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  • Mo 钼
  • Ta 钽
  • W 钨
  • W-MMC Metal Matrix Composites

钼

钼具有独特的机械和化学特性,是一种可以满足严苛要求的出色材料。钼具有极高熔点、低热膨胀率和高热导率,在众多行业得到采用。钼堪称全能型材料。我们使用这种材料生产各种产品,包括照明行业用带材和丝材、电力电子行业用半导体底板、玻璃熔化电极、高温炉的热区以及太阳能电池和平面显示屏镀层用溅射靶。

原子序数 42
CAS 编号 7439-98-7
原子质量 95.94 [g/mol]
熔点 2620℃
沸点 4639℃
20℃ 时的密度 10.22 [g/cm³]
晶体结构 体心立方
20℃ 时的线性热膨胀系数
5.2 × 10-6 [m/(mK)]
20℃ 时的热导率
142 [W/(mK)]
20℃ 时的比热 0.25 [J/(gK)]
20℃ 时的电导率 17.9 × 106 [S/m]
20℃ 时的电阻率 0.056 [(Ωmm2)/m]
材料范围

纯钼与钼合金

您可以信赖我们的质量。从金属氧化物到成品,我们完全自主生产各类钼产品。我们只使用最纯净的氧化钼作为原材料。因此,我们保证钼的纯度达到 99.97%(不含 W 的金属纯度)。剩余成分包含以下元素:

元素 典型最大值
[μg/g]
保证最大值
[μg/g]
Al 1 10
Cr 3 20
Cu 2 20
Fe 5 20
K 6 20
Ni
1 10
Si 2 20
W 169 300
C 13 30
H 0 10
N 5 10
O 6 40
Cd 1 5
Hg* 0 1
Pb 0 5

*Erstwert

Die Anwesenheit von Cr (VI) und organischen Verunreinigungen kann durch den Produktionsprozess ausgeschlossen werden (mehrfache Wärmebehandlung bei Temperaturen über 1.000°C in H2.)

材料名称 化学成分(质量百分比)
钼(纯) > 99.97% Mo
TZM 0.5% Ti/0.08% Zr/0.01–0.04% C
MHC 1.2% Hf/0.05–0.12% C
钼氧化镧
(ML)
ML 0.3% La2O3
MLR(R = 再结晶) 0.7% La2O3
MLS(S = 应力消除) 0.7% La2O3
MoILQ
(ILQ = 白炽灯质量)
0.03% La2O3
钼氧化钇  MY 0.47% Y2O3/0.08% Ce2O3
MoRe  MoRe5 5.0% Re
 MoRe41 41.0% Re
MoW  MoW30 30.0% W
 MoW50 50.0% W

我们会针对每个应用准备钼材料。我们可以通过添加各种合金得到以下特性:

  • 物理特性(例如熔点、蒸汽压、密度、电导率、热导率、热膨胀率、热容)
  • 机械特性(例如强度、断裂性能、蠕变性能、延展性)
  • 化学特性(耐腐蚀性、蚀刻性能)
  • 可加工性(机械加工性、可成形性、可焊接性)
  • 再结晶性能(再结晶温度、易脆化性、老化效应)

此外,我们还可以通过定制制造工艺改变钼在其他方面的特性。结果:可根据相应应用定制的具有不同特性的钼合金。

  • TZM(钛锆钼)

    我们使用少量极精细的微小碳化物将钼转化为钛锆钼。钛锆钼比纯钼强度更高,具有更高的再结晶温度和更好的抗蠕变性。钛锆钼可在存在苛刻机械负载的高温应用中使用,例如锻造工具或 X 射线管中的旋转阳极。建议在 700 到 1400℃ 的工作温度范围内使用该材料。

  • MHC(钼铪碳)

    MHC 是一种通过颗粒增强型钼基合金,其中含有铪和碳。由于超精细碳化物分布比较均匀,该材料在 1550℃ 的温度条件下仍能表现出优异的耐热性和抗蠕变性,最高工作温度比 TZM 高 150℃。MHC 用于金属成型等应用。用于挤压模具时,该材料能够承受极端的热负荷和机械负荷。

  • ML(氧化钼镧)

