性。
• 拥有和丁睛胶相同的低磨擦表面。
• 对于油剂及溶剂的抵抗性介于丁睛胶及氯丁胶之间。
• 建议使用水中来防渗漏。
(2)缺点:
• 不建议暴露于浓缩的氧化酸、硝基烃、酯类、酮类及芬香氢。
9、硅橡胶 SI
(Silicone Rubber) 硅胶主链由硅 (-si-o-si) 结合而成。具有极佳的耐热、耐寒、耐臭氧、耐大气老化。有很好的电绝缘性能。抗拉力强度较一般橡胶差且不具耐油性。
(1)优点:
• 经调制配方后抗张强度可达1500PSI及抗撕裂性可达88LBS
• d性良好及具有良好的压缩歪
• 对中性溶剂具有良好的抵抗性
• 具极佳的抗热性
• 具极佳的抗寒性
• 对于臭氧及氧化物的侵蚀具极佳的抵抗性
• 极佳的电绝缘性能
• 隔热、散热性佳
(2)缺点:
• 不建议使用于大部份浓缩的溶剂、油品、浓缩酸及经稀释后的氢氧化钠之中。
• 家用电器行业所使用的密封件或橡胶零件,如电热壶、电烫斗、微波炉内的橡胶零件。
• 电子行业的密封件或橡胶零件,如手机按键、DVD 内的减震垫、电缆线接头内的密封件等。
• 与人体有接触的各式用品上的密封件,如水壶、饮水机等。
10、硅氟橡胶 FLS
(Fluorinated Silicone Rubber) 硅氟橡胶为硅橡胶经氟化处理,其一般性能兼具有氟橡胶及硅橡胶的优点其耐油、耐溶剂、耐燃料油及耐高低温性均佳,一般使用温度为 -50~200℃。
(1)优点:
• 适用于特别用途,如要求能抗含氧的化学物、含芳香氢的溶剂及含氯的溶剂的侵蚀。
(2)缺点:
• 不建议暴露于煞车油,酮类及胼的溶液中。
• 太空机件上。
11、氟橡胶 FPM
(Fluoro Carbon Rubber) 分子内含氟之橡胶,依氟含量 ( 即单体构造 ) 而有各种类型。目前广用的六氟化系氟橡胶最早由杜邦公司以“Viton”商品名上市。耐高温性优于硅橡胶,有极佳的耐化学性、耐大部分油及溶剂(酮、酯类除外 )、耐候性及耐臭氧性耐寒性则较不良,一般使用温度范围为 -20~250℃。特殊配方可耐低温至 -40℃。
(1)优点:
• 可抗热至 250 ℃
• 对于大部份油品及溶剂都具有抵抗的能力,尤其是所有的酸类、脂族烃、芳香烃及动植物油
(2)缺点:
• 不建议使用于酮类,低分子量的酯类及含硝的混合物。
• 汽车、机车、柴油发动机及燃料系统。
• 化工厂的密封件。
12、全氟橡胶FFPM
(Perfluoroelastomer)
(1)优点:
• 最佳耐热特性
• 优异的抗化学特性
• 低Outgassing 特性
• 优异之抗Plasma特性
(2)缺点:
• 耐低温特性较差
• 原料价格较高
• 生产难度较高
• 全氟系列产品广泛地运用于半导体产业及信息相关产业所运用,运用范围包含薄膜制程中之PVC,CVD及蚀刻制程及各种高真空密封制程。
13、丙烯酸酯橡胶ACM
(Polyacrylate Rubber)由Alkyl Ester Acrylate 为主成份聚合而成之d性体,耐石化油、耐高温、耐候性均佳,在机械强度、压缩变形率及耐水性方面则较弱,比一般耐油胶稍差。一般使用温度范围为 -25~170℃。
(1)优点:
• 适用于汽车传动油之中
• 具良好的抗氧化及抗候性
• 具抗弯曲变型的功能
• 对油品有极佳的抵抗性
• 适用于汽车传动系统及动力方向盘之中
(2)缺点:
• 不适用于热水之中
• 不适用于煞车油之中
• 不具耐低温的功能
• 不适用于磷酸酯之中
• 汽车传动系统及动力系统密封件。
14、聚氨酯橡胶 PU
(Urethane Rubber) 聚氨酯橡胶机械物性相当好,高硬度、高d性、耐磨耗性均是其它橡胶类所难相比耐老化性、耐臭氧性、耐油性也相当好。一般使用温度范围为 -45~90℃。
