Erfahren Sie mehr über Dysprosium

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Dysprosium-Metall ist ein weiches, glänzendes Silber-Seltenerdelement (SEE), das aufgrund seiner paramagnetischen Festigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit in Permanentmagneten verwendet wird.

Eigenschaften

  • Atomsymbol: Dy
  • Ordnungszahl: 66
  • Element Kategorie: Lanthanoidmetall
  • Atomgewicht: 162. 50
  • Schmelzpunkt: 1412 ° C
  • Siedepunkt: 2567 ° C
  • Dichte: 8. 551 g / cm 3
  • Vickershärte: 540 MPa

Eigenschaften

Während das Dysprosiummetall bei Umgebungstemperatur relativ stabil ist, reagiert es mit kaltem Wasser und löst sich im Kontakt mit Säuren schnell auf.

In Flusssäure bildet das schwere Seltenerdmetall jedoch eine Schutzschicht aus Dysprosiumfluorid (DyF 3 ).

Die Hauptanwendung des weichen, silberfarbenen Metalls ist in Permanentmagneten. Dies beruht auf der Tatsache, dass reines Dysprosium über -93 999 ° C (-136 999 ° 999 ° F) stark paramagnetisch ist, was bedeutet, dass es von Magnetfeldern innerhalb eines breiten Temperaturbereichs angezogen wird. Zusammen mit Holmium hat Dysprosium auch das höchste magnetische Moment (die Stärke und die Zugrichtung, die durch ein magnetisches Feld verursacht wird) eines beliebigen Elements.

Die hohe Schmelztemperatur und der Neutronenabsorptionsquerschnitt von Dysprosium ermöglichen auch den Einsatz in Kernkontrollstäben. Während Dysprosium ohne Funkenbildung bearbeitet wird, wird es nicht kommerziell als reines Metall oder in Strukturlegierungen verwendet.

Wie andere Elemente von Lanthaniden (oder seltenen Erden) ist Dysprosium am häufigsten in Erzkörpern mit anderen Seltenerdelementen assoziiert.

Geschichte

Der französische Chemiker Paul-Emile Lecoq de Boisbadran erkannte 1886 erstmals Dysprosium als eigenständiges Element während er Erbiumoxid analysierte.

In Anbetracht der Intimität von REEs untersuchte de Boisbaudran zunächst unreines Yttriumoxid, aus dem er Erbium und Terbium unter Verwendung von Säure und Ammoniak herstellte.

Erbiumoxid selbst enthielt zwei andere Elemente, Holmium und Thulium.

Während de Boisbaudran in seinem Haus arbeitete, zeigten sich die Elemente wie russische Puppen, und nach 32 Säuresequenzen und 26 Ammoniakpräzipitationen konnte de Boisbaudran Dysprosium als einzigartiges Element identifizieren. Er nannte das neue Element nach dem griechischen Wort

dysprositos

, was "schwer zu bekommen" bedeutet.

Reinere Formen des Elements wurden 1906 von Georges Urbain hergestellt, während eine reine Form (nach heutigen Maßstäben) des Elements erst 1950 nach der Entwicklung von Io-Exchange-Separation und metallographischen Reduktionstechniken von Frank Harold hergestellt wurde. Spedding, ein Pionier der Seltenerdforschung, und sein Team bei Ames Laboratory.