    在钼中掺杂少量氧化镧颗粒(重量占比为 0.3% 或 0.7%),能形成能形成堆叠式纤维结构。这种特殊的微观结构可在高达 2000℃ 的温度下保持稳定。因此,即使在极端条件使用下,氧化钼镧也具有抗蠕变性。我们主要将此类合金加工成高温炉部件,例如绞丝和其他金属丝、烧结和退火舟或者蒸发旋管。在照明行业中,氧化钼镧用于固定和引线用丝线。还可用作护线和引线用丝材。

  • MoILQ(钼-ILQ)

    MoILQ 是掺杂了微量氧化镧(重量仅占 0.03%)的钼合金,专为照明行业应用而开发。得益于特别配置的掺杂剂含量,其再结晶温度比纯钼更高。再结晶后,其微观结构也比纯钼更精细。与 ML 材料相比,MoILQ 更适合成型,因此更易于加工。MoILQ 用于制造白炽灯和卤素灯灯丝的芯线和支撑丝材。

  • MY(氧化钼钇铈)

    MY 是一种颗粒增强型钼合金,其中氧化钇与氧化铈的重量占比分别为 0.47% 和 0.08%。MY 专为照明行业应用开发。MY 与石英玻璃的粘附性良好,易于焊接,并且比纯钼具有更好的抗氧化性。MY 主要用于导电 ESS 带材以及涂层技术领域的蒸发舟。

  • MoW(钼钨)

    利用钼的耐高温特性和耐腐蚀性可以改善钨的特性。MoW 材料有不同的成分,从钨重量占比为 30% 的 MoW30 到钨重量占比为 50% 的 MoW50。这些材料主要用于制造锌以及玻璃工业中的搅拌工具。此外,我们还使用 MoW 合金生产平面显示屏涂层所用的溅射靶。MoW 涂层的蚀刻性能更好,这对制造薄膜晶体管非常有价值。

  • MoRe(钼铼)

    少量的铼可使钼即使在室温以下也具有良好的延展性。钼铼 (MoRe) 主要用于热电偶线以及对延展性要求很高的应用。

特性

全能型材料:钼的材料特性

钼属于高熔点金属一族(也称为难熔金属)。难熔金属是熔点高于铂 (1772℃) 的金属。在难熔金属中,各原子的结合能特别高。难熔金属具有高熔点、低蒸汽压、高弹性模量和良好的高温稳定性。此类金属还具有低热膨胀系数和较高密度等典型特征。钼在元素周期表中与钨属于同一族,这意味着这两种金属具有相似的原子结构以及物理和化学特性。钼和钨也都具有优异的热导率。不同之处在于,钼在相当低的温度下也很容易变形,因此比钨更容易加工。钼具有非常均衡的各类特性,是名副其实的全能型材料。

通过改变所添加合金元素的类型和数量,以及使用定制生产工艺,我们能改变钼金属及其合金的特性。我们在 TZM 和 MHC 材料中特别加入的碳化物可调节钼在所有温度范围内的机械性能。加入氧化物可以提高钼的再结晶温度和抗蠕变性。加入铼可让钼在室温下也具有延展性。加入铜可提高热导率,但对热膨胀系数没有较大影响。

  • 物理特性
    • 难熔金属的蒸发速度
    • 难熔金属的蒸汽压
    • 钼和钛锆钼的与温度有关的线性热膨胀系数
    • 钼和钛锆钼的与温度有关的热导率
    • 钼和钛锆钼的比热
    • 钛锆钼和钼/再结晶钼镧的电阻率

    难熔金属通常具有较小的热膨胀系数和较高的密度。钼也是如此。该材料还具有较高的热导率和较低的电阻率。钼原子之间存在较强结合能,并且其弹性模量比许多金属高。钼的热物理特性会随温度变化。

    • 钼和钨的与温度有关的线性热膨胀系数
    • 钼和钨的比热
    • 钼的与温度有关的发射率值

    图表总结了钼的与温度有关的发射率值(显示为红色散射带)。可以在散射带的上端找到 Plansee 样品在典型交付条件下的发射率实验测量值。

    材料的电阻率 ρ (rho) 是其电导率的倒数。材料电阻率的值越高,其导电性能越差。电阻率 ρ 的测量单位为 Ωmm²/m。不同金属具有不同电阻率。例如:银的电阻率为 0.016 Ωmm²/m,钛的电阻率为 0.8 Ωmm²/m。各材料的温度、合金元素、杂质和缺陷都会对电阻率产生较强影响。我们的高性能材料钼和钨具有非常低的电阻率:室温下约 0.05 Ωmm²/m;在 1500℃ 下甚至小于 0.5 Ωmm²。因此,我们的金属非常适合作为电触头和涂层材料使用。由于钼和钨具有立方晶格,因此所有晶向上的电阻率均相同。