(1)优点:
• 耐磨、耐高压
(2)缺点:
• 不耐高温
• 工业上耐高压、耐磨密封件,如液压缸密封件。
• 高压高荷电系统。
四、材料名称化学描述英文缩写英文别名
材料名称 化学描述 英文缩写 英文别名
丁腈胶丙烯腈-丁二烯橡胶NBRBuna-N
氢丁腈胶氢化丙烯腈-丁二烯橡胶HNBRHNBR
三元乙丙胶乙烯-丙烯-二烯橡胶EPDMEP,EPT,EPR
氯丁二烯氯丁二烯橡胶CRNeoprene
硅胶硅树脂橡胶WMQPVMQ
氟硅氧烷氟硅酮橡胶FVMQFVMQ
丙烯酸酯丙烯酸酯橡胶ACMACM
乙烯丙烯酸乙烯-丙烯酸橡胶AEMVamac
苯乙烯-丁二烯苯乙烯-丁二烯橡胶SBRSBR
聚亚安酯聚酯/聚醚氨酯AU/EuAU/EU
天然橡胶天然橡胶NRNR
苯乙烯-丁二烯苯乙烯-丁二烯橡胶SBRSBR
五、O形圈的使用温度表
基本性质NBRHNBREPDMFKMCRACMAEMSBRAU/EUVMQFVMQNR
高温(标准,ºF)212300300390250350300212212390400220
高温(特殊,ºF)250--------480--
低温(标准,ºF)-22-22-605-400-40-40-40-65-75-60
低温(特殊,ºF)-60-40--30--------
六、材料性能对比
1、O型圈材料的选择
用作O形圈的材料有丁腈橡胶、羧酸腈、氟橡胶、乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、氟硅橡胶、聚氨酯、氯醇橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、乙烯/乙丙酸橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、全氟橡胶等等。
同样一种橡胶由于配方的不同,性能指标也有较大的变化。所以在材料栏中简单地填写丁腈橡胶或丁腈-40是不准确的。用于O形圈的材料化工部有专门的标准,如:HG/T 2579、HG/T 2021、HG/T 2333、HG/T 3089、HB 5290等。HG/T 2579专门去掉了材料的具体类别,只给出了材料的一些性能指标。
2、O形圈硬度的选择是比较重要的。如某电站水泵水轮机硬度为70(Shore)密封圈,常常剥落,甚至横向切断,后采用85~90(Shore)的密封圈,效果理想。
3、硬度低、安装方便,但容易出现剥落、安装损伤、挤出甚至压力爆炸。硬度过高、安装不方便。
4、通常O形圈硬度40~90IRHD,但在使用中一般70IRHD是比较合适的,对于硅橡胶是例外,一般使用60 IRHD。
这个都是过渡期的啊...1.钪 拼音:kàng 繁体字:钪
部首:钅,部外笔画:4,总笔画:9 繁体部首:金,部外笔画:4,总笔画:12
五笔86:QYMN 五笔98:QYWN 仓颉:XCYHN
笔顺编号:311154135 四角号码:80717 UniCode:CJK 统一汉字 U+94AA
基本字义
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● 钪
元素性质数据(钪)
kàngㄎㄤˋ
◎ 一种金属元素,银白色,质软,易溶于酸。一般在空气中迅速氧化而失去光泽。主要存在于极稀少的钪钇石中。可用以制特种玻璃及轻质耐高温合金等。
汉英互译
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◎ 钪
Scandium(Sc)
English
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用途◎ scandium
