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金屬鉬有哪些用途

鑒於鉬所具有的這些可貴特性，它在現代社會得到廣泛應用。

1、鋼鐵添加劑

作為鋼鐵的合金添加劑是鉬的最重要的 用途，據1986年統計，它占世界鉬總消耗量的83％。而凡含有鉬的鋼又占了世界粗鋼產量的1/10。因此，鉬鋼比往往作為一個國家工業發達與否的標誌之 一。世界鉬鋼比為0.011％、美國為0.014％，我國僅為0.004％還達不到世界平均值的一半。鋼鐵添加鉬往往分以下幾方面：

合金 鋼：它耗鉬量最大，占了世界鉬總耗量的44％，占鋼鐵添加鉬量的一半以上．其中結構鋼（或稱一般鉬鋼）含鉬約0.1％~0.2％被廣泛用作摩天大樓、橋樑 等大型鋼構件，能提高鋼材硬度，強度和韌性，延長這些大型設施的壽命。含鉬0.3％的鉬鋼往往用於運輸和汽車製造業中的承重部件和傳動部件。高強度合金鋼 含鉬通常在0.3％以下，同時含0.5％~3.5％鎳、0.5％~1.0％鉻，以提高鋼材硬度、強度和韌性，並具良好的可焊性和抗腐蝕性能。70年代末， 蘇聯用於西伯利亞開發秋明油田，在高寒地區修建4300km的天燃氣管道一項就耗鉬18kt。在修築第二條西伯利亞鐵道時耗鉬量也很巨大。

不銹鋼：它約占鉬總耗量的22％，通常加鉬量為4％~5％，往往用於防侵蝕、抗腐蝕的地方。比如石油精煉、天燃氣井和油井中腐蝕嚴重的地方、飛機發動機、海洋設備、化工設備……等等。

高 速鋼和工具鋼：它約占鉬總耗量的8％。高速鋼中通常含鉬為3.75％~9.5％，平均4.8％，其中往往還同時要添加鎢、釩、鉻等金屬。世界現應用的高速 鋼中就有90％的含有鉬。全世界每年用於生產高速鋼的鉬約有6000t。工具鋼的含鉬量通常為0.6 ％~2.95％，全世界每年用於工具鋼的鉬為2000~2500t。

鑄鐵和軋輥：它們的消耗占鉬總耗量的6％。當鑄鐵添加0.3％~1.0％的鉬後，將會大大提高抗拉、抗彎和抗疲勞強度，還會提高鑄件結構的均勻性，這對大型鑄件尤其顯得重要，這些鑄件廣泛應用於汽車製造、壓力管道和鑄模等。

 2、鉬及鉬基合金

它們用量約占世界鉬總耗量的6％。鉬熔點、沸點高，高強度好，抗摩耐腐蝕，熱傳導率大，熱膨脹係數小，淬透性好等優點，使它在宇航、兵器、電子、化工等領域廣泛應用。

回 收衛星重返大氣層時，必須克服熱氣流沖刷。因此要求能承受振動、衝擊、真空、輻射和度交變的環境，鉬基合金常用來製作衛星回收艙穩定裙的蒙皮。TZM鉬合 金還用於製作宇宙火箭或太空梭的固體燃料火箭發動機的噴管，火箭的鼻錐、飛行器的前緣、方向舵，防熱屏、蜂窩結構等。

兵器工業中不僅用鉬鋼作坦克裝甲，還利用TZM及TZC鉬合金耐腐蝕特點，用作巡航導彈的整體透平葉輪，還用作高氣冷原子反應難的氦氣透平葉輪。

電子工業裏常利用鉬的高熔點，低膨脹係數和較低的二次電子發射率等優點，廣泛用作各種電子管的柵極、屏極和高級電光源的電源引出線等．現在研究認為，向鉬中添加少量矽、鋁、鉀可使它二次結晶度比純鉬還高700℃，達1800~1900℃，廣泛用作發熱元件、隔熱屏等．

化 學工業常利用鉬的耐腐蝕性．熔融玻璃可腐蝕絕大多數金屬，而唯獨鉬與鉑可耐其腐蝕。鉑太貴，現在往往用鉬或含30％鎢的鉬合金，代替鉑作玻璃熔爐的電極。 熔煉、盛放熔融液態金屬：1059 ℃的鉛、1430℃的鉍、999℃的鋰、599℃的汞、899℃的鉀和鈉、850℃的鋅，此時，鉬的耐腐蝕和高強度等優點決定了它是最佳材料選擇，並已得 到廣泛應用。在製造硫酸熱交換器及閥門上，鉬和鉬基合金被廣為應用。

