金属钼

钼是一种金属元素，元素符号：Mo，英文名称：Molybdenum，原子序数42，是VIB族金属。钼的密度为10.2g/cm³，熔点为2610℃，沸点为5560℃。钼是一种银白色的金属，硬而坚韧，熔点高，热传导率也比较高，常温下不与空气发生氧化反应。作为一种过渡元素，极易改变其氧化状态，钼离子的颜色也会随着氧化状态的改变而改变。钼是人体及动植物所必需的微量元素，对人以及动植物的生长、发育、遗传起着重要作用。钼在地壳中的平均含量为0.00011%，全球钼资源储量约为1100万吨，探明储量约为1940万吨。由于钼具有高强度、高熔点、耐腐蚀、耐磨研等优点，被广泛应用于钢铁、石油、化工、电气和电子技术、医药和农业等领域。

  钼为银白色金属，钼原子半径为0.14nm，原子体积为235.5px/mol，配位数为8，晶体为Az型体心立方晶系，空间群为Oh(lm3m)，至今还没发现它有异构转变.常温下钼的晶格参数在0.31467~0.31475nm之间，随杂质含量而变化。钼熔点很高，在自然界单质中名列第六，被称作难熔金属，见表2。钼的密度为10.23g/cm，约为钨的一半(钨密度19.36g/cm)。钼的热膨胀系数很低，20~100℃时为4.9×10/℃;钼的热传导率较高，为142.35w/(m·k) 。钼电阻率较低:0℃时为5.17×-10Ω·cm;800℃时为24.6×-10Ω·cm;2400℃时为72×-10Ω·cm。钼属顺磁体，99.99%纯度的钼在25℃时比磁化系数为0.93×10cm/g。钼的比热在25℃时为242. 8J/(kg·k)。钼的硬度较大，摩氏硬度为5~5.5。钼在沸点的蒸发热为594kJ/mol;熔化热为27.6 ±2.9kJ/mol;在25℃时的升华热为659kJ/mol。

室温下，钼能与F2反应。250℃钼开始与Cl2反应，700~800℃钼可与Cl2反应生成MoCl2。在白热温度下，钼能与Br2反应。钼与卤素反应产物可以是MoX6(如MoF6)，亦可是MoO2X2(如MoO2Cl2)或者是MoOX4(如MoOCl4)或者是MoX。 600℃以上，钼在N2中开始脆化。1500℃以上钼才开始与N2反应，2400℃以上钼与N2反应生成氮化物。但是，直至熔解(2622℃±10℃)，钼都不能与H2反应。因而，工业上通常用H2还原MoO3以生产金属钼粉。反应过程可能是:450~500℃时，MoO3经H2还原，经生成Mo5O14、Mo17O47、Mo4O11等中间氧化态后生成MoO2;1000~1100℃时，H2进一步将MoO2还原成金属钼粉. 钼在CO2中加热，可以被氧化为MoO3;而反应产物MoO3与CO又可反应，再度还原成Mo:Mo + 3CO2←→MoO3+ 3CO 。钼粉或氧化钼在CO或者CH4、H2混合物中共同加热可以生成碳化钼。600℃时生成物为Mo2C，它性脆、密度为8.9g/cm，熔点为2380℃;而800℃时的生成物为MoC，它的密度为8.4g/cm。

钼在常温下不与HF、HCI、稀HNO3、稀H2SO4及碱溶液反应。钼只溶于浓HNO3、王水或热而浓的H2SO4、煮沸的HCI中。

钼与钨一样是一种难熔稀有金属。自1778年瑞典科学家C.W.SCHEELE发现钼元素之后，经过十余年努力M.MOISSAN才用电炉制得金属钼，使人类第一次得到这种具有许多优良物理化学和机械性能的金属。钼的熔点为2620℃，由于原子间结合力极强，所以在常温和高温下强度都很高。它的膨胀系数小，导电率大，导热性能好。在常温下不与盐酸、氢氟酸及碱溶液反应，仅溶于硝酸、王水或浓硫酸之中，对大多数液态金属、非金属熔渣和熔融玻璃亦相当稳定。因此，钼及其合金在冶金、农业、电气、化工、环保和宇航等重要部门有着广泛的应用和良好的前景，成为国民经济中一种重要的原料和不可替代的战略物质。 钼在地球上的蕴藏量较少，其含量仅占地壳重量的0.001%，钼矿总储量约为1500万吨，主要分布在美国、中国、智利、俄罗斯、加拿大等国。我国已探明的钼金属储量为172万吨，基础储量为343万吨，仅次于美国而居世界第二位。钼矿集中分布在陕西、河南、吉林和辽宁等四省。世界上金属储量在50万吨以上的特大型钼矿共有六个，我国的河南栾川、吉林大黑山和陕西金堆城三大钼矿榜上有名。丰富的钼资源，为我国发展钼的冶炼和加工，大力推广钼的应用，提供了极为有利的条件和坚实的基础。 近年来，我国钼的开采、冶炼和加工得到了迅速的发展。据资料介绍，2001年我国实际生产钼精矿72000吨，氧化钼33000吨，钼铁7600吨，各类钼酸铵9500吨，钼条1183吨，钼板坯1200吨，钼板材150吨，钼圆片40余吨，钼顶头及其他异型制品约50吨，电光源行业及机械加工钼丝31.5亿米，还有润滑剂、催化剂、颜料等化工产品数百吨。不仅如此，我国在世界钼市场中占有举足轻重的地位，据海关统计，2001年我国出口钼矿焙砂、钼酸盐、钼铁及其他钼制品70274吨之多，创汇达2.62亿美元。 钼的消费形式以工业三氧化钼为主，约占70%，钼铁约占20%，金属钼和钼化学制品各占5%。其应用领域和分配比例大概如下:钢铁冶炼消费约占80%(其中合金钢约为43%，不锈钢约为23%，工具钢和高速钢约8%，铸铁和轧辊约为6%)，化工产品约占10%，金属钼制品消费约占6%，高温高强度合金和特殊合金约占3%，其他钼制品约为1%。由上可见钢铁工业的发展对钼的消费起着决定性的作用，但随着科学技术的发展，钼在高科技和其他领域的应用将会不断地扩大和发展。

