14.2.3　工業(yè)上常用的有色金屬

1）鋁

鋁的化學性質活潑，不能游離存在于自然界。因此工業(yè)純鋁中常含有鈉、銅、鐵、硅等雜質。鋁含量在98%以上的鋁叫純鋁；鋁含量在98%以下、雜質含量在2%以上的鋁叫粗鋁；往鋁中有目的地加入適量銅、鎂、錳、鋅等金屬所得到的鋁叫做鋁合金。

（1）純鋁　又稱熟鋁、精鋁，為銀白色固體，較一般金屬輕，其密度2.7，僅為銅的1/3。鋁的導熱、導電性能良好，導熱能力約為鐵的5倍，導電能力約為銅的62%。但當鋁與銅的重量相同時，其導電能力約為銅的2倍。鋁的硬度較小，抗拉強度僅為銅的1/5，延展性非常好?？伤苄院?，易于加工成型，受到沖擊不易破裂。

純鋁在空氣中能迅速氧化而在表面形成極薄而且十分致密的氧化鋁薄膜，保護其內部免受大氣中水分、有害氣體及一般化學藥品的侵蝕。但鋁是兩性元素，因此不耐酸堿腐蝕，尤其不耐堿，極稀薄的堿溶液也能使鋁迅速受到破壞。純鋁主要用于制造鍋、壺等用于加熱的輕巧炊具，也可制作電線、電纜等電器用品以及鋁箔、鋁絲等材料。

（2）粗鋁　又稱生鋁、鑄鋁。其性質硬脆，受延壓易破裂，只能用翻砂法鑄造蒸鍋、炒鍋、大盆等日用器皿。

（3）鋁合金　其密度與純鋁相似，但強度很高，且有較好的耐腐蝕性和工藝性能。合金鋁的種類有上百種，通常應用的有四、五十種，如含錳1.0%～1.6%的鋁錳合金，除具有與純鋁相近的密度、導熱性能等優(yōu)點外，突出的優(yōu)點是抗腐蝕性好，在10%鹽酸中的耐腐蝕性是純鋁的10倍，在弱堿中的耐腐蝕性是純鋁的3倍，在食鹽中的耐腐蝕性高于純鋁5～10倍，同時強度和硬度也相應提高。鋁錳合金是目前用于制造鋁制品的主要鋁合金。

2）銅

（1）純銅　純銅通常稱為紫銅，也稱電解銅。它是具有延展性的韌性金屬，具有優(yōu)良的導電、導熱性能和可塑性；在干燥空氣中，受到表面形成的極薄氧化膜的保護，較耐氧化腐蝕；但在潮濕環(huán)境或污染的空氣中則很快變暗，表面生成毒性極大的淺綠色銅化合物。純銅廣泛用于制造電線電纜和電器用品。

（2）銅合金

①黃銅：黃銅是銅和鋅的合金，呈金黃色，有延展性，比純銅堅固，耐腐蝕性和加工性能均好，且價格便宜。其用途廣泛，如制作鐘表零件、熱交換器的管道等。黃銅粉可代替金粉，印制一般書籍精裝本封面上的金字等。

②青銅：青銅是不含鋅的銅合金，有錫青銅、鋁青銅和硅青銅等。錫青銅是最古老的合金，耐腐蝕性、鑄造性均好，其制品有古代的鼎、鐘、銅像等，近代采用鑄造成型法制造結構復雜的制品，如燭臺、裝飾藝術品、門拉手等。鋁青銅色澤美觀、價格便宜，應用更為廣泛。

③白銅：白銅是銅和鎳的合金。白銅呈銀白色，耐腐蝕，機械性能好，美觀，用于制作佩戴在身上的裝飾品。具有特殊熱電性能的銅鎳合金，是優(yōu)良的電工材料。

3）金

金在地殼中含量約占一百億分之五，均以單質顆粒分散在巖石或巖石裂解的沙礫中，只要巖石中含有十萬分之一或砂中含有千萬分之三的金，就已具有開采價值，所以金得之不易，價格昂貴。

（1）金的性質　金富有延展性，可捶成厚度僅有五萬分之一毫米的金箔。中國古老的捶金手藝能將50g黃金打成10cm見方的金箔2 500多張，而且每張都又勻又平，薄如蟬翼。1g金可制成長達4 000m的金絲。金很柔軟，硬度為2.5（金剛石為10），能用指甲在其表面劃出痕跡。純金為黃色，密度大（19.3），熔點較高（1 063℃），導電、導熱性能優(yōu)良。其化學性質穩(wěn)定，耐腐蝕，高溫下也不被氧化，僅溶于王水和氰化物溶液。

（2）金的用途　金可用作電子計算機集成電路中的導線和微型電子觸點。金的合金用作自來水筆的筆尖。顆粒極小的金粉摻到玻璃中（含金十萬分之一至萬分之三），可制得著名的紅色玻璃——金紅玻璃。金在民用中應用較多的是將具有一定純度的金制成首飾，或用于制作鍍金、包金、鍛壓金飾品、首飾。中國在清朝已能熟練采用金箔做包金首飾。

4）鈦

鈦是新穎的、性能出類拔萃的銀白色輕金屬，儲存量在地殼金屬元素中占第七位，均以化合態(tài)存在。由于冶煉提純困難，到1910年才第一次制得純凈金屬鈦，1950年后才開始工業(yè)化生產，但成本較高，價格較貴。

（1）鈦的特性和用途　鈦的優(yōu)良特性表現(xiàn)在密度小，硬度、強度高，耐高（低）溫，無磁性，延展性好，抗蝕性強，有“記憶”性，具有與人體組織的相容性，被稱為“親生物金屬”。

鈦的密度僅為鋼鐵的1/2，而硬度似鋼鐵，比鋁高出11倍，強度是鋁的5倍，而且在500℃高溫或-253℃低溫下，仍能保持其很高的強度。鈦的熔點高達1 668℃，比“不怕火”的黃金還高出約600℃。其常溫下性質很穩(wěn)定，在強酸、強堿、王水中都不被腐蝕，甚至在海水中浸泡幾十年，仍能保持其金屬光澤。它能被氫氟酸所溶解。

鈦除用于制造飛機、艦船（可避免水雷追蹤）外，還可用于制作罐頭盒，以長久保持食品的色、香、味；用鈦做成的太空棉服裝輕薄保暖；在醫(yī)療中，鈦可作為骨頭、關節(jié)的代用品以及鑲牙的種植體等等。

（2）鈦的化合物

①鈦金：通過改變氮化鈦的晶體結構，可得到不同成色的黃金顏色，同時富有金屬光澤，稱之為“鈦金”。鈦金屬于一種特殊陶瓷，有很高的化學穩(wěn)定性，不易被酸、堿等腐蝕，對食品無污染，對人體健康無損害，可用作首飾、餐具、鐘表、裝飾材料等商品表面鍍層材料。

通過真空鍍膜機鍍上千分之一毫米厚度的鈦金，可使采用普通金屬制作的戒指、項鏈、手鐲等變成外觀似黃金的首飾，鍍鈦制品高雅華貴，身價倍增。

②鈦白：是二氧化鈦的商品名稱，為雪白色粉末，其優(yōu)良的遮蓋性和持久性使之成為最佳白色顏料，廣泛用于制造白漆、白紙、白色或淺色的塑料和合成纖維。此外，鈦化鋇還是制造超聲波儀器的重要原材料。