希土類元素の用途17選(写真付き)

Aよく使われる比喩は、石油が産業の血液ならば、希土類元素は産業のビタミンだということです。

希土類元素(レアアース)は、金属元素のグループの略称です。18世紀末から次々と発見され、化学元素周期表の15のランタノイド(ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)など)を含む17種類の希土類元素が存在します。現在、希土類元素は電子工学、石油化学、冶金など多くの分野で広く利用されています。科学者はほぼ3~5年ごとに希土類元素の新しい用途を発見しており、6つの発明のうち1つは希土類元素から切り離すことはできません。

希土類1

中国は希土類鉱物資源が豊富で、3つの分野で世界トップクラスです。資源埋蔵量は世界第1位で、世界の約23%を占めています。産出量も世界第1位で、世界の希土類商品の80%から90%を占めています。販売量も世界第1位で、希土類製品の60%から70%が海外に輸出されています。同時に、中国は17種類の希土類金属をすべて供給できる唯一の国であり、特に軍事用途が顕著な中重希土類を供給しています。中国のシェアは羨ましいほどです。

R希土類元素は貴重な戦略資源であり、「工業用グルタミン酸ナトリウム」「新素材の母」とも呼ばれ、先端科学技術や軍事産業に広く応用されています。工業情報化部によると、希土類永久磁石、発光材料、水素貯蔵材料、触媒などの機能性材料は、先進設備製造、新エネルギー・新興産業などのハイテク産業に欠かせない原料となっています。また、電子工学、石油化学工業、冶金、機械、新エネルギー、軽工業、環境保護、農業などにも広く応用されています。

日本は1983年に希少鉱物の戦略備蓄制度を導入し、国内のレアアースの83%は中国から輸入された。

再びアメリカを見てみましょう。アメリカの希土類埋蔵量は中国に次ぐものですが、その希土類はすべて軽希土類で、さらに重希土類と軽希土類に分けられます。重希土類は非常に高価で、軽希土類は採掘コストが不利です。そのため、業界関係者は軽希土類を偽物と見なしています。アメリカの希土類輸入の80%は中国から来ています。

鄧小平同志はかつて「中東に石油があり、中国にレアアースがある」と述べました。彼の言葉の意味は自明です。レアアースは世界のハイテク製品の5分の1に不可欠な「MSG」であるだけでなく、将来、世界との交渉のテーブルにおいて中国にとって強力な交渉材料となります。レアアース資源を保護し、科学的に利用することは、近年、多くの崇高な理想を持つ人々が訴える国家戦略となっており、貴重なレアアース資源が西側諸国に盲目的に売却・輸出されることを阻止しています。1992年、鄧小平は中国がレアアース大国としての地位を明確に表明しました。

17種類の希土類元素の用途一覧

1 ランタンは合金材料や農業用フィルムに使用されている

セリウムは自動車のガラスに広く使われている

3 プラセオジムはセラミック顔料に広く使用されている

ネオジムは航空宇宙材料として広く使用されている

5つのシンバルが衛星に補助エネルギーを供給する

原子炉におけるサマリウム6の応用

7ユーロピウム製造レンズと液晶ディスプレイ

医療用磁気共鳴画像法用ガドリニウム8

9テルビウムは航空機の翼調整器に使用されている

10エルビウムは軍事用のレーザー距離計に使用されている

11 ジスプロシウムはフィルムや印刷の光源として使用される

12ホルミウムは光通信機器の製造に使用されます

13ツリウムは腫瘍の臨床診断と治療に使用されます

14 コンピュータメモリ素子用イッテルビウム添加剤

エネルギー電池技術におけるルテチウム15の応用

16イットリウムは電線や航空機の力の部品を作る

スカンジウムは合金を作るのによく使われる

詳細は以下の通りです。

1

ランタン(LA)

 2 ラ

3 la use

湾岸戦争では、希土類元素ランタンを使用した暗視装置が米国の戦車の圧倒的な供給源となった。上の画像は塩化ランタン粉末である。データマップ)

 