详细字义
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◎ 钪
钪 kàng
〈名〉
一种白色的三价金属元素。原子序数21[scandium]——元素符号Sc
基本词义
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◎ 钪
钪 kàng
〈名〉
钪(Sc)
在元素化学里,有一系列性质非常接近的金属元素被称为稀土元素。这一系列中包括了十五个镧系元素--镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu);以及和这些同族而性质相似的两个更轻的元素:钪(Sc)和钇(Y)。这一系列元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的,\"土\"是当时对不溶于水的金属氧化物的统称,因此得名稀土(Rare earth)。在这十七个元素里面,钪的排位是最靠前的,原子序数只有21,不过就发现而言,钪比他在元素周期表上面的左邻右舍都要晚了差不多上百年,即使在稀土里面,钪的发现也不是较早的,排列在钇、铈、镧、铒、铽和镱后面,名列第七。作为最轻的先锋官,他的出场委实晚了一些。原因很简单,钪在地壳里的含量并不高,只有5*10-6,也就相当于每一吨地壳物质里面有5克(一小块德芙巧克力或者大白兔奶糖),不但和其他轻元素相比要低不少,在整个稀土元素中含量也仅属中等,大概只有他最富裕的兄弟铈的1/10。另外呢,稀土元素感觉很有点集体领导的意思,他们的矿藏仿佛是在开政治局会议一样,只要一开会,这一伙元素就往往要全部列席会议,这样一来,想从混生的矿藏中找到我们的钪,其实并不容易。不过虽然一直没被发现,这个元素的存在却已经有人作出过预言。在门捷列夫1869年给出的第一版元素周期表中,就赫然在钙的后面留有一个原子量45的空位。后来门捷列夫将钙之后的元素暂时���嗯穑¨ka-Boron),并给出了这个元素的一些物理化学性质。不过这个预言就像放在漂流瓶中的信笺一样,暂时被汪洋的学术大海静静湮没了。
门捷列夫的预言没有得到人们的注意,但是在十九世纪晚期,对稀土元素的研究却成为了一股热潮。在钪发现之前一年,瑞士的马利纳克(de Marignac)从玫瑰红色的铒土中,通过局部分解硝酸盐的方式,得到了一种不同于铒土的白色氧化物,他将这种氧化物命名为镱土,这就是稀土元素发现里面的第六名。当时老马手头样品没多少了,就建议手头有充足铒土的科学家多制备一些镱土,以研究它的性质。当时瑞典乌泼撒拉大学的尼尔森手头正好有铒土的样品,他就想按照马利纳克的方法将铒土提纯,并精确测量铒和镱的原子量(因为他这个时候正在专注于精确测量稀土元素的物理与化学常数以期对元素周期律作出验证)。当他经过13次局部分解之后,得到了3.5g纯净的镱土。但是这时候奇怪的事情发生了,马利纳克给出的镱的原子量是172.5,而尼尔森得到的则只有167.46。尼尔森敏锐地意识到这里面有可能是什么轻质的元素鱼目混珠进去,才让这个原子量的测定不再准斤足两。于是他将得到的镱土又用相同的流程继续处理,最后当只剩下十分之一样品的时候,测得的原子量更是掉到了134.75;同时光谱中还发现了一些新的吸收线。尼尔森的判断是正确的,因此也就获得了给孩子起名的权利。他用他的故乡斯堪的纳维亚半岛给钪命名为Scandium。1879年,他正式公布了自己的研究结果,在他的论文中,还提到了钪盐和钪土的很多化学性质。不过在这篇论文中,他没有能给出钪的精确原子量,也还不确定钪在元素周期中的位置。