加工工業裏鉬用得更廣泛。高下使用的模具受熱、機械交變應力作用導致材 料疲勞出現裂紋。而利用熱膨脹係數小，導熱強、高強度好的鉬或鉬基合金，模具壽命大幅度延長。英國G.K.N公司壓鑄手錶殼等精巧零件時，壽命可達 5000次，一般為3000次，軸承生產中採用鉬合金模具比原高速鋼、軸承鋼模具壽命提高15倍。在等鍛造難變形的高合金時，鉬合金模具可在1200℃下 使用。由於鉬基合金硬度高，抗冷熱疲勞強度高，常用于無縫管穿孔機上作頂頭和模具，其壽命比3Cr2W8V模具鋼的壽命還高出幾百倍。

國 外，作汽車活塞環、汽缸體內壁等的鉬年耗量已達600多t。鉬對鐳射具高反射率，使它不易被鐳射損壞，美國正用它研製直徑2.5m、厚度13mm的鐳射反 射鏡。R.M.鐘斯（Jouns）認為，鉬與石英的導熱、熱膨脹性能極接近，很適於製作巨型電腦心臟——矽晶片的封裝包護套。鉬還是良好噴塗材料，可大 大提高被噴塗部件的耐腐蝕性、延長部件壽命。

3、鉬化工製品

此項約占鉬總耗量的10％，其中約一半是作潤滑劑，其次還有催化劑、顏料、防蝕劑、試劑等。

（1）潤滑劑：高純度二硫化鉬粉以度適應範圍廣，抗重荷、耐直空、防輻射……等優點被譽為固體潤滑之王而廣泛應用。

航 空、航太領域：高空宇宙中的高真空和宇宙射線的強輻射是油脂或石墨等常規潤滑材料根本無法適應的。二硫化鉬在高真空、照輻射、失重高和超低環境下潤滑效能 優越，因而被廣泛用在航天器上，如國際通訊衛星的Ⅳ號天線定向機構，其鋁制樞軸套採用了二硫化鉬擦塗膜潤滑；雨雲氣象衛星和OAO-I軌道天文觀測衛星利 用88Ag-12MoS2作電接點電刷；同步氣象衛星萬向接頭軸承，TRIAD衛星球面軸承等等都用二硫化鉬作潤滑劑．

核工業的高強輻射環 境中，二硫化鉬是潤滑材料最佳選擇，國外高原子反應堆通常都用二硫化鉬來解決傳動部件和摩擦副的潤滑；高液鈉冷卻快中子增殖反應堆的傳動機構，它工作在氮 氣和鈉蒸汽中，當它使用二硫化鉬潤滑後，零件表面形成抗摩的Na2MoO4薄膜；英國的“龍”高氣冷反應堆傳動機構密閉在充滿氮氣的幹套管中，對它軸承的 滾球和滾道面噴塗二硫化鉬後，工作摩擦係數可保持在0.003；德國AVR高球床反應堆、美國聖·符侖堡高氣冷反應堆的傳動機構也都用含二硫化鉬的幹膜進 行軸承潤滑。

汽車內燃機僅能將汽油燃燒熱能的25％轉化為有用功，而摩擦損失10.5％。1979年日本赤岡純報導，小轎車機油添加二硫化 鉬後，每升汽油行車距離平均增加7.9％，1975年雷斯頓報導，機油添加1％以上的二硫化鉬，汽車油耗平均降低4％~8％。美國鐵路協會 （R.A.R.）一年間使用過28種潤滑劑，認為適用的5種裏有3種含二硫化鉬。加拿大國營鐵路和加拿大太平洋鐵路，多年採用含50％MoS2、50％礦 物醇的潤滑膏．將二硫化鉬摻入塑膠、青銅、鑄鐵…等基材，製成自潤滑齒輪、軸承和軸瓦，用於怕油污染的高環境的紡織、印染、造紙、食品、橡膠等領域，實現 了無油或少油潤滑。將二硫化鉬添加進潤滑油、脂中，製備成複合潤滑油、脂、膏，廣泛應用於各種領域：冷軋機連軸器上應用二硫化鉬鈣基脂，軋鋼車間天車齒輪 箱裏應用二硫化鉬齒輪成膜膏、大型球磨機軸瓦、齒輪採用二硫化鉬幹膜或成膜膏來潤滑。

（2）催化劑：鉬化合物是目前所知用途最廣的催化劑之 一早在1910年，英國伯蒂舍（Badishe）就發表了鉬化合物用作氨合成工藝作催化劑的專利。至今nCo2O3mMoO，仍廣泛用於氨合成工業，用作 原料氣、油加氫、脫硫催化劑。氧化鉬與錫、鉍、鐵的氧化物化合生成的鉬酸鹽常被用作選擇氧化反應過程的催化劑，比如 Bi2O2MoO4（Bi2O3·MoO3）用作選擇性氧、