ランタンは、圧電材料、電熱材料、熱電材料、磁気抵抗材料、発光材料(青色粉末)、水素貯蔵材料、光学ガラス、レーザー材料、さまざまな合金材料などに広く使用されています。ランタンは、多くの有機化学製品の製造のための触媒にも使用されています。科学者は、作物に対するその効果から、ランタンを「スーパーカルシウム」と名付けました。

2

セリウム(CE)

5世紀

6 ceの使用

セリウムは触媒、アーク電極、特殊ガラスとして使用できます。セリウム合金は高熱に耐え、ジェット推進部品の製造に使用できます。データマップ)

(1)セリウムはガラス添加剤として紫外線や赤外線を吸収するため、自動車ガラスに広く使用されています。紫外線を防ぐだけでなく、車内の温度を下げ、エアコンの電力を節約する効果もあります。1997年以降、日本ではすべての自動車ガラスにセリウムが添加されています。1996年には、少なくとも2,000トンのセリウムが自動車ガラスに使用され、米国では1,000トン以上が使用されました。

(2)現在、セリウムは自動車排ガス浄化触媒に利用されており、大量の自動車排ガスが大気中に排出されるのを効果的に防ぐことができます。米国におけるセリウムの消費量は、希土類元素の総消費量の3分の1を占めています。

(3)硫化セリウムは、鉛、カドミウムなどの環境や人体に有害な金属の代わりに顔料として利用することができます。プラスチック、コーティング、インク、製紙産業の着色に使用できます。現在、主要企業はフランスのローヌ・プランクです。

(4)CE:LiSAFレーザーシステムは、米国が開発した固体レーザーです。トリプトファン濃度を監視することで、生物兵器や医薬品の検出に使用できます。セリウムは多くの分野で広く利用されており、ほとんどすべての希土類元素の用途にセリウムが含まれています。研磨剤、水素貯蔵材料、熱電材料、セリウムタングステン電極、セラミックコンデンサ、圧電セラミックス、セリウムシリコンカーバイド研磨剤、燃料電池原料、ガソリン触媒、一部の永久磁性材料、各種合金鋼、非鉄金属などです。

3

プラセオジム(PR)

7名様

プラセオジム・ネオジム合金

(1)プラセオジムは建築用陶磁器や日用陶磁器に広く用いられています。陶磁器の釉薬に混ぜて色釉を作ったり、釉下絵の具としても用いられます。顔料は淡黄色で、純粋で上品な色調をしています。

(2)永久磁石の製造に使用されます。純粋なネオジム金属の代わりに安価なプラセオジムとネオジム金属を使用して永久磁石材料を製造することで、耐酸素性や機械的性質が明らかに向上し、さまざまな形状の磁石に加工することができます。さまざまな電子機器やモーターに広く使用されています。

(3)石油接触分解に用いられる。Yゼオライト分子ふるいに濃縮プラセオジムとネオジムを添加して石油分解触媒を調製することで、触媒の活性、選択性、安定性を向上させることができる。中国では1970年代に工業化が始まり、消費量が増加している。

(4)プラセオジムは研磨材としても用いられる。また、プラセオジムは光ファイバー分野でも広く用いられている。

4

ネオジム(nd)

8番目

9回目の使用

なぜM1戦車が最初に発見されるのか?この戦車にはNd:YAGレーザー測距儀が搭載されており、晴天時には約4000メートルの距離まで測距できる。データマップ)

プラセオジムの誕生とともにネオジムが誕生しました。ネオジムの登場は希土類元素分野を活性化し、希土類元素分野で重要な役割を果たし、希土類市場にも影響を与えました。

ネオジムは、希土類元素分野での独自の地位により、長年にわたり市場のホットスポットとなっています。ネオジム金属の最大の用途は、NdFeB永久磁石材料です。NdFeB永久磁石の登場は、希土類元素のハイテク分野に新たな活力を吹き込みました。NdFeB磁石は、その高い磁気エネルギー積から「永久磁石の王様」と呼ばれています。優れた性能のため、電子機器、機械などの業界で広く使用されています。アルファ磁気分光計の開発成功は、中国のNdFeB磁石の磁気特性が世界トップクラスに達したことを示しています。ネオジムは非鉄金属にも使用されています。マグネシウムまたはアルミニウム合金に1.5~2.5%のネオジムを添加すると、合金の高温性能、気密性、耐腐食性が向上します。航空宇宙材料として広く使用されています。さらに、ネオジム添加イットリウムアルミニウムガーネットは短波長レーザービームを生成し、厚さ10mm以下の薄板の溶接や切断に広く利用されています。医療分野では、Nd:YAGレーザーは手術後の除去や傷口の消毒にメスの代わりに使用されています。ネオジムは、ガラスやセラミック材料の着色やゴム製品の添加剤としても使用されています。

