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金元素的应用

发布日期:2020/12/9 15:56:55

珠宝原材料

因为24k纯金的柔软性,它在作珠宝用途常会被制成合金,改变其硬度、延展性、熔点、颜色及其它特性。在22k、18k、14k或10k的合金中,会含有较高成分的铜、银、钯或其它卑金属。铜是卑金属中最常用的,会使合金显出偏红的色泽。在古董及俄罗斯的珠宝当中可以见到含有25%铜的18克拉金,并以铜模铸造,形成玫瑰金。14克拉的金铜合金与部分青铜合金颜色几乎一样,而两者皆可以用作制造警察或其它的徽章。蓝金可以透过与铁作合金形成而紫金可以透过与铝作合金形成,但除了在专门的珠宝上之外就非常少见了。蓝金较为脆弱所以较难使用在珠宝制作上。14克拉及18克拉的金与银形成合金后呈绿黄色,所
以被称为绿金。白金合金可以透过金与钯或镍形成合金制成。白色18k金合金含有17.3%镍、5.5%锌及2.2%铜,并显现出银色。由于镍有毒的关系,其由镍白金镍的排放欧洲法律限制。另外一种制造白金合金的方法可以用钯、银及其它白色金属制成,但由钯所制成的合金比由镍制成的贵很多。高克拉的白金合金比起银或纯银(Sterling silver)的抗侵蚀能力高很多。日本工艺品木目金(Mokume-gane)充分发挥了由薄片组成的有色金合金之间的颜色对比,制造出装饰性的木屑效果。

焊料

金制的焊锡(Solder)在利用高温硬焊或铜焊(brazing)来连接金制珠宝的部件时使用。如果工序符合质量证明(hallmark)的话,金焊锡一定要与连接物品的克拉数值相同,而合金组合则在最高工业标准监控其克拉数值下制造,令它们的颜色与黄金或白金吻合。金焊锡通常会被制成三种不同的熔点范围,分别是容易、适中及坚硬。透过首先使用硬度、熔点较高的焊锡,再渐渐使用较低熔点的焊锡,金匠(goldsmiths)可以利用独立焊锡接口来组合复杂对象。

另类医疗

在中世纪,因为罕有及漂亮的对象只可能是健康的想法,金常被认为是一种对健康有益的东西(虽然实际上不是)。甚至部分现今的隐微术(Esotericism)者及另类医疗(alternative medicine)视金属状态的金有一种治疗的力量。部分金的盐的确有防止发炎的性质,而被用作治疗关节炎及其它类似的药物。但因为金属状态的金对所有体内的化学反应呈现惰性反应,所以只有金的盐及其放射性同位素有药理学上的价值。

牙医学

金合金在牙科修复学(restorative dentistry)使用,特别是牙齿修复,例如牙冠及永久牙桥(bridge)。金合金的细微延展性有助创造一个与其它牙齿吻合的高贵大臼齿表面,令效果可以比用陶瓷制大臼齿的好很多。利用金臼齿在其它突出的牙齿如门牙在部分文化中受欢迎在另外一些文化则并不鼓励。

胶体金

胶体金(Colloidal gold),是金纳米颗粒的胶体溶液,在水中是深红色,透过使用柠檬酸盐(citrate)或抗坏血酸盐(ascorbate)的还原反应来还原溶液中的氯化金,即氯金酸(chloroauric acid),在严谨控制粒子大小在几十纳米下制成。胶体金应用在医学、生物学及材料科学的研究中。免疫胶体金标记(immunogold labeling的技术令金粒子吸收蛋白质分子到其表面的能力得以充分发挥。有特定抗体涂层的胶体金粒子可以用作测试在细胞表面抗原的存在及位置的探针。在电子显微镜观察下组织的超薄部分,免疫胶体金标记在抗原所在显示为极浓密的圆点。胶体金亦组成金色涂料中的金色,用在烧制前的陶瓷上。

辐射治疗

金的同位素金-198(半衰期:2.7日)用在部分癌症及其它疾病的治疗。

高能量传导用途

金的金属的电子密度为5.90x1022 cm-3金有十分高的电传导性,因此它作为电线被使用在部分高能量用途中(虽然以相同容量计算银比金有更高的电传导性,但金有抗侵蚀的优点)。例如金的电线在曼哈顿计划中的原子实验中被使用,但大型的高电流银电线则在此计划中的电磁型同位素分离器(calutron)的磁石中使用。

电子接件

虽然金可以被自由的氯气侵蚀,但它的传导性及普遍的抗氧化及抗环境侵蚀(包括能够抵抗其它非含氯的酸)令它在电子业的工业用途十分广泛,其使用目的在于作为所有电力接件的薄涂层来确保有一个优良的连接。例如金使用在昂贵的电子接件的连接在线,例如声音、图像及通用序列总线的连接线。在以上的用途中使用金比其它连接金属如锡等有很大的争议。

金的接件常被影音专家批评为对大部分消费者来说是不必要的,而且被视为只是一个市场营销的伎俩。某些电子测量仪器的接头也会镀金以避免氧化。但金在其它应用层面,包括高湿度或高侵蚀性大气的电子滑触、失败成本极高的接触(如部分计算机、通讯设备、航天器、喷射机引擎)仍维持高度的普遍性,而且在可见的未来不太可能被其它金属所取代。

开关接触

除了电力的滑触外,金亦应用在开关(Switch)的电力接触上,原因是金的抗侵蚀性、电导率、延性及并无毒性。开关接触通常会比滑触受到更严重的侵蚀压力。

电磁辐射的反射体

因为金是一个电磁辐射如红外线、可见光及无线电波的优良反射体,它被用作保护层应用在很多人造卫星、保暖救生衣的红外线保护面层、航天员的头盔及电子战机如EA-6徘徊者式电子作战机。另外金在部分金CD(Gold CD)会用作反射层。

摄影调色剂

在摄影中,金调色剂被用作把溴化银的黑白相片传移往棕色或蓝色色调,或是增加它们的稳定性。在棕褐色调(Sepia tone)相片中,金调色剂会形成红色色调。伊士曼柯达公司列出了几种金调色剂的公式,使用了金的氯化物。

电子显微镜的传导物质

金或是金与钯的合金在扫描电子显微镜的观察中,担当了在生物样本及其它非传导物质如塑料及玻璃的传导涂层的角色。涂层会由氩等离子的溅镀方式加上。金的高电传导性把电荷导向地面,而其高电子密度提供扫描电子显微镜电子束中的电子一个停止的力量,有助限制电子束穿透样本的深度。这样有助增加对样本位置及其表面形状的测量精确度及增加图像的空间解像度。金在电子束照射下亦会制造一个高次级发射(secondary emission)输出,而这些低能量电子最常作为扫描电子显微镜的讯号来源。

其它

·金亦可以制成金线用于刺绣上。

·氯化金及氧化金会用作为高质素的茶色玻璃(Cranberry glass)及红色玻璃的染色剂,会透过加入相同大小的球状金纳米粒子来形成一个深厚强烈的红色。

·很多比赛及荣誉如奥林匹克运动会及诺贝尔奖,会颁发一个金牌给得奖者。

·汽车可以用金作为隔热用途。迈凯轮F1在其引擎间隔中使用金箔。

·金会受到钾的碱性溶液或钠的氰化物侵蚀及溶解,而金的氰化物是用于商业上把金电镀在其它卑金属上或是电铸(electroforming)的电解质。

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