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高纯金属镨 Praseodymium Metal

产品名称:金属镨

英文名:Praseodymium Metal

化学分子式:Pr

CAS号:7440-10-0

EINECS号:231-120-3

纯度:99.5%

颜色:银白色

原子量:140.91

原子序数:59

熔点:931°C

沸点:3520°C

密度:6.77g/cm3

生产标准:GB/T 19395-2013

形状:块状、粉末、片、丝、棒、箔或根据客户要求

包装方式:铁桶封装,内衬单/双层塑料袋并充氩气保护或根据客户要求


高纯金属镨简介

镨在地壳中的含量约0.000553%,仅低于铈、钇、镧、钪,是稀土中第五大富存元素,常于其它稀土元素共生于许多矿物中,核裂变产物中也含有镨。镨在矿物氟碳铈矿里的碳酸盐中普遍存在,中国和美国的氟碳铈矿占世界稀土资源的最大比重。镨的天然稳定同位素只有镨141。


高纯金属镨的性质

镨是一种银白色的,中等柔软的金属元素,是镧系元素,在空气中抗腐蚀能力比镧、铈、钕和铕都要强,但暴露在空气中会产生一层易碎的绿色氧化物,所以纯镨必须在矿物油或密封塑料中保存,像其他稀土元素一样,镨具有慢性低毒,不是生物必须元素。

镨作为用量较大的稀土元素,很大一部分是以混合稀土的形式被利用,比如用作金属材料的净化变质剂、化工催化剂、农用稀土等等。镨钕是稀土中性质最为相似又最难分离的一对元素,用化学法很难将其分离,工业生产通常采用萃取法和离子交换法。如果把他们成双入对地以镨钕富集物形式使用,可以充分发挥其共性作用,价格也比单一元素产品便宜。镨钕合金(镨钕金属)已成为独立产品,既可用于永磁材料,也可作为有色金属合金改性添加剂。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂,可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。作为塑料改性添加剂,在聚四氟乙烯(PTFE)中加入镨钕富集物,可明显提高PTFE的耐磨性能。

永磁性让镨成为重要的掺杂元素,适量的镨能有效提高和改善永磁材料的矫顽力和稳定性。利用这些永磁体来制作电机会比传统磁极电机所占空间更小,而且没有损耗,不会发热,相比传统电机其重量可减轻30%。镨还被应用于光纤放大器,光纤放大器是一种对光纤传输系统中的光信号进行直接在线光放大的器件,其中掺镨光纤放大器(PDFA)能在1300~1360nm谱区起到放大作用,有很好的性价比。


高纯金属镨的制备方法

工业上用溶剂萃取法和离子交换法从处理氟碳铈矿或独居石得到的混合稀土溶液中分离和提纯镨。金属镨用钙还原镨的氟化物或氯化物来制取。

镧、铈、镨、钕等轻稀土金属,由于熔点较低,在电解过程可呈熔融状态在阴极上析出,故一般均采用电解法制取。

常由水合氯化镨PrCl3·xH2O经脱水后用金属钙还原,或由无水氯化镨经熔融后电解而制得。


高纯金属镨的用途

1.镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中,其与陶瓷釉混合制成色釉,也可单独作釉下颜料,制成的颜料呈淡黄色,色调纯正、淡雅。

2.用于制造永磁体。稀土永磁材料是当今最热门的稀土应用领域。镨单独用作永磁材料性能并不突出,但他却是一个能改善磁性能的优秀协同元素。无论是第一代稀土永磁材料钐钴永磁合金(SmCo5),还是第三代稀土永磁材料钕铁硼(Nd2Fe17B),加入适量的镨都能有效地提高和改善永磁材料性能。如在SmCo5中加入部分Pr取代Sm可以提高永磁材料的磁能积,两者的比例一般为80%Sm—20%Pr,若镨加入过多反而会降低材料的矫顽力和稳定性。在第三代稀土永磁材料钕铁硼中,添加镨可以提高材料的矫顽力,德国、日本等国在生产高矫顽力钕铁硼磁体时,均加入了部分镨。镨的加入量为5%~8%,最高达10%,可取代1/3的钕。磁性材料对镨质量要求较高,至少应达到钕的同等质量。加入镨还能提高磁体抗氧化性能(耐空气腐蚀)和机械性能,已被广泛应用于各类电子器件和马达上。另外,在钐铁氮新型稀土粘结永磁材料(Sm)2Fe17N9中加Pr也能改善性能,这将进一步扩大镨的应用。

3.于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂,可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用,用量不断增大。

4.镨还可用于磨料抛光。众所周知,纯铈基抛光粉通常为淡黄色,是光学玻璃的优质抛光材料,已取代抛光效率低又污染生产环境的氧化铁红粉。但人们发现,氧化钕对抛光作用不大,但镨却有良好的抛光性能。含镨的稀土抛光粉会呈红褐色,也被称作“红粉”,但这种红不是氧化铁红,而是由于含有氧化镨使稀土抛光粉颜色变深。镨还被用新型磨削材料,制成含镨刚玉砂轮。与白刚玉相比,在磨削碳素结构钢、不锈钢、高温合金时,效率和耐用性可提高30%以上。为了降低成本,过去多用镨钕富集物为原料,故称镨钕刚玉砂轮。

5.镨在光纤领域的用途也越来越广。已开发出在1300~1360nm谱区起放大作用的掺镨光纤放大器(PDFA),技术日趋成熟。PDFA以其优异的性能价格比,对我国当前大量铺设的1550nm的CATV系统光纤有线电视的兴建改造与系统升级有着重大的实际意义。PDFA将从根本上改变现有的1550nmCATV的网络格局,使1310nmCATV系统在HFC系统改造中成为替代1550nm系统的理想选择。