5

トロリウム(Pm)

午後10時

ツリウムは原子炉で生成される人工放射性元素です(データマップ)

(1)熱源として利用可能。真空探査や人工衛星への補助エネルギー供給に利用可能。

(2)Pm147は低エネルギーのβ線を放出するため、シンバル電池の製造に利用されます。ミサイル誘導装置や時計の電源として利用されます。この種の電池は小型で、数年間連続して使用できます。さらに、プロメチウムは携帯型X線装置、蛍光体の製造、厚さ測定、ビーコンランプにも使用されています。

6

サマリウム(Sm)

11 sm

金属サマリウム(データマップ)

Smは淡黄色で、Sm-Co永久磁石の原料であり、Sm-Co磁石は産業界で使用されている最も古い希土類磁石です。永久磁石には、SmCo5系とSm2Co17系の2種類があります。1970年代初頭にSmCo5系が発明され、後期にはSm2Co17系が発明されました。現在、後者の需要が優先されています。サマリウムコバルト磁石に使用される酸化サマリウムの純度は、それほど高くする必要はありません。コストを考慮すると、主に製品の約95%に使用されています。また、酸化サマリウムは、セラミックコンデンサや触媒にも使用されています。さらに、サマリウムは核特性を持ち、原子炉の構造材料、遮蔽材料、制御材料として使用できるため、核分裂によって発生する膨大なエネルギーを安全に使用できます。

7

ユーロピウム(Eu)

12ユーロ

酸化ユーロピウム粉末(データマップ)

13 EUの使用

酸化ユーロピウムは主に蛍光体として使用されます(データマップ)

1901年、ウジェーヌ・アントール・デマルセイは「サマリウム」から新しい元素を発見し、ユーロピウムと名付けました。これはおそらく「ヨーロッパ」という言葉にちなんで名付けられたのでしょう。酸化ユーロピウムは主に蛍光粉に使われています。Eu3+は赤色蛍光体の活性剤として、Eu2+は青色蛍光体の活性剤として使われています。現在、Y2O2S:Eu3+は発光効率、コーティング安定性、リサイクルコストの面で最良の蛍光体です。さらに、発光効率やコントラストの向上などの技術向上により、広く使用されています。近年、酸化ユーロピウムは新しいX線医療診断システムの誘導放出蛍光体としても使用されています。酸化ユーロピウムは、色レンズや光学フィルターの製造、磁気バブルストレージデバイスにも使用できます。また、原子炉の制御材料、遮蔽材料、構造材料としてもその才能を発揮します。

8

ガドリニウム(Gd)

14Gd

ガドリニウムとその同位体は最も効果的な中性子吸収体であり、原子炉の抑制剤として使用できます。(データマップ)

(1)水溶性常磁性複合体は、医療において人体のNMRイメージング信号を改善することができます。

(2)その硫黄酸化物は、特殊な輝度を有するオシロスコープの管球やX線スクリーンのマトリックスグリッドとして使用することができる。

(3)ガドリニウムガリウムガーネット中のガドリニウムは、バブルメモリの理想的な単一基板である。

(4)カモットサイクルの制限を受けない固体磁気冷凍媒体として使用できる。

(5)原子力発電所の連鎖反応レベルを制御し、核反応の安全性を確保する抑制剤として用いられる。

(6)サマリウムコバルト磁石の添加剤として使用され、温度によって性能が変化しないようにする。

9

テルビウム(Tb)

15TB

酸化テルビウム粉末(データマップ)

テルビウムの応用は主にハイテク分野に関係しており、これは技術集約型および知識集約型の最先端プロジェクトであると同時に、経済効果が著しく、魅力的な開発の見通しがあるプロジェクトでもあります。