尼尔森的好友,也是同在乌泼撒拉大学任教的克利夫也在一起做这个工作。他从铒土出发,将铒土作为大量组分排除掉,再分出镱土和钪土之后,又从剩余物中找到了钬和铥这两个新的稀土元素。做为副产物,他提纯了钪土,并进一步了解了钪的物理和化学性质。这样一来,门捷列夫放出的漂流瓶沉睡了十年之后,终于被克利夫捞了起来,他认识到,钪,就是门捷列夫的类硼。我们来看看钪的一些化学性质和瓶中那张古旧的羊皮纸上写过的预言是否吻合吧。
Eka-Boron Scandium
原子量 44 45.1(克利夫,1879)
原子体积:(立方厘米/摩尔)15.0
地壳中含量:(ppm)16
元素在太阳中的含量:(ppm) 0.04
元素在海水中的含量:(ppm)
太平洋表面 0.00000035
44.955910(IUPAC,现代)
可以形成Eb2O3形式的化合物,其比重3.5,碱性强于氧化铝,弱于氧化钇和氧化镁;是否能与氯化铵反应还是疑问。钪土Sc2O3,其比重3.86,碱性强于氧化铝,弱于氧化钇和氧化镁,与氯化铵不反应。
盐类无色,与氢氧化钾和碳酸钠形成胶体沉淀,各种盐类均难以完好结晶。钪盐无色,与氢氧化钾和碳酸钠形成胶体沉淀,硫酸盐极难结晶。
碳酸盐不溶于水,可能形成碱式碳酸盐沉淀。碳酸钪不溶于水,并容易脱掉二氧化碳。
硫酸复盐可能不形成矾。 钪的硫酸复盐不成矾。
无水氯化物EbCl3挥发性低于氯化铝,比氯化镁更容易水解。 ScCl3升华温度850oC,AlCl3则为100oC,在水溶液中水解。
Eb不由光谱发现。 Sc不由光谱发现。
在那个不但对于元素的电子层结构一无所知(连电子都是1899年才发现的),甚至还有权威如杜马这样的化学家对原子论都持怀疑态度。能将一个未发现的元素的性质描述得如此精准,真是让读者后背泛起一层隐隐的凉意。
钪 门捷列夫 (1834-1907)
尼尔森 (1840-1899) 克利夫 (1840-1905)
2. 光明之子
在被发现后相当长一段时间里,因为难于制得,钪的用途一直没有表现出来。随着对稀土元素分离方法的日益改进,如今用于提纯钪的化合物,已经有了相当成熟的工艺流程。因为钪比起钇和镧系元素来,氢氧化物的碱性是最弱的,所以包含了钪的稀土元素混生矿,经过处理转入溶液后用氨处理时,氢氧化钪将首先析出,故应用\"分级沉淀\"法可比较容易地把它从稀土元素中分离出来。另一种方法是利用硝酸盐的分极分解进行分离,由于硝酸钪最容易分解,可以达到分离出钪的目的。另外,在铀、钍、钨、锡等矿藏中综合回收伴生的钪也是钪的重要来源之一。
黑稀金矿 独居石
加多林矿 褐帘石
获得了纯净的钪的化合物之后,将其转化为ScCl3,与KCl、LiCl共熔,用熔融的锌作为阴极进行电解,使钪就会在锌极上析出,然后将锌蒸去可以得到金属钪。这是一种轻质的银白色金属,化学性质也非常活泼,可以和热水反应生成氢气。所以图片中大家看到的金属钪被密封在瓶子里,用氩气加以保护,否则钪会很快生成一个暗黄色或者灰色的氧化层,失去那种闪亮的金属光泽。
比较有趣的是,钪的用途(作为主要工作物质,而不是用于掺杂的)都集中在很光明的方向,称他为光明之子也不为过。
钪的第一件法宝叫做钪钠灯,可以用来给千家万户带来光明。这是一种金属卤化物电光源:在灯泡中充入碘化钠和碘化钪,同时加入钪和钠箔,在高压放电时,钪离子和钠离子分别发出他们的特征发射波长的光,钠的谱线为589.0和589.6nm两条著名的黄色光线,而钪的谱线为361.3~424.7nm的一系列近紫外和蓝色光发射,因为互为补色,产生的总体光色就是白色光。正是由于钪钠灯具有发光效率高、光色好、节电、使用寿命长和破雾能力强等特点,使其可广泛用于电视摄像和广场、体育馆、马路照明, 被称为第三代光源。在中国这种灯还是作为新技术被逐渐推广的,而在一些发达国家,这种灯早在80年代初就被广泛使用了。