インディアン・マークⅡ
インジウムは、融点が低く、とても柔らかく、プラスチックのような銀色の光沢を持つ金属です。これは、化学元素の周期表で49番目の元素で、記号はIn(インジウム)で表されます。その性質から、アルミニウムやガリウムに近く、外見は亜鉛に似ています。名前は、インジウムに特有のスペクトル線の色調、インディゴ色に由来しています。
| 原子番号 | 原子(モル)質量 g/mol | 酸化状態 | 密度 [g/cm3] | 融点 t°C | 沸点 t°C | 融解熱 kJ/kg |
|---|---|---|---|---|---|---|
| № 49 | 114.8 | 1, 3 | 7.362 | 256°C | 2072°C | 3.24 |
歴史
1863年、ドイツの科学者ライヒとリヒターは、亜鉛鉱石のスペクトル分析を行う中でインディゴ色の線を発見しました。彼らは緑色のスペクトル線を持つガリウムを探していましたが、新たな元素を発見したのです。純粋に取り出されたインジウムは非常に柔らかく、鉛よりもはるかに柔らかく、金より20倍も柔らかいことが判明しました。フランス科学アカデミーは、約100グラムの小さなペンシル形状のインジウムのインゴットを8万ドルで評価しました。4年後の1867年の万国博覧会には、インジウムは500グラムのインゴットとして展示されました。現在、この金属の価格は1キログラムあたり約700ドルです。全世界でのインジウムの消費量は年間で増加しています。2010年には900トンに達しました。
鉱物学
インジウムは、多数の鉱物に微量の混合物として含まれています。高鉄質スファレライトには、キログラムあたり数グラム含まれており、黄銅鉱やたん鉱にはその10分の1しか含まれていません。さらに、カシテライトやパイロチンにも少し含まれていますが、パイライト、アルセノピライト、ウルフラマイトなどにはトン当たり数グラムほどとなっています。地殻全体でのインジウムの含有量は約0.25 g/tです。海水中には18 g/tも含まれています。
生産
化学において無駄な廃棄物がないと考えられており、それを証明するのが廃棄物からインジウムを取り出す技術です。この発見の歴史自体、"亜鉛鉱石"と呼ばれる鉱石と関連があります。現在、インジウムは亜鉛、スズ、銅、鉛の生産から出る中間的な廃棄物から得られています。この中にはインジウムがごくわずか、0.1%以下しか含まれていませんが、附属する元素であるカドミウム、亜鉛、銅、アンチモンなどから分離するのは非常に難しい作業ですが、それだけの価値があります。濃縮の最初の段階では、銅、亜鉛、カドミウムから分離されます。原料は硫酸で処理され、溶けた金属から水解沈殿によって濃縮物が分離されます。濃縮物から「粗インジウム」は亜鉛とアルミニウムのセメント化で取り出されます。「純インジウム」はゾーン精製を使用して得られます。
純度の等級
旧ソビエト連邦の地域では1997年1月1日より、インジウムのインゴット、ピラミッド、ロッドの製品品質を規定する
特性
20°Cでのインジウムの密度は7.362 g/cm³です。マグネシウムが623°Cで燃えるのに対して、インジウムは800°Cまでの加熱に耐え、その後紫青色の炎で発火し酸化物を形成します。この金属はほぼすべての酸に溶けやすく、特に無機酸(例えば塩酸や硝酸)には容易に溶けます。アルカリ溶液には耐性がありますが、臭素や塩素と反応し、加熱するとヨウ素や硫黄、リン蒸気とも反応します。インジウムの超伝導臨界温度は3.405°Kです。
用途
- マイクロエレクトロニクスにおいて、シリコンやゲルマニウムへのアクセプター添加物として。
- 低融点のはんだとして。インジウムの優れた接着性により、金属とガラスを例えばはんだ付けすることができます。
- 液晶モニター用のガラス製造において。
- インジウムを使用した鏡や自動車のライトのコーティングは、銀のそれに匹敵する反射能力を持ち、かつ大気の影響に対する耐性が高いです。
- 熱電対の目盛り付けに。
- フォトセル用。
- 蛍光体として。
- ディーゼルピストンのアルミスカートにインジウムでコーティングすることにより摩耗を低減します。
- インジウムのアルセニドは、高温高効率の熱電システムに使用され、効率を上げるためにさらに10%のインジウム燐化物でドープされています。
- 同位体111Inおよび113Inは、放射性同位体診断に使用されます。
- インジウム同位体115Inはニュートリノの検出に使用されます。しきいエネルギーは120 keVで、115In + νe → 115Sn + e- + 2γです。
- インジウムは「ブルーゴールド」に含まれています。
21世紀において、インジウムの世界消費は急速に増加しており、2009年には900トンに達しました。インジウムは、特に高真空技術でシール材(ガスケット、コーティング)として不可欠であり、宇宙船の密閉や素粒子加速器のシールに使用されています。インジウム-水銀酸化系統は、高比エネルギー密度のバッテリー生成に利用されます。インジウムと銀の合金は、硫化水素に耐性があり、高品質な反射コーティングの生成に使用されます。ガリウム、スズ、亜鉛との合金は室温で溶け、液体金属の冷却材として使用されることができます。インジウムは熱中性子を吸収し、核反応の管理に使用されることがあります。他の中性子捕獲元素との化合物はさらに効果的です。インジウム酸化物は熱中性子を吸収するガラス製造に使用され、その中で最も知られている組成はインジウム酸化物(12%)、ホウ酸塩(33%)、カドミウム酸化物(55%)です。融点が低いことから、インジウムは液晶ディスプレイの製造や低融点はんだや合金の成分として不可欠です。インジウムのオルトリン酸塩は歯科用セメントに含まれています。
供給
インジウムはカバー付きの輸送で届けられます。鉄道輸送では、1つの受取人に対して1つの貨物として輸送されます。品種In000およびIn00は、重量50グラムから1 kgのインゴットまたはピラミッド形で輸送されます。他の品種では最大3 kgの重量で輸送されます。場合によっては、In000のインゴットは20から50グラムの重さがあり、チョクラルスキー法で引き伸ばされたものは最大2.5 kgの重量になることがあります。品種In00は直径21–25 mm、長さ50–70 mm、または直径22–24 mm、長さ63–67 mmのロッドとして供給されます。
標本の表面には、規格で規定された範囲内での微小な欠陥が許容されます。各インゴットにはマーキングが施されます。インジウムIn000およびIn0000のインゴットは、それぞれポリエチレン包装に個別に包装されます。In00およびIn0のインゴットはペアで包装されることもあります。In2のインゴットはポリエチレンフィルムまたはパラフィン紙で包装されます。
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