(1)蛍光体は、テルビウム活性化リン酸塩マトリックス、テルビウム活性化ケイ酸塩マトリックス、テルビウム活性化セリウムマグネシウムアルミネートマトリックスなどの三色蛍光体の緑色粉末の活性剤として使用され、いずれも励起状態で緑色の光を発する。

(2)磁気光記録材料。近年、テルビウム磁気光材料は量産規模に達しており、Tb-Feアモルファス膜を用いた磁気光ディスクはコンピュータの記憶素子として利用されており、記憶容量は10~15倍に増加している。

(3)磁気光学ガラス、テルビウム含有ファラデー回転ガラスは、レーザー技術で広く使用されている回転子、アイソレータ、アニュレータの製造に重要な材料です。特に、1970年代に発見された新素材であるテルフェノールの開発は、その新たな用途を開拓しました。この合金の半分はテルビウムとジスプロシウムで構成され、時にはホルミウムが含まれ、残りは鉄です。この合金は、米国アイオワ州のエイムズ研究所で初めて開発されました。テルフェノールを磁場に置くと、通常の磁性材料よりもサイズが大きく変化し、精密な機械動作が可能になります。テルビウムジスプロシウム鉄は、最初は主にソナーに使用され、現在では多くの分野で広く使用されています。燃料噴射システム、液体バルブ制御、マイクロポジショニングから、航空機宇宙望遠鏡の機械アクチュエータ、メカニズム、翼レギュレータまで。

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ダイ(Dy)

16Dy

金属ジスプロシウム(データマップ)

(1)NdFeB永久磁石の添加剤として、この磁石に約2~3%のジスプロシウムを添加すると、保磁力を向上させることができます。かつてはジスプロシウムの需要はそれほど大きくありませんでしたが、NdFeB磁石の需要の増加に伴い、ジスプロシウムは必須の添加剤となり、そのグレードは95~99.9%程度が求められ、需要も急速に増加しました。

(2)ジスプロシウムは蛍光体の活性剤として用いられる。三価ジスプロシウムは、単一発光中心を有する三色発光材料の有望な活性イオンである。ジスプロシウムは主に2つの発光帯域から成り、1つは黄色発光、もう1つは青色発光である。ジスプロシウムを添加した蛍光体は、三色発光蛍光体として用いることができる。

(3)ジスプロシウムは、磁歪合金中のテルフェノール合金を製造するために必要な金属原料であり、機械運動の精密な動作を実現することができる。 (4)ジスプロシウム金属は、高い記録速度と読み取り感度を備えた磁気光記憶材料として使用することができる。

(5)ジスプロシウムランプの製造に用いられるジスプロシウムランプの作動物質はヨウ化ジスプロシウムであり、高輝度、良好な色、高色温度、小型、安定したアークなどの利点を有しており、映画や印刷用の照明光源として用いられている。

(6)ジスプロシウムは、中性子捕獲断面積が大きいため、原子力産業において中性子エネルギースペクトルの測定や中性子吸収剤として使用されている。

(7)Dy3Al5O12は磁気冷凍の磁気作業物質としても利用可能であり、科学技術の発展に伴い、ジスプロシウムの応用分野は継続的に拡大・拡張されるだろう。

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ホルミウム(Ho)

17Ho

Ho-Fe合金(データマップ)

現在、鉄の応用分野は更なる発展が必要であり、消費量もそれほど大きくありません。最近、包頭鋼鉄希土類研究所は高温・高真空蒸留精製技術を採用し、希土類以外の不純物含有量が低い高純度金属Qin Ho/>RE>99.9%を開発しました。

現在、ロックの主な用途は次のとおりです。

(1)金属ハロゲンランプの添加剤として、金属ハロゲンランプは高圧水銀ランプをベースに開発されたガス放電ランプの一種であり、その特徴はバルブ内に各種の希土類ハロゲン化物が封入されていることです。現在、主に希土類ヨウ化物が使用されており、ガス放電時に異なるスペクトル線を放射します。金属ハロゲンランプに使用される作動物質はヨウ化物であり、アーク領域における金属原子の高濃度化が可能であるため、放射効率が大幅に向上します。