    • 钼和钨的电阻率
    • 钼和钨的与温度有关的热导率
  • 机械特性

    钼的熔点高达 2620℃,即使在高温下也能保持其强度和抗蠕变性。材料的成形程度越高,钼的强度提升幅度也越大。与其他金属相比,钼材料的延展性也会随着成形程度的增加而提升。我们加入铼作为合金元素,既能提高钼的延展性,又能降低脆韧转变温度。我们还使用钛、锆、铪、碳和稀土氧化物作为合金成分添加到钼材料中。与其他金属相比,钼及其合金的钼原子之间存在较强结合能,因而具有非常高的弹性模量。这意味着,我们可以制造出具有特性范围非常明确的各种材料。

    • 在试验温度下,钼弹性模量与其他难熔金属(W、Cr、Ta 和 Nb)弹性模量的对比图
    • 钼和钛锆钼 0.2% 的典型屈服强度值
    • 钼和钛锆钼板材在应力消除和/或再结晶条件下的典型抗拉强度(板材厚度:2 mm)
    • 钼、钛锆钼和再结晶钼镧板材在 1100℃ 时的稳态蠕变速率比较
    • 钼、钛锆钼和再结晶钼镧板材在 1450℃ 和 1800℃ 时的稳态蠕变速率比较

    蠕变试验样品材料的描述

     

    材料 试验温度 [℃] 板材厚度 [mm] 试验前热处理
    Mo 1100 1.5 1200℃/1h
    1450 2.0 1500℃/1h
    1800 6.0 1800℃/1h
    TZM 1100 1.5 1200℃/1h
    1450 1.5 1500℃/1h
    1800 3.5 1800℃/1h
    MLR 1100 1.5 1700℃/3h
    1450 1.0 1700℃/3h
    1800 1.0 1700℃/3h
    • 钼、钛锆钼和碳化钼铪棒材 0.2% 的典型屈服强度值(直径:25 mm;应力消除条件)
    • 钼、钛锆钼和碳化钼铪棒材的典型抗拉强度(直径:25 mm;应力消除条件)
    • 钼、钛锆钼和碳化钼铪棒材随温度变化的硬度值(直径:25 mm;应力消除条件)

    脆韧转变温度

    如果加热到一定温度,钼就会失去脆性并变得具有延展性。使脆性转变为延展性所需的温度称为脆韧转变温度。脆韧转变温度与多种因素有关,包括金属的化学成分和变形度。

    钼材料的延展性和断裂韧性会随再结晶程度的增加而降低。这意味着再结晶温度是一个决定性因素。当温度高于再结晶温度时,材料的结构发生变化。这种晶粒重构降低了钼的强度和硬度,并增加了断裂的可能性。针对不同的成形工艺,需要采取诸如轧制、型锻或拉拔等操作才能恢复原始结构。再结晶温度高度依赖于钼的变形度及其化学成分(尤其是其掺杂剂含量)。下表总结了基本钼材料的典型再结晶温度。

    材料 100% 再结晶温度 [℃](退火时间:1 小时)
      变形程度 = 90% 变形程度 = 99.99%
    钼(纯) 1100 -
    TZM 1400 -
    MHC 1550 -
    ML 1300 2000
    Mo-ILQ 1200 1400
    MY 1100 1350
    MoRe41 1300 -
    MoW30 1200 -

    一般而言,在钼和难熔金属的成形和加工过程中,充分了解该组材料的特殊性能是必要之举。如果采用弯制或折叠等无屑成形工艺,则必须在高于脆韧转变温度的条件下使用这些工艺,确保板材可以安全加工,不会出现开裂风险。板材越厚,无裂纹成形所需的温度越高。如果适当削尖刀具并正确调整预热温度,钼也非常适合进行切削和冲压操作。使用极其坚固且功能强大的机器,也可以顺利地进行切削。如果您对难熔金属的加工有任何问题,我们很乐意利用我们的多年经验为您提供帮助。

