高純金屬銦粉性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝
銦是化學(xué)元素，符號(hào)In和原子序數(shù)49。銦是一種銀灰色，質(zhì)地極軟的易熔金屬。銦位于第13組（元素周期表的第13個(gè)垂直列）。 它顯示了各種各樣的特性。 它被認(rèn)為是“貧金屬”族的金屬。液態(tài)銦能浸潤玻璃，并且會(huì)粘附在接觸過的表面上留下黑色的痕跡。銦有微弱的放射性，天然銦有兩種主要同位素，其一為In-113為穩(wěn)定核素，In-115為β-衰變。因此，在使用中盡可能避免直接接觸。
銦元素是在1863年由德國的賴希和李希特，用光譜法研究閃鋅礦時(shí)發(fā)現(xiàn)的。 銦的發(fā)現(xiàn)要?dú)w功于元素鉈的發(fā)現(xiàn)，在鉈被發(fā)現(xiàn)和取得后，德國弗賴貝格(Freiberg)礦業(yè)學(xué)院物理學(xué)教授賴希由于對(duì)鉈的一些性質(zhì)感興趣，希望得到足夠的金屬進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。他在1863年開始在夫賴堡希曼爾斯夫斯特(Himmelsfüst)出產(chǎn)的鋅礦中尋找這種金屬。這種礦石所含主要成分是含砷的黃鐵礦、閃鋅礦、輝鉛礦、硅土、錳、銅和少量的錫、鎘等。賴希認(rèn)為其中還可能含有鉈。雖然實(shí)驗(yàn)花費(fèi)了很多時(shí)間，但他卻沒有獲得期望的元素。
然而他得到了一種不知成分的草黃色沉淀物，并認(rèn)為是一種新元素的硫化物。 只有利用光譜進(jìn)行分析來證明這一假設(shè)?？墒琴囅Ｊ巧?，只得請(qǐng)求他的助手H.T.李希特進(jìn)行光譜分析實(shí)驗(yàn)。李希特在第一次實(shí)驗(yàn)就成功了，他在分光鏡中發(fā)現(xiàn)一條靛藍(lán)色的明線，位置和銫的兩條藍(lán)色明亮線不相吻合，就從希臘文中"靛藍(lán)"(indikon)一詞命名它為indium(銦)。兩位科學(xué)家共同署名發(fā)現(xiàn)銦的報(bào)告。分離出金屬銦還是他們二者共同完成的。他們首先分離出銦的氯化物和氫氧化物，利用吹管在木炭上還原成金屬銦，于1867年在法國科學(xué)院展出。1863年，德國化學(xué)家Ferdinand Reich和Hieronymous Theodor Richter用光譜法研究閃鋅礦時(shí)發(fā)現(xiàn)一條靛藍(lán)色光譜線，隨后經(jīng)過分離提取獲得新元素并以靛藍(lán)色命名為銦。
銦是一種相當(dāng)稀有的金屬。 它是第69個(gè)最豐富的元素，在0.05 ppm時(shí)與銀差不多。 盡管它廣泛散布在地殼中，但濃度極低，并且總是與其他金屬礦石結(jié)合在一起。 從未發(fā)現(xiàn)它具有天然金屬狀態(tài)。 回收銦是冶煉其他金屬礦石（如鋁，銻，鎘，砷和鋅）的副產(chǎn)品。 每年從鋅精煉廠的煙囪（煙囪）中回收約1,000公斤銦（或每1000份粉塵中的銦濃度為1份）。 在俄羅斯，日本，歐洲，秘魯和加拿大以及美國西部的金屬礦石和礦物中發(fā)現(xiàn)了銦。
從常溫到熔點(diǎn)之間，銦與空氣中的氧作用緩慢，表面形成極薄的氧化膜（In2O3），溫度更高時(shí)，與活潑非金屬作用。大塊金屬銦不與沸水和堿溶液反應(yīng)，但粉末狀的銦可與水緩慢的作用，生成氫氧化銦。銦與冷的稀酸作用緩慢，易溶于濃熱的無機(jī)酸和乙酸、草酸。銦能與許多金屬形成合金（尤其是鐵，粘有鐵的銦會(huì)顯著的被氧化）。銦的主要氧化態(tài)為+1和+3，主要化合物有In2O3、In(OH)3、InCl3，與鹵素化合時(shí)，能分別形成一鹵化物和三鹵化物。