钢铁工业 根据世界各国钼消费统计，钼在钢铁工业中的应用仍然占据着最主要的位置。钼作为钢的合金化元素，可以提高钢的强度，特别是高温强度和韧性;提高钢在酸碱溶液和液态金属中的抗蚀性;提高钢的耐磨性和改善淬透性、焊接性和耐热性。钼是一种良好的形成碳化物的元素，在炼钢的过程中不氧化，可单独使用也可与其他合金元素共同使用。特殊钢的耗钼量在有规律地增长，目前每吨特殊钢的钼消耗量已达到0.201公斤的水平。

钼与铬、镍、锰和硅等可制造不同类型的不锈钢、工具钢、高速钢和合金钢等。所制成的不锈钢有良好的耐腐蚀性能，可用于石油开采的耐腐蚀钢管，一种加钼约6%的不锈钢还可取代钛用于海水淡化装置、

远洋船舶、海上石油及天然气开采管道。这类不锈钢还可以用于汽车外壳、污水处理设备等。含钼工具钢的效率是钨工具的两倍，性能优良，成本低廉且重量较轻。钼系列高速钢具有碳化物不均匀性、耐磨、韧性好、高温塑性强等优点，适用于制造成型刀具。含钼合金钢可用于制造机床结构部件，工业车辆和推土设备。在轧制状态下有微细珠光体组织的含钼合金钢，是铁轨和桥梁建设中的重要钢材。

钼作为铁的合金添加剂，有助于形成完全珠光体的基体，能改善铸铁的强度和韧性，提高大型铸件组织的均匀性，还可以提高热处理铸件的可淬性。含钼灰口铸铁具有很好的耐磨性，可作重型车辆的闸轮和刹车片等。

农用肥料 钼是植物体内必须的"微量元素"之一，约占植物干物量的0.5ppm左右，是不可缺少和不可替代的。近年来国内外广泛地采用钼酸铵作为微量元素肥料，能显著地提高豆类植物、牧草及其他作物的质量和产量。这主要是钼能促进根瘤菌和其他固氮生物对空气中氮的固定，并将氮元素进一步转化成植物所需的蛋白质。钼也能促进植物对磷的吸收和在植物体内发挥其作用。钼还能加快植物体内醣类的形成与转化，提高植物叶绿素的含量与稳定性，提高维生素丙的含量。不仅如此，钼还能提高植物的抗旱抗寒能力以及抗病性。

施用钼肥的特点是用量少，收效大，成本低，是提高农业收成特别是使大豆丰收的一项重要措施。钼在农业上的广泛应用，也为我国钼生产工厂的废水、废渣及低品位矿的综合利用，开辟了一条新的途径。 电子电气 钼有良好的导电和高温性能，特别是与玻璃的热膨胀系数极其相近，广泛地用于制造灯泡中螺旋灯丝的芯线、引出线、挂钩、支架、边杆及其他部件，在电子管中做栅极和阳极支撑材料。在超大型集成电路中钼用作金属氧化物半导体栅极，把集成电路安装在钼上可以消除"双金属效应"。超薄型无缝钼管(约15μm)可用作高清晰度电视机显象管的阳极支架，这种电视机的图象扫描线达1125条，比一般的电视机提高2倍。钼圆片还可作功率晶体管隔热屏和硅整流器的基板和散热片。

在现代电子工业中除使用纯钼外，Mo-Re合金可作电子管和特种灯泡的结构材料，Mo-50Re和TZM合金还可作高功率微波管和毫米波管中的热离子阴极结构元件，其工作温度可达到1200℃，电流密度可达10安培/厘米2。作为引出线的的纯钼丝再结晶温度低，在高温下易出现脆化，影响使用寿命，近年来，有人研制出添加Si、k和C等元素，以提高再结晶温度，生产出"高温钼丝"。采取在氧化钼生产过程中添加稀土元素钇、铈、镧等，更能有效地提高再结晶温度，克服材料高温脆化问题。含0.1-0.3%锆、0.1%钪的钼丝，在1200℃氮化处理，使钪弥散到整个合金中去，这种钼丝在20℃时抗拉强度可达到1400百万帕斯卡。

模具工业的迅速发展，使电火花加工技术得到普遍的应用，钼丝是理想的电火花线切割机床用电极丝，可切割各种钢材和硬质合金，加工形状极其复杂的零件，其放电加工稳定，能有效地提高模具的精度。 以上是钼丝两种最为广泛的用途，灯泡制造业的发展和模具制造业的崛起。

飞猛进。据中国照明协会统计，2001年全国生产钼丝达到31.5亿米，实际产量估计达到40亿米，消耗将近800吨钼条，其数量十分可观。其中线切割用钼丝产量超过20亿米，占钼丝总量的一半以上，其市场发展前景十分令人乐观。