Das Ames Laboratory war zusammen mit dem Naval Ordnance Laboratory auch bei der Entwicklung einer der ersten Hauptanwendungen für Dysprosium, Terfenol-D, von zentraler Bedeutung.Das magnetostriktive Material wurde in den 1970er Jahren erforscht und in den 1980er Jahren für die Verwendung in Marinesonden, magnetomechanischen Sensoren, Aktuatoren und Wandlern vermarktet. Die Verwendung von Dysprosium in Permanentmagneten wuchs auch in den 1980er Jahren mit der Erzeugung von Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) Magneten. Die Forschung von General Motors und Sumitomo Special Metals führte zur Entwicklung dieser stärkeren, billigeren Versionen der ersten permanenten (Samarium-Kobalt) Magnete, die 20 Jahre zuvor entwickelt worden waren. Die Zugabe von 3 bis 6 Prozent Dysprosium (bezogen auf das Gewicht) zu der magnetischen NdFeB-Legierung erhöht den Curie-Punkt und die Koerzitivfeldstärke des Magneten, wodurch die Stabilität und Leistung bei hohen Temperaturen verbessert werden, während gleichzeitig die Entmagnetisierung verringert wird.

NdFeB-Magnete sind heute der Standard in elektronischen Anwendungen und Hybrid-Elektrofahrzeugen.

Die REEs, einschließlich Dysprosium, wurden 2009 in das globale Medien-Rampenlicht gerückt, nachdem die chinesischen Exporte der Elemente zu Versorgungsengpässen und dem Interesse der Investoren an den Metallen geführt hatten. Dies führte zu schnell steigenden Preisen und bedeutenden Investitionen in die Entwicklung alternativer Quellen.

Produktion

Die Aufmerksamkeit der Medien in jüngster Zeit, die die globale Abhängigkeit von der chinesischen REE-Produktion untersuchen, macht oft deutlich, dass das Land rund 90% der weltweiten REE-Produktion ausmacht.

Während eine Reihe von Erzarten, einschließlich Monazit und Bastnasit, Dysprosium enthalten können, sind die Quellen mit dem höchsten Prozentsatz an enthaltenem Dysprosium die Ionenadsorptionstone der Provinz Jiangxi, China und Xenotim-Erze in Südchina und Malaysia.

Abhängig von der Art des Erzes müssen verschiedene hydrometallurgische Techniken eingesetzt werden, um einzelne REEs zu extrahieren. Schaumflotation und Rösten von Konzentraten ist das gebräuchlichste Verfahren zum Extrahieren von Seltenerdmetallsulfat, einer Vorläuferverbindung, die folglich durch Ionenaustauschverdrängung verarbeitet werden kann. Die resultierenden Dysprosiumionen werden dann mit Fluor unter Bildung von Dysprosiumfluorid stabilisiert.

Dysprosiumfluorid kann durch Erhitzen mit Kalzium bei hohen Temperaturen in Tantaltiegeln zu Metallblöcken reduziert werden.

Die weltweite Produktion von Dysprosium ist jährlich auf ca. 1800 metrische Tonnen (enthaltenes Dysprosium) begrenzt. Dies macht nur etwa 1 Prozent aller jährlich veredelten Seltenen Erden aus.

Die größten Seltenerdproduzenten sind Baotou Steel Rare EarthHi-Tech Co., China Minmetals Corp. und Aluminium Corp. of China (CHALCO).

Anwendungen

Der bei weitem größte Verbraucher von Dysprosium ist die Permanentmagnetindustrie. Solche Magnete dominieren den Markt für hocheffiziente Traktionsmotoren, die in Hybrid- und Elektrofahrzeugen, Windkraftanlagen und Festplatten eingesetzt werden.

Klicken Sie hier, um mehr über Dysprosium-Anwendungen zu erfahren.

Quellen:

Emsley, John.

Nature's Building Blocks: Eine A-Z-Anleitung zu den Elementen

.

Oxford University Press; Ausgabe der neuen Ausgabe (14. September 2011)

Arnold Magnetic Technologies. Die wichtige Rolle von Dysprosium in modernen Permanentmagneten . 17. Januar 2012.
British Geological Survey.
Seltenerdelemente . November 2011. URL: www. Mineralien. com
Kingsnorth, Prof. Dudley: "Kann Chinas Seltenerden-Dynastie überleben". Chinas Konferenz für industrielle Minerale und Märkte. Präsentation: 24. September 2013. Folgen Sie Terence auf Google+