銦的配位聚合物：
1. In(Ⅲ)與剛性的二羧酸（1,3-間苯二甲酸和1,4-萘二酸），在不同的溶劑中得到了四個(gè)化合物[In_2(OH)_2(1,3-BDC)_2(2,2’-bipy)2](1)，HIn(1,3-BDC)_2·2DMF (2)，In(OH)(1,4-NDC)·2H_2O (3)和HIn(1,4-NDC)_2·2H_2O·1.5DMF (4)?；衔?是1D鏈狀結(jié)構(gòu)，化合物2是2D層狀結(jié)構(gòu)，它們分別通過π-π相互作用最終形成了3D超分子結(jié)構(gòu)?；衔?和4都是無限的3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，雖然用的是同一羧酸配體，但是由于所用溶劑的不同，化合物3形成的是SrAl2拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而化合物4形成的是2-重穿插的dia拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。化合物1-4的合成，充分證明了溶劑在配位聚合物的合成過程中起到的重要作用。
2. In(Ⅲ)與柔性的二羧酸（1,4-苯二乙酸，反式-1,4-環(huán)己二酸和4,4’-二苯醚二甲酸），在不同的溶劑熱條件下，得到了三個(gè)化合物(Me_2NH_2)[In(cis-1,4-pda)2](5), In(OH)(trans-1,4-chdc)(6)和In(OH)(oba)·DMF·2H_2O (7)?；衔?是In~(3+)與cis-1,4-pda~(2-)形成的1D非共面的雙鏈結(jié)構(gòu)，化合物6和7則都是由–In-OH-In-OH–棒狀次級(jí)結(jié)構(gòu)基元形成的無限的3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?；衔?-7的合成主要是考察了柔性不同的二羧酸配體對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響。
3. In(Ⅲ)與旋光性的D-樟腦酸（D-H_2Cam），在溶劑熱的條件下合成了一個(gè)3D具有單一手性結(jié)構(gòu)的銦配位聚合物InH(D-C_(10)H_(14)O_4)_2(8)。經(jīng)拓?fù)浞治隹傻?，化合?具有dia拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
4. In(Ⅲ)與含氮雜環(huán)羧酸（2-吡啶羧酸和2,3-吡嗪二羧酸），在溶劑熱條件下合成了兩個(gè)化合物In_2(OH)_2(2-PDC)_4(9)和HIn(2,3-PDC)_2(10)。其中化合物9是由雙核分子In_2(OH)_2(2-PDC)_4通過π-π相互作用形成的1D波浪形的鏈狀結(jié)構(gòu)；化合物10形成的是3D的nbo拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
銦是一種銀灰色，質(zhì)地極軟的易熔金屬。熔點(diǎn)156.61℃。沸點(diǎn)2060℃。相對(duì)密度d7.30。液態(tài)銦能浸潤玻璃，并且會(huì)粘附在接觸過的表面上留下黑色的痕跡。
銦有微弱的放射性，天然銦有兩種主要同位素，其一為In-113為穩(wěn)定核素，In-115為β- 衰變。因此，在使用中盡可能避免直接接觸。