  • 化学特性

    钼及其合金出色的耐化学性受到了化学界和玻璃工业界的高度重视。钼在大气湿度低于 60% 时具有耐腐蚀性。只有在湿度更高的情况下,钼才会开始出现褪色。在温度高于 100℃ 的碱性和氧化性液体中,钼不再具有耐腐蚀性。针对在 250℃ 以上的氧化性气体和元素中使用钼的应用,我们开发了 Sibor® 保护层,防止钼被氧化。玻璃熔体、氢气、氮气、惰性气体、金属熔体和氧化物陶瓷即使在非常高的温度下也不会侵蚀钼,或者对钼的侵蚀作用比对其他金属材料的侵蚀作用更小。

    下表列出了钼的耐腐蚀性能。除非另有说明,否则所有规格均针对未混有氧气的纯溶液。微小浓度的化学活性杂质会显著影响钼的耐腐蚀性能。如果您有关于复杂腐蚀相关话题的任何问题,我们很乐意利用我们的经验和内部腐蚀实验室为您提供帮助。

     

    介质  耐腐蚀  (+),不耐腐蚀 (-)                                        注  
       
    冷水和温水< 80 °Cd>+ 褪色
    > 80℃ 的热水,已除气 + 褪色
    不超过 600℃ 的蒸汽 + 褪色
       
    氢氟酸 (HF) + < 100 °Cd>
    盐酸 (HCI) +  
    磷酸 (H3PO4) + < 270 °Cd>
    硫酸 (H2SO4) + < 70%, < 190 °Cd>
    硝酸 (HNO3) - 溶液
    王水 (HNO3 + 3 HCl) - 溶液
    有机酸 +  
    碱液    
    氨溶液 (NH4OH) +  
    氢氧化钾 (KOH) + < 50%, < 100 °Cd>
    氢氧化钠 (NaOH) + < 50%, < 100 °Cd>
    卤素    
    氟 (F2) - 侵蚀性强
    氯 (Cl2) + < 250 °Cd>
    溴 (Br2) + < 450 °Cd>
    碘 (I2) + < 450 °Cd>
    非金属    
    硼 (B) + < 900 °Cd>
    碳 (C) + < 900 °Cd>
    硅 (Si) + < 550 °Cd>
    磷 (P) + < 800 °Cd>
    硫 (S) + < 440 °Cd>
    气体*    
    氨 (NH3) + < 900 °Cd>
    一氧化碳 (CO) + < 1000 °Cd>
    二氧化碳 (CO2) + < 1100 °Cd>
    碳氢化合物 + < 1000 °Cd>
    空气和氧气 (O2) + < 400 °C, discolorationd>
    惰性气体 (He, Ar, N2) +  
    氢气 (H2) +  
    水蒸气 + < 600 °C, discolorationd>
    *必须特别注意气体的露点。潮湿会导致氧化。
    熔体    
    玻璃熔体* + < 1700 °Cd>
    铝 (Al) -  
    铍 (Be) -  
    铋 (Bi) + < 1430 °Cd>
    铯 (Cs) + < 870 °Cd>
    铈 (Ce) + < 800 °Cd>
    铬 (Cr) -  
    铜 (Cu) + < 1300 °Cd>
    铕 (Eu) +  
    镓 (Ga) + < 400 °Cd>
    金 (Au) +  
    铁 (Fe) -  
    铅 (Pb) + < 1100 °Cd>
    锂 (Li) + < 1425 °Cd>
    镁 (Mg) + < 1000 °Cd>
    汞 (Hg) + < 600 °Cd>
    镍 (Ni) -  
    钚 (Pu) +  
    钾 (K) + < 1200 °Cd>
    铷 (Rb) + < 1035 °Cd>
    钐 (Sm) +  
    钪 (Sc) -  
    银 (Ag) + < 1020 °Cd>
    钠 (Na) + < 1020 °Cd>
    锡 (Sn) + < 550 °Cd>
    铀 (U) -  
    锌 (Zn)** -  
    *不包括含有 氧化剂的玻璃;
    **MoW30 合金对锌熔体具有优异的耐腐蚀性。
     
