黑色金属乃工业上
对铁、铬和锰的统称
亦包括这三种金属的合金
尤其是合金钢及钢铁
与黑色金属相对的是有色金属
事实上纯净的铁及铬是银白色的
而锰是银灰色
由于钢铁表面通常覆盖一层
黑色的四氧化三铁
而锰及铬主要应用于冶炼黑色的合金钢
所以才会被“错误分类”为黑色金属
铁
铁(拼音:tiě,注音:ㄊ丨ㄝˇ,粤拼:tit3;英语:Iron),是一种化学元素,其化学符号为Fe(源于拉丁语:ferrum),原子序数为26,原子量为55.u,属于第一列过渡元素,位在周期表的第8族。依质量计,是在地球上是占比最多的元素,为地球外核和内核的主要成分。它也是地壳中含量第四多的元素。
地壳中的纯铁十分稀少,基本上只存在于陨石中。铁矿的蕴藏量相当丰富,但要提炼出可用的铁金属,需要可以达到°C以上的窑或火炉,比冶炼铜的温度还要高°C。仅在公元前年左右,人类开始在欧亚大陆导入这一制程,大约在公元前年,铁在某些地区开始取代铜合金,作为工具或武器,这个事件被认为是从铜器时代过渡为铁器时代,历史上的一些帝国由此技术的突破而诞生。由于其机械性能和低成本,铁合金(如钢、不锈钢和合金钢)是到目前为止仍是最常见的工业金属。
在化学上,铁最常见的氧化态为二价铁离子和三价铁离子。铁具有其他过渡金属的特性,包括了其他第8族元素、钌和锇。铁可形成各种氧化态的化合物(-2到+7)。铁也可形成多种错合物,例如:二茂铁、草酸铁离子及普鲁士蓝,具有大量的工业、医学及研究应用。平滑的纯铁表面为如镜般的银灰色。但铁容易与氧和水反应,产生棕色或黑色的水合铁离子,就是俗称的铁锈。不同于其他金属会产生钝化层的氧化物,铁锈拥有的体积大于原本的金属,因而容易剥落,露出新的表面继续锈蚀。
锰
锰(拼音:měnɡ,注音:ㄇㄥˇ,粤拼:maang5;英语:Manganese),是一种化学元素,其化学符号为Mn,原子序数为25,原子量为54.u。锰不会以元素的形式存在于自然界中,它经常以与铁所形成的矿物形式被发现。锰是重要工业用合金所使用的过渡金属,特别是用于不锈钢的材料。
历史上,锰的名称来自生产软锰矿(pyrolusiteand)以及其他黑色矿物的希腊马格尼西亚(MagnesiainGreece)地区,这个地区的名称来自其生产镁矿(magnesium)以及磁铁矿(ironoremagnetite)。到了大约18世纪中叶时,瑞典裔德国科学家卡尔·威廉·舍勒已经可以利用软锰矿制造氯气。这时,舍勒和其他人已经知道软锰矿(这时还不知道此为二氧化锰)含有其他未被发现的元素,但是他们没办法分离出这个新元素。直到年,约翰·戈特利布·甘恩是第一个可以从具有不纯的金属样品分离出锰元素的人,他成功的利用碳还原此氧化物(含二氧化锰的矿物)得到了锰。
锰性质灰白色,脆而硬。产品生产方式性质用途锰钢炼钢时里掺入12%以上的锰。坚硬、强韧、不容易磨损。制造钢磨、滚珠轴承、铲斗(推土机、挖掘机用)。锰含量更加高的锰钢用来制造钢盔,坦克钢甲及穿甲弹弹头。锰磷酸化可以用来防止钢铁生锈或者腐蚀。锰离子可以用于各种颜色的工业染剂,离子的颜色决定于其不同的其氧化数(oxidationstate)。碱金属过锰酸盐或者碱土族过锰酸盐是很强的氧化剂。二氧化锰可以用在碳锌电池或者碱金属电池中的阴极材料(电子对接受体)。
铬
铬(拼音:ɡè,注音:ㄍㄜˋ,南京官话:g?5,粤拼:gok3;英语:Chromium;源于拉丁语:χρ?μα,转写为chrōma,直译为颜料),是一种化学元素,其元素符号为Cr,原子序数为24,原子量为51.u,在第六族元素中排行首位。铬元素是一种银灰色,具金属光泽,且硬而脆的过渡金属,其莫氏硬度达到8.5为众金属中最高。铬是一种高价值的金属,其经高度抛光后,仍能抵抗锈蚀;铬亦为不锈钢的主要添加物,为其提供防蚀特性。抛光的铬金属可以反射约70%可见光以及近乎90%红外光。其命名源自于希腊语χρ?μα(拉丁化:chrōma),原意为“色彩或颜料”,因为大多数铬的化合物都具有颜色。
铬铁合金是由铬铁矿通过硅热或铝热反应,再和铬金属经由锻烧及浸滤过程,接着以碳元素和铝金属还原而生成的。铬金属的价值在于其具有高度耐腐蚀性和硬度。钢铁生产中的一个重大发展是发现借由添加金属铬形成不锈钢,可使钢材具有高度耐腐蚀和褪色的特性。不锈钢和镀铬(使用电镀法)共占商业用途的85%。
铬性质银白色,硬度最高的金属,不容易腐蚀。用途进行电镀时的必用金属产品生产方式性质用途铬钢在钢里掺入铬。硬而耐腐蚀。制造机械、枪炮筒、坦克、装甲车。不锈钢炼钢时掺入占全体12%以上的铬,及掺入一定量的镍。不容易生锈。建筑材料、餐具。年,法国人约翰·戈特洛布·莱曼(JohannGottlobLehmann)在乌拉山区发现一种橘红色的金属矿,取名为西伯利亚红铅,但这种矿石实际上由铬铅矿构成。
年,彼得·西蒙·帕拉斯在同一个地点,见到这种矿石。这种金属被带回欧洲后,被当成颜料,使用于油画等地方。当时欧洲铬铅矿都需要由俄国输入,产量不大。
年,法国人路易-尼古拉·沃克兰得到一些铬铅矿样本。经过与盐酸混合,他从中制作出三氧化铬。年,在加热三氧化铬溶液之后,沃克朗从中分离出铬,确认为化学元素之一。
年,中国兵马俑二号坑开挖,坑中取出来的一批秦朝青铜剑经过检验后发现外层镀上了一层含有约10微米的铬盐化合物,可惜使用的涂布工艺已失传,当初的实际发现年代与是否拥有铬提炼法依旧不明。
金属样本原图5,×3,像素.zip
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金属展示图来源于
海因里希·普尼克
(化名Alchemist-hp,德国)的元素样本
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