銦金屬可提高二硼化鎂超導(dǎo)臨界電流密度：
在超導(dǎo)體二硼化鎂里添加銦金屬粉末，大大提高了二硼化鎂超導(dǎo)臨界電流密度，向?qū)嵱没智斑M(jìn)了一步。通過超導(dǎo)體的電流密度在超過某一數(shù)值時(shí)，超導(dǎo)體就失去了超導(dǎo)性，這一數(shù)值就是超導(dǎo)臨界電流密度。它是衡量超導(dǎo)體性能的一個(gè)重要指標(biāo)。向二硼化鎂里添加銦金屬粉末，在2000攝氏度下熱處理后加工成為電線，其超導(dǎo)臨界電流密度比不添加銦提高了4倍，達(dá)到每平方厘米10萬安培。這是銦金屬滲透在二硼化鎂的晶粒之間，從而改善了它的結(jié)合性。
1.銦的首次大規(guī)模應(yīng)用是在二戰(zhàn)中用于高性能飛機(jī)軸承的涂層。之后，隨著銦在可熔性合金、焊接材料、電子材料方面新的應(yīng)用，銦產(chǎn)量也在逐年增加。特別是在八十年代中后期，磷化銦半導(dǎo)體和銦錫氧化物薄膜材料在LCD顯示屏的應(yīng)用引起了廣泛關(guān)注。目前銦的主要用途就是形成銦錫氧化物(ITO)透明電極用于液晶顯示屏和觸屏裝置。而該項(xiàng)應(yīng)用也大大提高了銦礦的全球開采量。
2.銦稱得上“合金的維生素”，利用銦合金熔點(diǎn)低的特點(diǎn)還可制成特殊合金，用于消防系統(tǒng)的斷路保護(hù)裝置及自動(dòng)控制系統(tǒng)的熱控裝置，添加少量銦制造的軸承合金是一般軸承合金使用壽命的4～5倍；由于銦具有較強(qiáng)的抗腐蝕性及對(duì)光的反射能力，可制成軍艦或客輪上的反射鏡。
3.銦對(duì)中子輻射敏感，可用作原子能工業(yè)的監(jiān)控材料，其原理是銦箔插入反應(yīng)堆中與中子反應(yīng)后便呈現(xiàn)放射性，其呈現(xiàn)放射性的速度，可作為測(cè)量反應(yīng)進(jìn)行的一個(gè)有價(jià)值的參數(shù)。在醫(yī)學(xué)中，銦膠體常用于肝、脾、骨髓的掃描。銦合金還可用于牙科醫(yī)療、鋼鐵和有色金屬的防腐裝飾件、塑料金屬化等方面。
1.主要用作包覆層(或制成合金)以增強(qiáng)金屬材料的耐腐蝕性，并廣泛用作電子器件；合金涂層作反射器；銦合金用作反應(yīng)堆控制棒等。
2.用于化合物半導(dǎo)體，高純合金及半導(dǎo)體材料的摻雜劑等。
3.主要用于制軸承及提煉高純銦，也用于電子工業(yè)和電鍍工業(yè)。
4.用于低熔點(diǎn)合金和銦鹽的制造。
原生銦主要是從原礦中提取銦，也是當(dāng)前冶煉銦的主要來源。再生銦則是對(duì)廢棄金屬回收后的冶煉，主要是從鉛、鋅、銅、錫等礦石冶煉過程中回收的副產(chǎn)品，但再生銦占的總量不大。礦物質(zhì)來源最常見的是深色閃鋅礦（ZnS），硬石膏和鋰蒙脫石（FeS：ZnS）。 銦也存在于錫礦石，菱鐵礦，錳和鎢礦石中。鎵通常與鋅和錫礦石中的銦有關(guān)。 銅，鐵，鉛，鈷和鉍的許多硫化礦石中都含有少量的銦。 在某些情況下，鋅冶煉廠的煙道粉塵包含超過1％的銦，并且是金屬的最大商業(yè)來源。 其他商業(yè)來源是來自鋅，鉛和鎘精煉的植物殘?jiān)湾a渣。 通過酸浸從鋅加工殘?jiān)谢厥浙?，然后從隨附的元素雜質(zhì)（如鋅，鎘，鋁，砷和銻）中進(jìn)行化學(xué)分離。 通過在受控電位下對(duì)鹽進(jìn)行水電解最終純化，得到純度為99.9％的產(chǎn)物。
