有的稀有金属在物理-化学性质上近似而不容易分离成单一金属。过去制取和使用得很少,因此得名为稀有金属。19世纪即有稀有元素(rare elements)一词,20世纪20年代在此基础上定名为稀有金属。稀有金属开发较晚,所以有时还称为新金属(new metals)。第二次世界大战以来,由于新技术的发展,需求量的增大,稀有金属研究和应用迅速发展,冶金新工艺不断出现,这些金属的生产量也逐渐增多。稀有金属已经不稀。稀有金属所包括的金属也在变化,如钛在现代技术中应用日益广泛,产量增多,所以有时也被列入轻金属。
报道称,电脑、充电电池、混合动力车、GPS系统、iPad、游戏设备,日常生活中使用的每项技术几乎都涉及这些稀有金属元素中的至少一种。
铌铁主要用于冶炼高温(耐热)合金,不锈钢和高强度低合金钢。铌在不锈钢和耐热钢中,与钢中的碳生成稳定的碳化铌。均匀地分布在钢的晶粒边界,防止高温下钢的晶粒长大,对钢的组织起细化作用,可提高钢的强度、韧性和蠕变性能。铌与碳的化学亲和力远远大于铬与碳,因此,当不锈钢中有铌存在时,可防止在钢的晶界析出碳化铬,因而提高钢的抗腐蚀能力。钢中的铌与氮生成稳定的氮化铌,提高了钢的表层抗腐蚀能力。钢中的铌与氧生成稳定的氧化铌,使钢的表面形成氧化铌薄膜,可阻止氧向内部扩散而起抗氧化作用。碳素钢添加Nb0.015%~0.05%,可起细化组织作用,使钢具有良好的成型性和焊接性能。铌对钢的奥氏体再结晶有强烈的阻止作用,使钢在较高的温度下,有效地控制轧制,而且控制轧制的强韧化效果十分显着。所以铌作为微合金元素在碳素钢中的用量大大增加。美国在微合金中的用铌量,在1959年仅占铌总消耗量的1.9%,而1988年上升为68%。
铌在高温合金中起固溶强化和碳化物沉淀强化作用,提高高温合金的屈服强度和表面稳定性。铌的重量是难熔金属中较轻的一种,也是高温合金大量使用的因素之一。铌镍合金作为镍基高温合金的添加剂,主要是生产718合金。永磁合金中加入铌,可提高合金的矫顽力性能。
铸铁中加入铌,有助于球化和珠光体组织的形成。起孕育和细化铸件组织的作用。铌可提高铸件在高温下的强度、韧性、硬度和使用寿命。电焊条用铌铁作为焊料组分,来提高焊接质量。
1、铱
地壳中比黄金稀薄12倍,密度高,铱通常用于硬化铂,具有很高的熔点,而且坚硬、易碎,不易操作,铱在工业和医疗设备能够承受的温度。虽然铱在地球上很难找到,但陨石撞击点发现了富含铱的粘土,铱金属元素在地壳中的含量为千万分之一。
2、铑
一种铂族金属,铑是易碎的,通常作为粉末。电触点和催化转换器使用铑,它可以硬化钯和铂合金。镀铑金首饰不仅耐磨,而且很吸引人。2008年,铑价格飙升至每盎司1万美元,2013年跌至1000美元以下。
3、铼
铼的沸点,熔点第三,是一种稀有的银白色金属。铼以莱茵河命名,镀镍铼是喷气发动机部件的一部分,包括排气喷嘴和涡轮叶片。世界上大部分铼来自智利。
4、金
黄金是一种广泛需要的贵金属,在人类历史上占有独特的地位。黄金是权力、财富和的象征,它具有可塑性和抗污秽性。黄金的工业用途包括牙科和制造电子电路。
5、钯
钯是铂族中昂贵的一员,是催化转换器和医疗器械的重要组成部分。一种光亮的银白色金属,具有熔点的铂族金属,用于高端珠宝和硬币。
6、白金
白金是一种有光泽的灰白色贵金属,在任何温度下都能耐腐蚀。虽然铂比黄金丰富,但它的提取过程复杂而昂贵,因此它相对于黄金具有更高的价值。
7、银
常见的贵金属,除了用作硬币、餐具和珠宝外,银也是一种有价值的工业金属。用于导体,太阳能电池板和水过滤系统,银条和硬币可以作为投资级商品交易的。
8、碲
1782年发现,在西澳大利亚开采,半导体和太阳能电池板也使用碲,光纤电缆和光伏电池也使用碲,它在地球上是稀有的,但在宇宙中很常见。
9、钌
与铑类似,钌比铂族金属更便宜。电镀、合金硬化和电接触生产是钌的主要用途。采矿每年只生产20吨钌,执法人员使用四氧化钌发现和识别潜在的指纹。
10、锇
1803年在伦敦被发现,锇是所有稳定元素中密度的。蓝灰色,反射锇用于制造工业和太空镜,以及工业显微镜。锇也被用来制作留声机针和钢笔笔尖。
稀有金属在地壳中的含量并不都是很少的。例如钛、锆、钒在地壳中的含量大于常见的有色金属镍、铜、锌、钴、铅、锡。稀有金属由于赋存分散,并且常与其他金属伴生,一些物理化学性质特殊因而往往要采取特殊的生产工艺。如用有机溶剂萃取法及离子交换法分离提取锂、铷、铯、铍、锆、铪、钽、铌、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼以及镧系金属、锕系金属等;用金属热还原法、熔盐电解法制取锂、铍、钛、锆、铪、钒、铌、钽及稀土金属等;用氯化冶金法提取分离或还原制取钛、锆、铪、钽、铌和稀土金属等;用碘化物热分解法制取高纯钛、锆、铪、钒、铀、钍等。真空烧结、电弧熔炼、电子束熔炼、等离子熔炼等一系列冶金技术已经大量用于提炼稀有金属,特别是稀有难熔金属。区域熔炼技术已是制取高纯度稀散金属和稀有难熔金属的有效手段。