亞洲金屬百科
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  • 鉍的用途及應用領域
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  • 具有一系列的優良特性,如比重大、熔點低、凝固時體積冷脹熱縮等,尤其是鉍的無毒與不致癌性使鉍具有很多特殊的用途。鉍廣泛應用于冶金、化工 、電子、宇航 、醫藥等領域。
  • 從消費結構來看,各國鉍的消費結構各有側重,美國鉍的消費主要用于冶金添加劑、低熔點合金、焊料、彈藥筒以及醫藥化工行業等;日本和韓國的消費主要以電子行業為主;中國鉍消費仍舊是以傳統領域為主。2007年國內鉍錠消費行業細分:氧化鉍行業40%,醫藥行業28%,冶金添加劑18%,鉍合金及焊料13%,其他1%。2008年國內對鉍錠的消費行業:氧化鉍行業占66%;制藥行業占27%;合金行業占7%。
  • 國外鉍產品大約有100多種,國內有50多種。目前主要的鉍產品有精鉍、高純鉍、鉍合金、氧化鉍、氯氧化鉍、次硝酸鉍、枸櫞酸鉍鉀、次沒食子酸鉍、復方酸鉍等。用量不大的品種有次碳酸鉍、硫化鉍、鉍酸鈉、硫酸鉍、硝酸鉍、硝酸鉍、碘化鉍鉀、硝酸雙氧鉍、鋁酸鉍、酒石酸鉍鉀、乙基樟腦酸鉍、堿式水楊酸鉍、次檸檬酸鉍、檸檬酸鉀鉍、酸鉍、酸鉍、酸鉍、三氯化鉍、三鉀而枸櫞酸鉍、四苯基過氯酸鉍等。
  • 鉍原料:含鉍原料(包括廢鉍、鉍渣、鉍礦粉)、鉍礦石、粗鉍。
  • 廢鉍和鉍渣,含鉍的原料和粗鉍形態上不一樣。廢鉍:煙塵,生鐵冶煉高爐煙塵和爐底鉍合金。鉍渣,、銅的冶煉廢渣。
  • 鉍錠就是精鉍,金屬鉍。
  • 金屬鉍根據形態不同還有:鉍珠,鉍條,鉍帶,鉍棒,鉍型條。
  • 用鉍配制易熔合金是鉍的主要用途之一,鉍可與、、、、、等金屬配制成易熔臺金系列,一般合金熔點在200攝氏度以下。鉍基易熔臺金的主要用途可歸納如下:
  • 1. 利用它的低熔點性質可制作在預定溫度熔化的安壘裝置、保險絲、保險潤、易熔片等。也可制作低熔點焊料,如著名的伍德合金,用于透鏡定位、玻璃密封、電子元件焊接等。
  • 2. 利用它的熔點能準確控制的性質,在原子能反應堆中作載熱體或冷卻劑;用于熱處理池對特殊金屬材料作退火等熱處理。
  • 3. 含鉍55%以上的合金凝固時體積有冷脹性,可用于矯正變形工件、印刷鑄字。含鉍48~55%的合金尺寸穩定,可用于制造低熔點臺金模具,如著名的Bi~Sn模具合金用作金屬薄板材(鋁板、鋼板)的冷沖壓成型,合金模具硬度不低于鋼模,可用于汽車車身外殼、油箱、水箱冷沖壓工藝,具有成型快、更新快、合金可多次反復使用等優點。
  • 4. 鉍具有無毒和不致癌性,可在醫療領域中代替鉛材舫放射線,如X光透視照相用的鉛圍裙、癌癥放射療法中使用的鉛護板等。
  • 5. 鉍還有一些特殊性能,如在錫中加入0.2%的鉍可防"錫疫",能使汽車、拖拉機的鍍錫聯軸和水箱在寒冷氣候中不開裂,罐頭內鍍錫層不變質。
  • 在鋼、鐵、鋁、青銅中添加少量鉍可顯著改善材料的加工性能,鉍作添加劑的用量正在逐年增加,成為主要用途之一。
  • 1. 在易切削鋼中加入0.1-0.4%的鉍,可改善鋼的切削性能。當鉍均勻分散在鋼中時,微粒鉍與切削工具接觸后熔化,起潤滑劑作用,并且使切屑斷裂,避免過熱,從而可提高切削轉速。最近已大量在不銹鋼中添加鉍,以改善不銹鋼的切削性能。這種應用將會迅速發展到其它鋼種。
  • 2. 在鋁中添加0.2-0.6%的鉍可改善鋁的切削加工性能,其機理和鋼類似。Al—Mg合金中添加0.2-0.4%的鉍,合金在軋制時不再裂開,且增強了合金抗腐蝕抗外力的能力。
  • 3. 在銅中加入鉍,可用來制作耐磨合金和齒輪。
  • 4. 在鑄鐵中加入0.002-0.005%的鉍,可改善可鍛鑄鐵的鑄造性能,增加白口傾向和縮短退火時間,零件的延伸性能變優。在球墨鑄鐵中加入0.005%的鉍可改善其抗震性和抗拉伸性。在鋼鐵中添加鉍存在一定難度,因為在1500℃時鉍已大量揮發,難以均勻地將鉍滲到鋼鐵中去。目前國外用熔點1050℃的Bi- Mn合盤代替鉍作添加劑,但鉍的利用率仍僅有20%左右。