    炉体结构材料    
    氧化铝 (Al2O3) + < 1900 °Cd>
    氧化铍 (BeO) + < 1900 °Cd>
    石墨 (C) + < 900 °Cd>
    菱镁矿 (MgCO3) + < 1600 °Cd>
    氧化镁 (MgO) + < 1600 °Cd>
    碳化硅 (SiC) + < 550 °Cd>
    氧化锆 (ZrO2) + < 1900 °Cd>

    Korrosionsverhalten von Molybdän gegenüber ausgewählten Stoffen

钼合金与纯钨比较
 
  TZM MHC ML Mo-ILQ MY MoW MoRe
合金成分
(重量百分比)
0.5% Ti
0.08% Zr
0.01–0.04% C
1.2% Hf
0.05–0.12% C
0.3% La2O3
0.7% La2O3
0.03% La2O3 0.47% Y2O3
0.08% Ce2O3
20–50% W 5/41% Re
热导率 - - - -
室温下的稳定性 + + + +
高温稳定性/抗蠕变性 ++(< 1400 °C)
+(> 1400℃)
++(< 1500 °C)
+(> 1500℃)
+(< 1400 °C)
++(> 1400℃)
+ + + +
再结晶温度 + ++ ++ + + + +
在高温下使用后的延展性 + + ++ + + ~ ++
可焊性 + + + + + ~ ++

~ vergleichbar mit reinem Mo + höher als reines Mo ++ viel höher als reines Mo - niedriger als reines Mo -- viel niedriger als reines Mo

特性和应用

质量特性

钼的工业应用与其特性一样多种多样。下面会简要介绍其中三种特性:

  • 高纯度和优异的抗蠕变性

    我们的钼非常纯净,即使承受非常高的温度,也仍然易于加工。以为蓝宝石生长领域中所有常规工艺生产坩埚为例。以我们钼材料打造的坩埚具有出众纯度,这便证明了它们作为熔化和凝固用容器的价值。

  • 高尺寸稳定性和优异的耐腐蚀性

    我们的搅拌器可实现所有类型玻璃熔体的均质化。为此,搅拌器必须承受极端温度和侵蚀性玻璃熔体。钼可以赋予搅拌器这样的能力。凭借出色的尺寸稳定性以及对金属和玻璃熔体的耐腐蚀性,我们的材料可确保理想的搅拌效果以及较长的产品使用寿命。

  • 高热导率和低热膨胀率

    高功率密度以及通过功率二极管和晶体管的电流会产生热量。钼与钼合金具有良好的热导率和热膨胀特性,适用于相关的半导体材料,是电力电子设备理想的支撑材料。当用作底板时,钼会展现可靠的散热性能。

矿床

天然存在与人为制备

钼自公元前 3 世纪就为人所知。然而,“molybdaena”当时被用来指代石墨和方铅矿,与天然存在的辉钼矿混淆。直到 17 世纪,科学家们才意识到钼元素并不含铅。1778 年,Carl Wilhelm Scheele 用硝酸生制出白色氧化钼 (MoO3)。Scheele 将制得的白色沉淀物命名为“terra molybdaenae”(钼土)。1781 年,Peter Jakob Hjelm 首次成功还原氧化钼,所得产物便是金属钼。此外,我们要感谢 Jöns Jakob Berzelius 提出的化学符号,正是他让我们对钼的化学性质有了更深入的了解。二十世纪初,人类利用氢气还原三氧化钼 (MoO3) 的方法首次制得了纯钼金属。在制造钼的过程中,辉钼矿 (MoS2) 是最重要的矿物。世界上的大型钼矿床分布在北美和南美国家以及中国。在智利的铜矿中,辉钼矿是该国铜矿开采作业的副产品辉钼矿在这些矿石中的重量占比约为 0.5%。使用浮选工艺将伴生矿物与钼分离。经此方法处理后,辉钼矿 (MoS2) 在精矿中的平均含量大约能占到 85%。该精矿在 600℃ 下焙烧。辉钼矿 (MoS2) 经过氧化形成三氧化钼 (MoO3)。