銦錠因其光滲透性和導(dǎo)電性強(qiáng)，主要用于生產(chǎn)ITO靶材（用于生產(chǎn)液晶顯示器和平板屏幕），這一用途是銦錠的主要消費(fèi)領(lǐng)域，占全球銦消費(fèi)量的70%。
其次的幾個(gè)消費(fèi)領(lǐng)域分別是：電子半導(dǎo)體領(lǐng)域，占全球消費(fèi)量的12%；焊料和合金領(lǐng)域占12%；研究行業(yè)占6%。另，因?yàn)槠漭^軟的性質(zhì)在某些需填充金屬的行業(yè)上也用于壓縫。如：較高溫度下的真空縫隙填充材料。
醫(yī)學(xué)上，肝、脾、骨髓掃描用銦膠體。腦、腎掃描用銦-DTPA。肺掃描用銦-Fe(OH)3顆粒。胎盤掃描用銦-Fe-抗壞血酸。肝血池掃描用銦輸送鐵蛋白。
鎵和銦合金合成液態(tài)金屬，形成一種固溶合金，在室溫下就可以成為液態(tài)，表面張力為每米500毫牛頓。這意味著，在不受外力情況下，當(dāng)這種合金被放在平坦桌面上時(shí)會(huì)保持一個(gè)幾乎完美的圓球不變。當(dāng)通過少量電流刺激后，球體表面張力會(huì)降低，金屬會(huì)在桌面上伸展。如果電荷從負(fù)轉(zhuǎn)正，液態(tài)金屬就會(huì)重新成為球狀。更改電壓大小還可以調(diào)整金屬表面張力和金屬塊粘度，從而令其變?yōu)椴煌Y(jié)構(gòu)。這項(xiàng)研究還可以用于幫助修復(fù)人類切斷的神經(jīng)，以避免長期殘疾。研究人員宣稱，該突破有助于建造更好的電路、自我修復(fù)式結(jié)構(gòu)。
CD44是一種分子量為80-95 kD的糖蛋白，也稱為Hermes、Pgp1、H-CAM或HUTCH。它表達(dá)于所有白細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、肝細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞。隨著B細(xì)胞和T細(xì)胞被激活或進(jìn)入記憶階段，CD44的表達(dá)水平會(huì)從低或中等強(qiáng)度升高到高表達(dá)水平。因此，據(jù)報(bào)道，CD44是記憶細(xì)胞亞群的重要標(biāo)記物。CD44是一種粘附分子，參與白細(xì)胞在內(nèi)皮細(xì)胞上的附著和滾動(dòng)，歸巢至外周淋巴器官和炎癥部位，以及白細(xì)胞聚集。
化學(xué)性質(zhì)
銀灰色質(zhì)軟的易熔金屬。熔點(diǎn)156.61℃。沸點(diǎn)2060℃。相對(duì)密度d
207.30。溶于濃無機(jī)酸，極微溶于氫氧化鈉溶液，不溶于水。在地殼中含量為10
-5%，銦單獨(dú)的礦物極少，絕大多數(shù)伴生于錫、鉛、銻、鋅等礦中。
用途
用于制備化合物半導(dǎo)體材料及半導(dǎo)體的摻雜劑等
生產(chǎn)方法
工業(yè)生產(chǎn)是從鉛、鋅、銻、錫等生產(chǎn)中的各種廢料和中間產(chǎn)物，經(jīng)氧化富集、萃取、置換和電解等工藝過程制得。
類別
有毒物品
毒性分級(jí)
劇毒
急性毒性
皮下-小鼠 LDL0: 10 毫克/公斤
可燃性危險(xiǎn)特性
銦粉末在明火, 高熱情況下易燃; 燃燒產(chǎn)生有毒銦氧化物煙霧
儲(chǔ)運(yùn)特性
庫房通風(fēng)低溫干燥; 與食品添加劑分開存放
滅火劑
干粉、泡沫、砂土、二氧化碳, 霧狀水
職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
TWA 0.1 (銦)毫克/立方米; STEL 0.3 毫克(銦)/立方米
高純金屬銦粉
上下游產(chǎn)品信息
上游原料
下游產(chǎn)品