  • 鉍的一些化合物是極好的胃藥,用來治療胃功能失調,如腹瀉、結腸炎、消化性潰瘍等。鉍藥劑具有收斂止瀉、防腐作用,可吸附毒素、細菌、病毒,在腸粘膜創面形成一層薄的保護膜,使之不受食物刺激、鉍藥劑以無機鹽次硝酸鉍與 次碳酸鉍為基、發展到很多有機鉍化合物,如次設食子酸鉍不溶于水而對發炎或易受刺激的刨面具有保護作用和輕度收斂與消毒作用;酒石酸鉍鈉、酒石酸鉍鉀是具有抗錐蟲及螺旋體效力的水溶性藥劑;次水揚酸餡具有油溶性,可制成油懸濁液的抗螺旋體藥劑,用于治療梅毒;膠體枸橡酸鉀鉍具有低毒性、療效好的特點而獲得日益廣泛的使用。醫藥行業作為抗周期性較強的行業,對金屬鉍的需求一直呈現穩定增長的趨勢。
  • 鉍的化學品廣泛用于半導體、超導體、阻燃劑、催化劑、顏料、化妝品、化學試劑、電鍍、電池及其它方面。
  • 半導體
  • 含鉍半導體材料廣泛應用于電子工業中, 較為廣泛的是Bi-Te-Se溫差致冷元件。采用多級熱電致冷可使溫度降至200K以下,這在軍事、宇航工業、科研實驗中大有用武之地,可維持或降低固體電路激光源、紅外線探洲器和電荷耦合器件的溫度,應用于天文望遠鏡攝象機自動掃描天線陣系統、導航用激光、光波發射器、醫療激光儀器、溫度觀測器紅外線跟蹤導彈、高分辨率電荷耦合器件攝影機、步槍熱瞄準器、黑體參照物等。容器致冷可用于小型壓氣式致冷系統、千燥器、美國國家航空、航天管理局生命科學環境艙、電子屏蔽室、晶片熱學特性鑒定儀等。還可用于高速集成電路、參量放大器、離子雪崩光控二極管、光導攝像顯像管等。BiSbTe3可作為溫差電器元件用于太陽能電池;BiTe2用于制造低溫溫差電源;BiAgS2用于制造半導體器件;Bi2O3等組成為非化學計量氧化物的薄膜材料可作導電涂層。
  • 人工硫化鉍(Bi2S3)主要用作高溫潤滑劑和半導體原料,制造光電自動設備中的光電阻,增大可見光譜區域內光譜的靈敏度。
  • 鉍以Bi2O3的形式添加到陶瓷中可顯著改善材料的性能。
  • 在電子計算機和攝影技術上,鉍用作表面涂層,以記錄磁、聲、光信號。硅酸鉍單晶體做波克耳讀出光學調制器,是光信息處理技術中使用的一種光學器件。上海陶瓷研究所生產的大型高級鍺酸銨晶體,用于具有大型電子設備控制板的巨型正負電子對撞機上的電磁量熱計的組件。鉍在光學透鏡上的應用引人注目,添加大量鉍氧化物使透鏡比重和折射系數增加。
  • 顏料
  • 釩酸鉍是目前著名的無毒無機黃顏料的基礎物質,這類顏料色彩鮮艷,耐候性好,可廣泛用于涂料、塑料制品、油漆,代替鎘黃、鉻黃等毒性顏料。所以鉍在顏料工業上的應用與開發是很有前途的。如從給玻璃上色到裝飾用金屬油漆;紫外線吸收涂料可作為宇航工具涂料,用于外層空間和戰略目的。
  • 化妝品
  • 氯氧化鉍又稱珠光素,是一種具有珍珠光澤的顏料,它不但用于涂飾紙張和塑料,而且由于無毒最適宜配制口紅、指甲油、眼影膏、發臘、美容香粉等化妝品。同時由于氯氧化鉍象鉍藥劑一樣具有收斂作用,能保持水分,所以在面脂、膚霜中配入高光澤性的BiOCI后,使皮膚保持鮮艷嬌嫩,柔軟光滑,煥發青春光澤。特別在干燥的沙漠地區,使用含鉍的雀斑霜,可以防止因皮膚干燥和日照而產生雀斑。在氯氧化鉍化妝品配方中加入紫外線吸收劑,可以保持其在日光照射下不變色。
  • 超導材料
  • 鉍系超導材料:在法、日、美、中等國相繼發現鉍鍶鈣銅氧化物在液氮冷卻下的高溫超導性之后,鉍系超導材料近年來一直是國際上研究的熱點,鉍鍶鈣銅超導線目前已經成為四大超導材料系列之一。高純超細氧化鉍應用于制造新型高性能陶瓷和半導體,還可用于顏料、涂料的制備和鉍基氧化物超導體的研制和開發。
  • 蓄電池
  • 在鉛酸蓄電池中加入0.015%~0.03%的鉍,可以使蓄電池在充放電等性能上均有大的改善和提高。國外蓄電池發展先進的國家已將其作為發展方向加以重點實施和推廣。
  • 核工業材料
  • 核反應堆離不開鉍。鉍吸收X射線的能力與鉛大體相當,但是吸收熱中子截面小而熔點較低,因此LMFR反應堆都選用液態高純鉍作為反應堆燃料U235和U233的載體和冷卻劑。鉍冷卻劑還用于核潛艇,性能優于氯化鈉。鉍還可以作為防護裝置用于核裂變裝置。鉛-鉍冷卻的核反應堆已裝備在阿爾法級潛艇上。
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