化丙烯的催化劑：

 從丙烯生產丙烯腈的反應：

丙 烯腈是合成聚丙烯纖維的原料，丙烯氨氧化法是當前大量生產丙烯腈的主要方法．用於這一反應的第一種工業催化劑為磷鉬酸鉍-二氧化矽催化劑，它幾經演變，但 鉬都是此類催化劑的主要成分。氧化鎳-氧化鉬催化劑具很高活性和選擇性，在435℃下，用作丙烯氧化生產丙烯酸的催化劑。丙烯轉化率為84％、丙烯酸產率 為79％。現代化學工業重要原料甲醛主要是由甲醇氧化來生產，這個反應的催化劑用銀或鐵鉬氧化物。兩者對比，使用壽命銀（2~6個月）不如鐵鉬氧化物 （1~2年）；轉化率銀（60％~73％）更不如鐵鉬氧化物（99％）。反應度銀（635℃）比鐵鉬氧化物（<430℃）高，選擇性銀 （85％~95％）不如鐵鉬氧化物（91％~94％）高，而且，銀價格遠比鐵鉬氧化物高，為此，甲醇氧化的催化劑大都採用鐵鉬氧化物 MoO3/Fe（MoO4）3。

二硫化鉬是加氫脫硫反應催化劑的主要成份（例如硫化過的Co2O3·MoO3/Al2O3催化劑）。它在烯 烴或苯環加氫反應中或C—S鍵氫解反應中都有極大的催化活性。仲鉬酸銨用三氧化二鋁作載體後是煤加氫液化特別有效的催化劑。在450℃和7MPa氫氣壓力 下，煤液化的轉化率高達95％，人造石油產出率為63％。美國研製成功一種含鉬6％~20％，鉀5％~4％的催化劑，它不怕硫化氫的腐蝕，在用於弗托合成 時作催化劑，當進氣含（10~25）×10-6H2S聲時，亦不受干擾，能生產出含70％碳氫化合物的液化石油氣，其主要成分是乙烷和丙烷．

（3） 顏料：當今世界最常用無機黃顏料鉻黃和鎘黃。鉛、鉻、鎘都有很高毒性．在環境保護呼聲中，無毒顏料的研製很重要。BSD—鉬黃具有色澤鮮豔，光、熱穩定性 好，適用于製造包括普通油漆、高油漆、建築塗料等多種製品．也能配製民用和工程塑料製品。還能製作彩蠟製品和彩色石墨．鉬橙的結構式大約為 25PbCrO4·4PbMoO4·PbSO4早在60年代以後，它已成為一種廣泛應用的無機顏料．鉬橙具有鮮豔美麗的桔紅色彩，光穩定性較強，遮蓋力 好，並具一定程度的緩蝕防銹性能。因而被廣泛用於交通工具、大型露天裝置、農用機械以及印刷油墨、塑膠等方面。例如，上海電視臺天線塔架美麗的彩色正是由 含鉬橙塗料刷成。現在，世界上許多無機顏料製造公司都生產鉬橙。英國1970年生產鉬橙10000t以上，1982年世界鉬橙產量達35000t，但作為 鉬資源大國的中國，僅只有小批量生產。

（4）微量化肥：植物有機體由60多種元素組成，氮、膦、鉀是植物三大肥素。含量很少的元素硼、錳、 鋅、銅、鈷、鉬、碘被稱作七種微量營養要素而開始受到人們注意，已在美國、日本等20多個國家使用，我國50年代末開始應用，目前包括鉬在內已有十多個微 量肥料品種在生產應用中。美國肥料監督協會建議，每平均使用1t常用化肥，應加入0.2kg硼、0.5kg鋅、0.5kg錳、0.5kg銅、1kg鐵、 0.005kg鉬。我國湖南長沙縣南華鄉用鉬酸銨拌種，花生增產32.2％，廣東德莊縣在早稻灌漿期噴施鉬肥，早稻增產25.6％，黑龍江國營農場從 1957年開始對大豆施用鉬肥試驗，發展到大面積飛機噴灑和拌種，結果使大豆增產10％左右。

（5）其他：黑色鉬膜作太陽能轉換的暗鏡．對 於有效的光熱太陽能轉換來說，需要高的太陽能吸收率與高的紅外反射率相匹配，而黑色鉬膜是目前最好的材料。有機聚合物的阻燃劑和消煙劑；英國研究表明，在 鹵代聚脂中加入3％~4％的三氧化鉬，可使臨界氧指數（使有機物燃燒的最低O/N）提高3％~4％，燃燒時碳的生成量增加4％左右，使煙霧量減少3％。

水 質緩蝕劑：鉬的雜多酸鹽可用作水質緩蝕劑，在50℃、pH8.13~8.25環境，碳鋼片在沒加鉬鹽前腐蝕率為1.241mm/a，加了鉬的雜多酸鹽後， 腐蝕率降到0.15mm/a以下。尤以磷鉬酸鈉為佳，緩蝕率達95％以上，這對海水中運行的船舶尤其重要。回收137Cs的複合離子交換材料，磷鉬酸銨 （AMP）離子交換材料可應用於回收135Cs，它對137Cs有高的選擇性和耐蝕性，與其他離子交換材料相比，交換容量和淋洗都更優越。鉬和鉬化合物其 他用途還很廣泛。

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