Металлы драгоценные - Иван Алексеев

В XX в, «архивный метр» был отменен (в 1960 г эталоном метра стала длина, равная 1650763,73 длины волны оранжевого излучения атома изотопа крилтона-86), но платиноиридиевая гиря в форме цилиндра диаметром и высотой 39 мм до конца столетия оставалась международным эталоном килограмма.

В наши дни иридий благодаря своим уникальным свойствам находит применение прежде всего там, где он незаменим в качестве конструкционного материала изделий, эксплуатируемых в агрессивных средах и при высоких температурах. Обычно для этих изделий используются сплавы иридия с платиной. Основная область применения иридия – в качестве контейнерного материала, который может успешно эксплуатироваться до температуры 2100 °C. Из него изготовляют, например, тигли для выращивания оксидных монокристаллов.

Освоены технологии изготовления тиглей из металла электронно-лучевой плавки, монокристаллической заготовки, а также тиглей, полученных методом гальванопластики. На эти цели идет около 40 % общего потребления иридия.

Кроме тиглей изготовляются контейнеры для малогабаритных источников тепловой и электрической энергии, обмотки для электропечей, катодов, другие изделия.

Наиболее ходовыми являются сплавы платины с 1, 5, 10, 15, 20 и 25 % иридия.

Для производства искусственного шелка применяются фильеры из сплава платины с 2,5 % lr. Этот сплав обладает твердостью по Бринеллю около 45 кгс/мм2 и сопротивлением разрыву около 20 кгс/мм2.

Сплавы с 20–25 % иридия используются для изготовления магнето авиационных и других моторов.

Сплавы платины с 5-10 % иридия применяются в ювелирной промышленности.

Несколько лет назад сплавам с иридием была предложена новая ответственная роль в медицине: из них изготовили зажимы электродов электрических стимуляторов сердечной деятельности. Электроды вживляются в сердце человека, страдающего стенокардией; в теле больного находится и крохотный приемник, присоединенный к электродам и генератору с кольцевой антенной, закрепляемой рядом с приемником (генератор же может располагаться, например, в кармане костюма). Как только начинается приступ стенокардии, больной включает генератор. Поступающие при этом в кольцевую антенну импульсы передаются в приемник, из него – на электроды, а затем через платиноиридиевые зажимы – на нервы, которые заставляют сердце работать активнее.

Многие ценные свойства присущи и сплавам иридия с другими металлами. Незначительные добавки иридия к вольфраму и молибдену позволяют им сохранять прочность при высоких температурах.

Термоэлементами с парой иридий – рутений можно измерять температуру в пределах от 1600 до 2000 °C и выше.

Сплав осмий-иридий благодаря твердости и отсутствию магнитных свойств применяется для изготовления морских компасов.

Окись иридия используется в живописи по фарфору для придания ему черного цвета.

Продолжаются закупки иридия для использования в нейтрализаторах, установленных на автомобильных двигателях прямого впрыска, однако ожидается, что в будущем они снизятся в связи с введением более строгих экологических нормативов по выхлопам в Европе и Японии. У двигателей прямого впрыска могут возникнуть определенные проблемы с соответствием новому законодательству, и представляется вероятным, что, хотя будут найдены новые каталитические комбинации, они не потребуют использования иридия.

В других областях автомобильной промышленности ожидается увеличение использования платиново-иридиевых сплавов для электродов свечей зажигания. Испытания показали, что ресурс таких электродов может достигать 250 тыс, км пробега и более.

Иридий применяется также для изготовления точных измерительных приборов, лампочек накаливания, наконечников для перьев и хирургических инструментов, игл для шприцев, неамальгамирующих катодов. Правда, есть вероятность замены иридия в некоторых изделиях. Например, сплав платины с 10 % иридия, применяемый для изготовления игл медицинских шприцев, может быть заменен сплавом палладия с платиной, так как иглы работают при малых температурах и в условиях, не вызывающих интенсивной коррозии. В электротехнических приборах, в которых сплав платины с 10 % иридия используется в качестве контактов, иридий может быть заменен палладием.