(2)鉄は、鉄または10億アルミニウムガーネットを記録するための添加剤として使用することができる。

(3)キンドープアルミニウムガーネット(Ho:YAG)は2μmレーザーを放射することができ、2μmレーザーの人体組織による吸収率は高く、Hd:YAGの約3桁高い。そのため、Ho:YAGレーザーを医療手術に使用すると、手術効率と精度が向上するだけでなく、熱損傷領域を小さくすることができます。ロック結晶によって生成された自由ビームは、過度の熱を発生することなく脂肪を除去することができ、健康な組織への熱損傷を減らすために、米国では緑内障のWレーザー治療で手術の痛みを軽減できることが報告されています。中国の2μmレーザー結晶のレベルは国際レベルに達しているため、この種のレーザー結晶の開発と生産が必要です。

(4)磁歪合金テルフェノールDに少量のCrを添加することで、飽和磁化に必要な外部磁場を低減することもできる。

(5)さらに、鉄ドープ光ファイバーは、光ファイバーレーザー、光ファイバー増幅器、光ファイバーセンサーなどの光通信デバイスの製造に使用でき、今日の高速光ファイバー通信においてより重要な役割を果たすことになる。

12

エルビウム(ER)

18Er

酸化エルビウム粉末(情報チャート)

(1)1550nmにおけるEr3+の発光は特別な意義を持つ。この波長は光ファイバー通信において光ファイバーの損失が最も低い波長であるためである。980nmおよび1480nmの光によって励起されたベイトイオン(Er3+)は、基底状態4I15/2から高エネルギー状態4I13/2へと遷移する。高エネルギー状態のEr3+が基底状態に戻る際に、1550nmの光を放出する。石英光ファイバは、異なる波長の光を伝送できますが、1550nm帯の光減衰率は最も低く(0.15dB / km)、ほぼ下限減衰率です。そのため、光ファイバ通信の光損失は、1550nmで信号光として使用する場合に最小になります。このように、適切な濃度のベイトを適切なマトリックスに混ぜると、増幅器はレーザーの原理に従って通信システムの損失を補償できます。そのため、1550nm光信号を増幅する必要がある通信ネットワークでは、ベイトドープ光ファイバ増幅器は不可欠な光デバイスです。現在、ベイトドープシリカ光ファイバ増幅器が商品化されています。無駄な吸収を避けるために、光ファイバへのドープ量は数十~数百ppmであることが報告されています。光ファイバ通信の急速な発展は、新しい応用分野を開拓するでしょう。

(2)(2)また、ベイトドープレーザー結晶とその出力1730nmレーザーおよび1550nmレーザーは、人目に安全で、大気透過性能が良好で、戦場の煙に対する貫通力が強く、セキュリティ性が高く、敵に探知されにくく、軍事目標の放射コントラストが大きいため、軍事用途において人目に安全な携帯型レーザー距離計として利用されている。

(3) (3) Er3+をガラスに添加して希土類ガラスレーザー材料を製造することができ、これは出力パルスエネルギーが最も大きく、出力が最も高い固体レーザー材料である。

(4)Er3+は希土類アップコンバージョンレーザー材料の活性イオンとしても利用できる。

(5) (5) また、ガラス製品やクリスタルガラスの脱色、着色にも使用できる。

13

ツリウム(TM)

19Tm20Tmの使用

原子炉で照射された後、ツリウムはX線を放射できる同位体を生成し、携帯可能なX線源として使用することができます。データマップ)

(1)TM 携帯型X線装置の線源として使用されます。原子炉で照射された後、TMX線を放射する同位体の一種を生成し、携帯型血液照射装置の製造に利用できます。この放射計は、Yu-169をTM-170の高ビームと中ビームを併用し、X線を血液に照射して白血球を減少させます。臓器移植における拒絶反応の原因となる白血球を減少させることで、早期の拒絶反応を軽減します。

