Cadmium / Cadmium powder

Cadmium Metal

Cadmium

Cadmium kommt in der Natur am häufigsten als Nebenbestandteil von Zinkerzen vor. Diese Tatsache führte 1817 zu seiner Entdeckung durch Samuel Leberecht Hermann und Friedrich Stromeyer, die Verunreinigungen in einer Probe des Zinkcarbonat-Minerals Calamin (oder Cadmia in Latein) untersuchten, von der später der Name des Elements abgeleitet wurde.

Cadmium fand bald nach seiner Entdeckung eine Vielzahl von Anwendungen. Die erste bemerkenswerte Verwendung von Cadmium waren rote, orangefarbene und gelbe Pigmente auf der Basis von Cadmiumsulfiden und -seleniden, die bereits in den vierziger Jahren des 19. Jahrhunderts in kleinem Maßstab eingesetzt wurden. Cadmiumpigmente werden wegen ihrer Lebendigkeit und Beständigkeit geschätzt, und zum Zeitpunkt ihrer Einführung gab es nur wenige Optionen für stabile Pigmente in diesem Farbbereich. Als die Produktion von Cadmiummetall im industriellen Maßstab im frühen 20. Jahrhundert begann, wurden Cadmiumpigmente immer beliebter und andere Anwendungen folgten. Da Cadmium korrosionsbeständig ist, kann es durch ein galvanisches Verfahren abgeschieden werden, um als Schutzbeschichtung für leichter korrodierende Metalle wie Stahl zu dienen. Nickel-Cadmium (NiCd) -Batterien wurden erstmals 1899 erfunden, wurden jedoch erst ab Mitte der 40er Jahre allgemein hergestellt. Für die nächsten fünfzig Jahre waren sie die primären wiederaufladbaren Batterien für die Unterhaltungselektronik. Cadmium kann auch ein Bestandteil von Lotlegierungen auf Silberbasis sein, die vielseitig einsetzbar sind, eine hohe Festigkeit und einen einzigartig niedrigen Schmelzpunkt aufweisen. Cadmiumverbindungen können zur Stabilisierung von PVC-Kunststoffen verwendet werden, wodurch ihre Beständigkeit gegenüber Hitze und allgemeinem Verschleiß erheblich erhöht wird.

Leider hatte die Verwendung von Cadmium für all diese Anwendungen einen großen Nachteil: Cadmium und viele seiner Verbindungen sind extrem giftig. Die Vergiftung durch Metalldämpfe oder Cadmiumstaub ist häufig akut und führt zu schweren grippeähnlichen Symptomen, Atemproblemen und Schäden an Leber und Nieren innerhalb von Stunden nach der Exposition. Akute Organschäden können auch durch die Einnahme großer Mengen von Cadmiumverbindungen verursacht werden. Langfristige Exposition in geringen Mengen kann jedoch auch zu heimtückischen Schäden führen, die zu fortschreitender Nierenerkrankung, Gicht und gefährlich schwachen Knochen führen und zu starken Schmerzen und Brüchen führen. Cadmium in Industrieabfällen, Mülldeponien und Minen gelangt leicht in das Grundwasser und kann von dort aus im Trinkwasser verbraucht oder in Kulturpflanzen gesammelt werden. Alle Pflanzen können etwas Cadmium aus dem Boden aufnehmen, aber einige neigen besonders dazu, das Metall zu konzentrieren, was manchmal zu tragischen Massenvergiftungen führt.

Die Bedenken hinsichtlich der Toxizität von Cadmium haben zu Sicherheitsvorschriften am Arbeitsplatz, Programmen zum Recycling von Batterien und einem erheblichen Rückgang der traditionellen Verwendungen des Metalls geführt. Alternative Pigmente wie Cersulfid- und Azopigmente sind jetzt für viele Anwendungen erhältlich, obwohl einige Malerfarben noch Cadmium enthalten. Bei den meisten Anwendungen von korrosionsbeständigen dünnen Filmen kann eine Zink- oder Aluminiumbeschichtung den gleichen Zweck erfüllen wie eine Cadmiumbeschichtung. Wenige Lötformeln enthalten noch Cadmium, und alternative Stabilisatoren wurden für die Herstellung von PVC-Produkten entwickelt. Schließlich werden Nickel-Metallhydrid- (NiMH-) und Lithium-Ionen-Batterien für wiederaufladbare Batterien in der Unterhaltungselektronik zu wirtschaftlich und funktionell vergleichbaren Alternativen zu Ni-Cd, obwohl Ni-Cd-Batterien immer noch die Vorteile haben, sie für einige Spezialanwendungen zu empfehlen.

Eine relativ neue Anwendung von Cadmium in Verbindungshalbleitern gewinnt zunehmend an Bedeutung. Cadmium kann mit Selen, Tellur und Schwefel Halbleiterverbindungen der II-VI-Klasse bilden und auch Bestandteil mehrerer ternärer Halbleiter sein. Die derzeit größte Verwendung von Cadmiumhalbleitern findet sich in der Cadmiumtellurid-Dünnschicht-Photovoltaik, aber auch in Strahlungsdetektoren, elektrooptischen Modulatoren, optischen Fenstern und Linsen, Fotowiderständen und Lasern. Darüber hinaus hat die laufende Forschung an nanoskaligen Cadmiumhalbleiterkristallen wie Cadmiumselenid-Quantenpunkten vielversprechende Ergebnisse für eine Vielzahl von Anwendungen geliefert, einschließlich der effizienteren LED-Beleuchtung.

Cadmium ist relativ selten und es gibt keine verbreiteten Cadmiumerze. Daher wird das Element auch heute noch als Nebenprodukt des Zinkabbaus kommerziell gewonnen. Cadmiumsulfid ist die in Zinkerzen am häufigsten vorkommende Verbindung. Da es leicht zu isolieren und zu reinigen ist, ist es die Hauptquelle für Cadmium für industrielle Anwendungen.

Cadmium Powder

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Hochreines Cadmiumpulver mit möglichst geringen durchschnittlichen Korngrößen ist für die Herstellung von gepressten und gebundenen Sputtertargets sowie für chemische Gasphasenabscheidungs- (CVD) und physikalische Gasphasenabscheidungsprozesse (PVD), einschließlich Thermo- und Elektronenstrahlverfahren (E- Beam) Evaporation, organische Verdampfung bei niedriger Temperatur, Atomic Layer Deposition (ALD), metallorganische und chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD). Pulver eignen sich auch für alle Anwendungen, bei denen große Oberflächen erwünscht sind, z. B. für die Wasseraufbereitung sowie für Brennstoffzellen- und Solaranwendungen. Nanopartikel produzieren auch sehr hohe Oberflächen. Standardpulverteilchengrößen liegen im Durchschnitt im Bereich von – 325 Mesh, – 100 Mesh, 10-50 Mikron und Submikron (<1 Mikron). Es können auch Materialien im Nanobereich erstellt werden. Es gibt Standardqualitäten, einschließlich Mil Spec (Militärqualität); ACS, Reagenz und technische Qualität; Lebensmittel-, Agrar- und Pharmaqualität; Optische Qualität, USP und EP / BP (European Pharmacopoeia / British Pharmacopoeia) und befolgt die geltenden ASTM-Teststandards.  Cadmium wird auch als Stab, Barren, Stücke, Pellets, Scheiben, Granulate, Draht und in zusammengesetzten Formen, wie Oxid gefertigt.

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