Весьма перспективны прочные и износостойкие иридиевые покрытия. Сегодня их применяют реже, чем, скажем, платиновые, палладиевые, родиевые. Это объясняется технологическими трудностями, возникающими при нанесении иридия на другие металлы. Иридиевое покрытие можно получить электролитическим путем из расплавленных цианидов калия и натрия при температуре 600 °С. Несколько проще другой способ – плакирование. В этом случае на тот или иной металл накладывают тонкий слой иридия, а затем образовавшийся «бутерброд^ попадает под горячий пресс, в результате чего покрытие прочно прилипает к основному металлу. Сходным способом изготовляют и иридированную проволоку: на заготовку из вольфрама или молибдена надевают «рубашку» – иридиевую трубку и горячей ковкой с последующим волочением получают биметаллическую проволоку нужной толщины. Такая проволока служит для производства управляющих сеток в электронных лампах.

Разработан и химический способ нанесения иридиевых покрытий на металлы и керамику. При этом на поверхность изделия наносят раствор комплексной соли иридия, например с фенолом или другим органическим соединением, и в контролируемой атмосфере нагревают изделие до 350400 °C; органическое вещество улетучивается, а слой иридия остается.

В чистом виде либо в союзе с другими металлами иридий находит применение в химической промышленности: иридиево-никелевые катализаторы помогают получать пропилен из ацетилена и метана; платиновые катализаторы, в состав которых входит иридий, ускоряют реакцию образования окислов азота в процессе получения азотной кислоты.

Другой областью, где используется иридий, является производство радиоизотопа иридий-191, применяемого в качестве датчика для контроля различных материалов и процессов, в том числе и в медицине. В настоящее время известно 15 изотопов этого элемента с массовыми числами от 182 до 198. У самого тяжелого изотопа – самая короткая жизнь: его период полураспада меньше минуты. Любопытно, что период полураспада иридия-183 – ровно час. Стабильных же изотопов у элемента всего два – иридий-191 и иридий-193. На долю более «весомого» из них в природной смеси приходится примерно 62 % атомов.

Изотопы иридия находят все новые области применения. Например, несколько лет назад во Франции специалисты Центра атомных исследований разработали гамматрон – прибор, позволяющий следить за состоянием мостов, плотин и других сооружений из железобетона: под действием гамма-лучей радиоактивного иридия-192 на стеклянной пластинке, покрытой светочувствительным слоем, появляется четкое изображение «внутренностей» контролируемых узлов и деталей, С помощью подобных дефектоскопов проверяют качество металлических изделий и сварных швов: на фотопленке фиксируются все пустоты, непроверенные места и инородные включения. В доменном производстве малогабаритные контейнеры с тем же изотопом иридия служат для контроля уровня материалов в печи.

В России изотоп иридия-192 также применяется для подобных целей. В октябре 2000 г, об этом стало известно из хроники происшествий. Сначала речь не шла о криминале, скорее всего причиной опасного случая стала халатность, но она, как и простота, иногда хуже воровства.

Было и такое…

ТЕПЕРЬ В АМУРЕ ЕСТЬ ИРИДИЙ?

В р. Амур, в Хабаровском крае, затонула баржа, на борту которой, помимо контейнеров с оборудованием, находился контейнер с радиоактивным элементом иридий-192. Радиационный фон в районе затопления баржи находится в норме. К поиску контейнера приступили водолазы. Правда, их работу на 10-метровой глубине затрудняет сильное течение. Специалисты утверждают, что при аварии контейнер должен сохранить герметичность. Опрокидывание баржи произошло на повороте реки. При сильном течении и возникших волнах баржа стремительно затонула, опустившись на глубину 10 м. При аварии никто не пострадал, однако на речном дне оказалось 220 бочек с нефтепродуктами и трехтонный контейнер с двумя источниками ионизирующего излучения – изотопом иридий-192, предназначавшимся оборонному предприятию ОАО «Николаевский-на-Амуре судостроительный завод». Иридий-192 используется на заводе при изготовлении дефектоскопов, оценивающих надежность сварных соединений, Что стало причиной аварии – халатность капитана или перегруженность баржи, еще предстоит выяснить. Между тем известно, что ущерб Николаевского-на-Амуре судостроительного завода, которому принадлежало все затонувшее оборудование, составил 1,5 млн долл.