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打火石（英文名：flint）是一種人造合金，主要由鈰[shì]（Ce）和鑭[lán]（La）組成，同時含有少量的鐵（Fe）、鎂（Mg）、鋅（Zn）、銅（Cu）等元素。鈰和鑭是從獨居石（磷鈰鑭礦）提煉釷時的副產品中得到的，這兩種金屬在空氣中容易氧化，需浸在煤油（俗稱的臭油）中保存。打火石的燃點低，發火性能優良，被廣泛應用于打火機、發火玩具和工業火炬點火器上，在軍事工業上被用于制造子彈或炮彈的引信及引燃裝置。

1903年，奧地利科學家韋爾·斯巴赫（C.F.Auer Von Welsbach）研制出了稀土發火石合金。1908年，韋爾·斯巴赫興建稀土發火合金的化學工廠。1915年后，美國陸森金屬公司大量生產打火石。20世紀60年代，日本的2個打火石生產公司迅速占領世界市場。20世紀70年代末期，中國擁有8個主要生產打火石地區。2000年后，中國出口的打火石和發火合金大約占總產量的65%，中國市場占35%。

打火石按其成份有無稀土可分為非稀土系和稀土系。打火石硬度值為130~170HV，發火率大于95%，耐磨次數每粒要求在600次以上。一般制成的打火石密度約為6.7~6.8g/cm3，熔點670~700℃。打火石一般在小容量石墨坩堝感應爐內熔配，澆鑄成錠，經熱擠壓成條狀，再經過切粒、選粒、噴漆等一系列加工處理而成為打火石產品。

發展歷史

奧地利科學家韋爾·斯巴赫（C.F.Auer Von Welsbach）在1885年發現ree（Pr）和（Nd）。1903年，韋爾·斯巴赫在對稀土元素的深入研究發現鈰（Ce）鐵（Fe）合金在機械摩擦下能夠產生火花，研制出了稀土發火石合金。1908年，韋爾·斯巴赫興建稀土發火合金的化學工廠，進入實際生產。

1915年后，美國陸森金屬公司大量生產打火石。1916年后，美國打火石迅速占領世界市場。20世紀40年代，世界各國競相生產打火石，第2次世界大戰期間，由于軍工需要德國大力生產稀土金屬，打火石的生產技術突飛猛進產量逐年提高。20世紀60年代，日本的2個打火石生產公司迅速占領世界市場。

20世紀70年代末期，中國已有8個主要生產打火石地區，中國年產量已達400t，其中一半用以出口創匯。20世紀80年代后，中國生產打火石的廠家迅速崛起多達10家，生產能力近1000t。1989年，中國打火石實際產量達780t，其中內蒙古自治區包頭市市火石廠產量為270t，出口量占50%，是中國最大的打火石專業生產廠家。

20世紀90年代，中國生產發火合金及打火石企業有10多個，在哈爾濱市、包頭、青島市、上海市、廣州市和桃江縣等地建廠，能夠向中國內外市場及客戶提供多種打火石產品。2000年以后，中國出口的打火石和發火合金大約占總產量的65%，中國市場占35%。

化學組成

打火石采用混合稀土金屬制造，通常由74%的鈰（Ce）混合稀土金屬和23%的鐵（Fe）組成。常見的打火石“真身”化學配方主要有4種。第1種：稀土含量75%，鐵（Fe）含量22%，鎂（Mg）含量2%，鋅（Zn）0.5%。第2種：稀土含量77%，鐵（Fe）含量18%，鎂（Mg）含量2.5%，銅（Cu）2.0%，硅（Si）0.2%。第3種：稀土含量78%，鐵（Fe）含量18%，鎂（Mg）含量2.5%，鋅（Zn）1.5%。第4種：稀土含量76.7%，鐵（Fe）含量17.5%，鎂（Mg）含量3%，鋅（Zn）2.5%，銅（Cu）0.3%。

稀土金屬稀土元素

稀土金屬

以鈰（Ce）為主，含有鑭（La）、鐠（Pr）、釹（Nd）等的稀土元素是打火石合金中的基體，是主要成分。稀土元素與氧的親和力大，反應時放出大量的熱量。

鐵（Fe）元素

鐵（Fe）是合金中的主要填料，可提高合金硬度，與稀土鈰（Ce）作用，生成CeFe5和CeFe2等金屬間化合物，含鐵（Fe）在12%以下時，加工性能良好，發火性能差，但含鐵（Fe）量高于25%時，則硬度高，擠壓力大，成形不良。

鎂（Mg）元素

鎂（Mg）能與稀土鈰（Ce）生成CeMg中間化合物，燃點很低，增強發火性能，含鎂（Mg）量高于5%，發火性能雖好，但擠壓成形壓力高；含鎂（Mg）量太低，則發火性能差，合金中晶粒細化，使合金帶有韌性，摩擦時不能粉化，打出的火不是火花而是火焰。