Molymet 徽标

我们持有智利公司 Molibdenos y Metales (Molymet) 的股份是我们保证持续供应钼的重要一步。

Molymet 是世界上最大的钼精矿加工商。

详细了解 Molymet

您是否知道许多钼精矿含有大约 0.1% 的铼?在焙烧过程中,铼升华为七氧化二铼 (Re2O7),在作为钼制备过程的副产品在除尘器中回收。

焙烧后的钼精矿或(从工艺角度已知的)氧化钼,在大约 1000℃ 下升华,或通过化学方法进一步净化。在制造金属钼的过程中,该工艺会产生下列产物:

  • ADM(二钼酸铵)/(NH4)2O 2MoO3(白色)
  • 三氧化钼/MoO3(绿色)

使用氢气对上述中间产物进行两段还原,得到金属钼粉。然后在氢气气氛中还原三氧化钼,
制得还原不充分且呈棕红色的氧化钼 (MoO2)。因此,氧化钼也被称为“红钼”:

MoO3+ H MoO2 + H2O

二次还原也在氢气气氛中进行,并得到最终产品 — 银灰色钼粉:

MoO2 + 2H2 Mo + 2H2O

生产过程

生产方法:粉末冶金法!

什么是粉末冶金法?众所周知,钢、铝和铜等大多数工业金属和合金如今都是在模具中熔铸制成的。与之相反的是,粉末冶金法摒弃了熔化操作。该方法会先挤压金属粉末,然后在低于材料熔化温度的条件下进行热处理(烧结),以此制得产品。粉末冶金法中三个最重要因素分是金属粉末自身、挤压工艺和烧结工艺。我们能够在内部控制和优化所有这些因素。

为什么使用粉末冶金法?通过粉末冶金法,我们能够生产熔点远高于 2000℃ 的材料。即使只生产少量产品,该方法也非常实惠。通过定制粉末混合物,我们能够生产出众多具有特定特性的极其均匀的材料。

将钼粉与合金元素混合后后填入模具。然后用高达 2000 巴的压力挤压混合物。在温度高于 2000℃的专用高温炉内对压制坯料(也称为“生坯”)进行烧结。在此过过程中,坯料会形成所需的密度和微观结构。得益于采用的锻造、轧制或拉拔等适当成形方法,我们的材料具有非常特殊的特性,例如出色的高温稳定性和硬度或流动特性。只有在这些步骤正确无误时,才能满足严格的质量要求,制得具有出众纯度和品质的产品。

    氧化物
    还原
    混合合金
    压制
    烧结
    成形
    热处理
    机械加工
    质量保证
    回收利用
氧化物Molymet(智利)是世界上最大的钼精矿加工商,也是我们的主要三氧化钼供应商。Plansee 集团持有 Molymet 21.15% 的股份。Global Tungsten & Powders(美国)是 Plansee 集团的一个部门,也是我们主要的钨金属粉末供应商。
产品范围

钼及钼合金半成品概览:

 

  片材

板材
[厚度]
卷板和带材
[厚度]
棒材
[直径]
丝材
[直径]  
Mo
0.05–50 mm 板材:0.100–0.381 mm
带材:0.015–0.762 mm
0.3–210 mm 0.015–3.17 mm
TZM 0.30–50 mm   1.0–165 mm 根据要求
MHC     10 –165 mm  
MLS/MLR MLS:0.20–1.0 mm
MLR:1.0–50 mm
MLS 板材:0.254–0.381 mm
MLS 带材:0.100–0.762 mm
   
ML     0.3–100 mm 0.200–3.17 mm
Mo-ILQ       0.015–3.17 mm
MY   0.015 – 0.200 mm   根据要求
MoW30/MoW50 根据要求   根据要求  
MoRe41 根据要求   根据要求 根据要求
网上商店

在我们的网上商店中,您可以快捷地订购由钼和钼合金制成的尺寸可配置的板材、棒材、带材、丝材以及其他产品。

您可在 Plansee 网上商店浏览我们的产品

下载

您想详细了解钼及钼合金的信息吗?您想了解有关加工、连接技术和表面处理的更多信息吗?请查阅我们的材料手册或安全数据表。

安全数据表:Mo、TZM、MHC、ML、MY
其他材料
74183.84
W
73180.95
Ta
W-MMC
Metal Matrix Composites