钪的第二件法宝是太阳能光电池,可以将撒落地面的光明收集起来,变成推动人类社会的电力。在金属-绝缘体-半导体硅光电池和太阳能电池中,钪是最好的阻挡金属。他的第三件法宝叫做γ射线源,这个法宝自己就能大放光明,不过这种光亮我们肉眼接收不到,是高能的光子流。我们平常从矿物中提炼出来的是45Sc,这是钪的唯一一种天然同位素,每一个45Sc的原子核中有21个质子和24个中子。倘若我们像把猴子放到太上老君的炼丹炉中炼上七七四十九天一样将钪放在核反应堆中,让他吸收中子辐射,原子核中多一个中子的46Sc就诞生了。46Sc这种人工放射性同位素可以当作γ射线源或者示踪原子,还可以用来对恶性肿瘤进行放射治疗。还有像钇镓钪石榴石激光器,氟化钪玻璃红外光导纤维,电视机上钪涂层的阴极射线管之类的用途简直不知凡几,看来钪生来就和光明有缘呢。
3. 神奇的调料
上面说了钪的一些应用,不过,因为价格高昂,考虑到成本在工业产品里很少会用到很大数量钪和钪的化合物,都是像灯泡里那样薄薄的一层钪箔之类的用法。而在更多一些领域,钪和钪的化合物更是被作为神奇的调料使用,好像大厨手中的盐、糖或味精,只需要一星半点,就有画龙点睛的作用。
在无机化学里,掺杂是一个非常重要的手段。在一个作为基体的晶体结构中掺入少量的其他化合物,因为被掺杂物质在化学性质上和原有基体的不同,晶格结构会出现各种各样的变化和缺陷,从而或者提升原有基体的性质,或者增添原来不具有的活性。比如大家最耳熟能详的P型和N型半导体原料,就是分别在导通能力很差的单晶硅里面,添加了因为缺少价电子导致空穴的硼,和因为富余价电子而产生自由电子的磷获得的。我们的钪也是一个重要的掺杂原料,很多材料就是因为掺入了钪获得了意料之外的性质。
单质形式的钪,已经被大量应用于铝合金的掺杂。在铝中只要加入千分之几的钪就会生成Al3Sc新相,对铝合金起变质作用,使合金的结构和性能发生明显变化。加入0.2%~0.4%的Sc(这个比例也真的和家里炒菜放盐的比例差不多,只需要那么一点)可使合金的再结晶温度提高150~200℃,且高温强度、结构稳定性、焊接性能和抗腐蚀性能均明显提高,并可避免高温下长期工作时易产生的脆化现象。高强高韧铝合金、新型高强耐蚀可焊铝合金、新型高温铝合金、高强度抗中子辐照用铝合金等,在航天、航空、舰船、核反应堆以及轻型汽车和高速列车等方面具有非常诱人的开发前景。钪也是铁的优良改化剂,少量钪可显著提高铸铁的强度和硬度。另外,钪还可用作高温钨和铬合金的添加剂。当然,除了为他人做嫁衣裳之外,因为钪具有较高熔点,而其密度却和铝接近,也被应用在钪钛合金和钪镁合金这样的高熔点轻质合金上,但是这样的稀罕东西恐怕只有航天飞机和火箭上才舍得用了,要是拿来做自行车架子,这个价值摆出去恐怕一天能被偷上二三十次。
单质的钪一般应用于合金,而钪的氧化物也是物以类聚地在陶瓷材料上面起到了重要的作用。像可以用作固体氧化物燃料电池电极材料的四方相氧化锆陶瓷材料有一种很特别的性质,在这种电解质的电导会随着温度和环境中氧的浓度增高而增大。但是这种陶瓷材料的晶体结构本身不能稳定存在,不具有工业价值;必须要在其中掺杂一些能够将这种结构固定下来的物质才能够保持原有的性质。掺入6-10%的氧化钪就好像混凝土结构一样,让氧化锆能够稳定在四方形的晶格上。还有像给高强度,耐高温的工程陶瓷材料氮化硅做增密剂和稳定剂。氧化钪作为增密剂,可以在细小颗粒的边缘生成难熔相Sc2Si2O7,从而减小工程陶瓷的高温变形性,与添加其它氧化物相比能更好改善氮化硅的高温机械性能。在高温反应堆核燃料中UO2加入少量Sc2O3可避免因UO2向U3O8转化发生的晶格转变、体积增大和出现裂纹。