鋅（Zn）元素

合金中的鋅（Zn），無助于發火性，但可增加合金的密度和防腐蝕性能，因此，鋅（Zn）的成分不宜高。

銅（Cu）元素

在合金中加入少量的銅（Cu），對打火石的發火性能和耐磨性能、儲存穩定性無不良影響，而對降低加工壓力有效，但銅（Cu）成分不宜太高（對擠壓不利）。

理化性質

物理性質

打火石應用混合稀土金屬，其中以鈰（Ce）為主，含有鑭（La）、鐠（Pr）、釹（Nd）等輕稀土元素。利用稀土金屬的化學性質活潑，對氧的親和力強，而鈰（Ce）組金屬的燃點溫度很低（鈰（Ce）為165℃，鐠（Pr）為290℃，釹（Nd）為270℃）并且燃燒時放出大量的熱量。燃燒1g金屬鈰（Ce）放出4.44kJ熱量。當這些金屬（特別是鈰（Ce））在不平的表面摩擦時，其細粉就自燃，但質地軟而不宜做打火石原料。打火石制造是采用以鈰（Ce）為主的混合稀土金屬鐵（Fe）合金，其中還配入適量的鎂（Mg）、鋅（Zn）、銅（Cu）等，以增強打火石的發火性、耐磨及耐腐蝕性能。

化學性質

打火石硬度值為130~170HV，發火率大于95%，耐磨次數每粒要求在600次以上。一般制成的打火石密度約為6.7~6.8g/cm3，熔點670~700℃。

生產工藝

用混合稀土金屬及鐵（Fe）為主要原料，加入鎂（Mg）、鋅（Zn）、銅（Cu）等少量元素，用石墨坩堝在中頻電爐內加熱熔煉，澆鑄成錠，經熱擠壓成形單孔連續出條再切粒、選粒、噴漆等一系列加工處理，成為打火石產品。

主要工序

工藝過程的主要工序有熔煉、澆鑄(模鑄法、管鑄法)和成形(擠壓成形法和粉末成形法)。擠壓法的主要工藝過程為：原料（稀土發火合金）一預熱單孔熱擠壓（長細條）一冷卻一切粒一選粒一涂漆烘干一噴漆一檢測一包裝入庫（打火石成品）。

應用領域

打火石燃點低，發火性能優良，廣泛應用于打火機、發火玩具、工業火炬點火器等發火合金，在軍事工業上用來制造子彈或炮彈的引信及引燃裝置。

玩具

打火石進行摩擦就能引起閃亮發光。人們將打火石加工成所需的元件，裝入不同的玩具內，使玩具在行走時出現亮麗的火光，以引起兒童的注意和使之高興。如制成帶有發火裝置的小汽車、手槍和炮車玩具等。打火石在玩具領域的消費量約占總量的1%～2%，其數量還不算太多。從總體發展趨勢看，打火石在玩具領域仍具有非常廣闊的應用前景。

國防軍工

打火石加工成不同的元件，分別裝入各類武器上，可獲得滿意的軍火效果。如用于曳光彈、子彈和炮彈的引信、點火裝置以及其他軍用設施等。還可將打火石制成粉末后用于生產發火武器和其他軍用設施的引火材料等。

其他工業

打火石在其他工業領域的應用量還不大，且應用范圍也較窄。將打火石加工成元件后，可用于工業汽燈、礦用安全燈、焊槍點火器和體育用火炬的點火裝置等。

檢驗方法

打火石的檢驗是生產過程中必需的一道工序，也是保證產品質量，穩定生產必不可少的重要環節。一個產品質量是否符合技術條件所規定的要求，需要通過檢驗才能確定。常用的檢驗方法如下：

目視檢驗

通過目觀檢驗，就是通過眼睛觀察發現產品的表面缺陷。如擠壓條子中的氣泡、焦頭、粗細及橢圓變形條子的缺陷；錠子的冷隔、欠鑄以及成品粒子表面的花斑、脫漆、斜頭、機械損傷等。

金相檢驗

生產中對于一些難以判斷性質的缺陷，需要檢查合金的組織結構判斷其合金性能，常用金相檢驗法去做合金某些截面的顯微檢查，這也是對鑄錠及燧石合金進行監視的一種方法。

元素化學分析

通過制備樣品溶液來進行分析也是一種檢驗方法，主要制備方法為：稱取一定量的打火石放入燒杯中。加水，加濃鹽酸、并加熱進行分解，再逐漸滴加入硝酸至溶解清，然后移入容量瓶中，即為所需的樣品溶液。

稀土總量測定：使用草酸鹽重量法進行測定。通過用稀草酸溶液沉淀，過濾、灼燒、稱重等，得到總稀土氧化物的數據。

鈰的測定：以鄰啡羅啉為指示劑，用硫酸亞鐵按標準溶液滴定。

鐵的測定：以苯胺磺鉀指示劑用重鉻酸鉀標準溶液滴定。

銅的測定：以淀粉作指示劑．用硫代硫酸鈉標準溶液滴定。

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