(2) (2)TM腫瘍組織に対する親和性が高く、重希土類は軽希土類より親和性が高く、特にYuの親和性は最大であるため、腫瘍の臨床診断および治療にも使用できます。

(3) (3)X線増感剤Laobr:br(青色)は、X線増感スクリーンの蛍光体の活性剤として使用され、光感度を高め、それによって人体へのX線の被曝と危害を減らします。放射線量は50%であり、医療用途で重要な実用的意義を持っています。

(4) (4) メタルハライドランプは、新しい照明源の添加剤として使用することができる。

(5) (5) Tm3+をガラスに添加して希土類ガラスレーザー材料を製造することができ、これは出力パルスが最大で出力が最も高い固体レーザー材料である。Tm3+は希土類アップコンバージョンレーザー材料の活性化イオンとしても使用できる。

14

イッテルビウム(Yb)

21Yb

イッテルビウム金属(データマップ)

(1)熱遮蔽コーティング材として。結果から、鏡面処理により、電着亜鉛コーティングの耐食性が明らかに向上し、鏡面処理されたコーティングの粒径は、鏡面処理されていないコーティングの粒径よりも小さいことがわかりました。

(2)磁歪材料として。この材料は、巨大磁歪、すなわち磁場中での膨張の特性を有する。合金は主にミラー/フェライト合金とジスプロシウム/フェライト合金で構成され、巨大磁歪を生成するために一定量のマンガンが添加されている。

(3)圧力測定用ミラー素子。実験により、校正された圧力範囲内でミラー素子の感度が高いことが示され、圧力測定におけるミラーの応用に新たな道が開かれた。

(4)従来一般的に使用されていた銀アマルガムに代わる、臼歯の虫歯用の樹脂充填物。

(5)日本の研究者らは、鏡面ドープされたバナジウム・バーツ・ガーネット埋め込み型線路レーザーの開発に成功しました。これはレーザー技術の更なる発展にとって極めて重要な意義を持ちます。また、この鏡面は蛍光粉末活性剤、無線セラミックス、電子計算機メモリ素子(磁気バブル)添加剤、ガラス繊維フラックス、光学ガラス添加剤などにも応用されています。

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ルテチウム(Lu)

22Lu

酸化ルテチウム粉末(データマップ)

23Luの使用

イットリウム・ルテチウムケイ酸塩結晶(データマップ)

(1)特殊な合金を作る。例えば、ルテチウムアルミニウム合金は中性子放射化分析に使用できる。

(2)安定ルテチウム核種は、石油分解、アルキル化、水素化、重合において触媒の役割を果たす。

(3)イットリウム鉄またはイットリウムアルミニウムガーネットを添加すると、いくつかの特性が改善される。

(4)磁気気泡貯留槽の原材料

(5)複合機能性結晶であるルテチウムドープアルミニウムイットリウムネオジム四ホウ酸塩は、塩溶液冷却結晶成長の技術分野に属する。実験では、ルテチウムドープNYAB結晶は、光学的均一性とレーザー性能においてNYAB結晶よりも優れていることが示された。

(6)ルテチウムは、エレクトロクロミックディスプレイや低次元分子半導体への応用が期待されていることが分かっています。さらに、ルテチウムはエネルギー電池技術や蛍光体の活性剤にも使用されています。

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イットリウム(y)

24歳 25歳の使用

イットリウムは広く利用されており、イットリウムアルミニウムガーネットはレーザー材料として、イットリウム鉄ガーネットはマイクロ波技術や音響エネルギー伝達に、ユーロピウム添加イットリウムバナデートやユーロピウム添加イットリウム酸化物はカラーテレビの蛍光体として使用されています。(データマップ)

(1)鋼および非鉄合金への添加剤。FeCr合金には通常0.5~4%のイットリウムが含まれており、これらのステンレス鋼の耐酸化性と延性を高めることができます。MB26合金は、適量のイットリウムを豊富に含む混合希土類元素を添加することで、総合的な特性が明らかに向上し、一部の中強度アルミニウム合金の代替として、航空機の高強度部品に使用することができます。Al-Zr合金に少量のイットリウムを豊富に含む希土類元素を添加することで、その合金の導電性を向上させることができます。この合金は、中国のほとんどの電線工場で採用されています。銅合金にイットリウムを添加すると、導電性と機械的強度が向上します。