在有机化学上钪也并非默默无闻,不过在有机反应里面钪的作用虽然同样是一种调料,却和在无机材料里面用于掺杂不同,而是被作为催化剂使用。Sc2O3可用于乙醇或异丙醇脱水和脱氧、乙酸分解,由CO和H2制乙烯等等中。含Sc2O3的Pt-Al催化剂更是在石油化工中作为重油氢化提净,精炼流程的重要催化剂。而在诸如异丙苯催化裂化反应中,Sc-Y沸石催化剂比硅酸铝的活性大1000倍;和一些传统的催化剂比起来,钪催化剂的发展前景将是很光明的。
从尼尔森注意到原子量数据的亏欠到今天,钪进入人们的视野不过一百年二十多年,却差不多坐了一百年的冷板凳,直到上个世纪后期材料科学的蓬勃发展才给他带来了生机。到今天,连同钪在内的稀土元素都已经成为了材料科学中炙手可热的明星,在成千上万的体系中发挥着千变万化的作用,每天都在给我们的生活带来多一点的便利,创造的经济价值更是难以计量。按阴阳五行的说法,土生金,其信然乎?
附录:钪的性质
钙 - 钪 - 钛
钪
钇
元素周期表
总体特性
名称, 符号, 序号
钪、Sc、21
氧化态:
Main Sc+2, Sc+3
Other
电离能 (kJ /mol)
M - M+ 631
M+ - M2+ 1235
M2+ - M3+ 2389
M3+ - M4+ 7089
M4+ - M5+ 8844
M5+ - M6+ 10720
M6+ - M7+ 13320
M7+ - M8+ 15310
M8+ - M9+ 17369
M9+ - M10+ 21740
晶胞参数:
a = 330.9 pm
b = 330.9 pm
c = 527.33 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
系列 过渡金属
族, 周期, 元素分区
3族, 4, d
密度、硬度
2985kg/m3、无数据
颜色和外表
银白色
地壳含量
5×10-4 %
原子属性
原子量
44.955910 原子量单位
原子半径(计算值)
160(184)pm
共价半径
144 pm
范德华半径
无数据
价电子排布
[氩]3d14s2
晶体结构:晶胞为六方晶胞。
电子在每能级的排布
2,8,9,2
氧化价(氧化物)
3(弱碱性)
晶体结构
六角形
物理属性
物质状态
固态
熔点
1814 K(1541 °C)
沸点
3103 K(2830 °C)
摩尔体积
15.00×10-6m3/mol
汽化热
314.2 kJ/mol
熔化热
14.1 kJ/mol
蒸气压
22.1 帕(1812K)
声速
无数据(293.15K)
其他性质
电负性
1.36(鲍林标度)
比热
568 J/(kg·K)
电导率
1.77×106/(米欧姆)
热导率
15.8 W/(m·K)
第一电离能
633.1 kJ/mol
第二电离能 1235.0 kJ/mol
第三电离能 2388.6 kJ/mol
第四电离能 7090.6 kJ/mol
第五电离能 8843 kJ/mol
第六电离能 10679 kJ/mol
第七电离能 13310 kJ/mol
第八电离能 15250 kJ/mol
第九电离能 17370 kJ/mol
第十电离能 21726 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素
丰度
半衰期
衰变模式
衰变能量
MeV
衰变产物
45Sc 100 % 稳定
46Sc 人造
83.79天 β衰变
2.367 46Ti
钪在1879年被Lars Frederick Nilson发现,名称由scandinavia(斯堪的那维亚半岛)
我去...太多了...你去百度百科找...都有...
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