(2)イットリウム6%、アルミニウム2%を含む窒化ケイ素セラミック材料は、エンジン部品の開発に使用することができる。

(3)400ワットの出力を持つNd: Y: Al: ガーネットレーザービームは、大型部品の穴あけ、切断、溶接に使用されます。

(4)Y-Alガーネット単結晶からなる電子顕微鏡スクリーンは、蛍光輝度が高く、散乱光の吸収が低く、耐高温性、耐機械的摩耗性に優れています。

(5)イットリウムを90%含む高イットリウム構造合金は、航空分野など低密度・高融点が求められる用途に用いることができる。

(6)現在大きな注目を集めているイットリウムドープSrZrO3高温プロトン伝導材料は、高い水素溶解度を必要とする燃料電池、電解セル、ガスセンサーの製造において大きな意義を持っています。さらに、イットリウムは高温噴霧材料、原子炉燃料の希釈剤、永久磁石材料の添加剤、電子産業におけるゲッターとしても使用されています。

17

スカンジウム(Sc)

26 Sc

金属スカンジウム(データマップ)

イットリウムやランタノイド元素と比較して、スカンジウムはイオン半径が特に小さく、水酸化物のアルカリ度が特に弱い。そのため、スカンジウムと希土類元素を混合した場合、アンモニア(または極めて希薄なアルカリ)で処理すると、スカンジウムが最初に沈殿するため、「分別沈殿」法によって希土類元素から容易に分離できる。もう一つの方法は、硝酸塩の分極分解を利用することである。硝酸スカンジウムは最も分解しやすいため、分離の目的を達成できる。

Scは電気分解によって得られます。スカンジウム精錬の過程で、ScCl3、KCl、LiClが共溶融され、溶融亜鉛が電気分解の陰極として使用されます。これにより、亜鉛電極上にスカンジウムが析出されます。その後、亜鉛を蒸発させることでスカンジウムが得られます。また、スカンジウムは鉱石を加工してウラン、トリウム、ランタノイド元素を生産する際に容易に回収されます。タングステン鉱石やスズ鉱石から随伴するスカンジウムを包括的に回収することも、スカンジウムの重要な供給源の一つです。スカンジウムは化合物中では主に三価の状態にあり、空気中では容易にSc2O3に酸化され、金属光沢を失って暗い灰色に変わります。 

スカンジウムの主な用途は次のとおりです。

(1)スカンジウムは熱水と反応して水素を放出し、また酸にも溶けるので強力な還元剤となります。

(2)スカンジウムの酸化物と水酸化物はアルカリ性であるが、その塩灰はほとんど加水分解されない。塩化スカンジウムは白色の結晶で、水に溶け、空気中では潮解性を示す。 (3)冶金業界では、スカンジウムは合金(合金添加剤)の製造によく使用され、合金の強度、硬度、耐熱性、性能を向上させます。例えば、少量のスカンジウムを溶融鉄に添加すると鋳鉄の特性が大幅に向上し、少量のスカンジウムをアルミニウムに添加すると強度と耐熱性が向上します。

(4)電子産業において、スカンジウムは様々な半導体デバイスに利用されています。例えば、亜硫酸スカンジウムの半導体への応用は国内外で注目を集めており、スカンジウムを含むフェライトも有望視されています。コンピュータの磁気コア。 

(5)化学工業において、スカンジウム化合物はアルコールの脱水素化および脱水剤として使用され、廃塩酸からエチレンと塩素を生産するための効率的な触媒である。 

(6)ガラス産業では、スカンジウムを含有した特殊ガラスを製造することができる。 

(7)電気光源業界では、スカンジウムとナトリウムから作られたスカンジウムランプとナトリウムランプは、高効率と明るい光色の利点を持っています。 

(8)スカンジウムは自然界では45Scの形で存在します。さらに、スカンジウムには40~44Scと46~49Scの9つの放射性同位体が存在します。そのうち、46Scはトレーサーとして化学工業、冶金、海洋学などで利用されています。医学分野では、海外で46Scを用いた癌治療の研究が行われています。


投稿日時: 2022年7月4日