(首饰贵金属材料及工艺学)铂族金属材料及其工艺性能
铂族金属材料及其工艺性能 (3)
金属，将其 命名为PLATINA DEL PINTO意思为“平托河上的白银”。1750年
一
名叫伯隆莱格的人从科学的角度确定“平托 河白银”是一种独立的金属，学名
称“铂”，俗称白金。
在铂族金属中，钌、锇、铑、铱比铂和钯硬且脆，只有铂和钯比较柔软，
熔点比其他铂族金属低，适于做首饰用料。
我们现在对铂金的认识就是它专指金属元素铂：PLATINUM (n)。它是世
1 ． 白 金 为 白 色 金 属 ， 化 学 稳 定 性 很
铂 的 性 质 幻 灯 片 1
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【用途】
用于制铂盐、催化剂（铂黑、披铂石棉）和化学仪器，如铂器皿、铂电极及珠宝首饰等。铂和铂
铑合金用于制热电偶，铱铂合金用于制笔尖。
【制备或来源】
可由铂金属的自然合金分出。
铂的商品小知识 幻灯片 1
人类对铂金的认识，可以追溯到公元前100年，印第安人就已经开始用金和
铂金来制作首饰。18世纪时，西班牙人在美洲发现了铂金，因为不知道是何种
稀有
铂金比黄金稀有35倍，在全球，只有在极少的地 方才能开采，主要位于南非和俄罗斯，以及津巴 布韦、加拿大、南美的少数地区。每年，只有88 吨铂金被制造成饰品，而黄金则有2700吨。生产 一盎司（31.1克）铂金，需要花费8周时间，消耗 10吨矿石，而生产同样数量的黄金只需要5吨矿 石。此外，铂金矿的数量更少，与黄金矿的比例 为1比10。
1_2020年 首饰贵金属材料及工艺学 题库修改
贵金属知识梳理第一章绪论1.贵金属的概念(定义)答：贵金属是指有色金属中密度大、产量少、价格昂贵的贵重金属。
贵金属是钌（Ru）、铑（Rh）、钯（Pd）、锇（Os）、铱（Ir）、铂（Pt）、银（Ag）、金（Au）的统称，其中，前六种元素又称为铂族元素。
2.贵金属的主要用途：（1）铸造金币；（2）制造首饰和器皿；（3）现代工业的原材料。
3.东周发明了“鎏金”和“金银错”技术。
第二章首饰贵金属材料的基本性质1.铜族元素：银和金位于化学元素周期表中的IB族，因在铜之下，通常称为铜族元素。
2.稀贵金属：钌、铑、钯、锇、铱、铂属于Ⅷ族的第5周期和第6周期，通称为铂族元素，又被称为稀贵金属。
3.轻贵金属：钌、铑、钯、银是第5周期元素，在贵金属中密度较小（10~12g/cm³），通称为轻贵金属。
4.重贵金属：锇、铱、铂、金是第6周期元素，在贵金属中密度较大（19~22g/cm³），通称为重贵金属。
贵金属元素在元素周期表中的位置（必考）1.晶体结构答：贵金属中除钌、锇为密排六方结构外，其它均是面心立方结构。
2.贵金属的光学性质答：贵金属由于耐腐蚀性和抗氧化性好，所以表面不易生成氧化膜和腐蚀膜，保证了它对光的反射率的稳定性，因此常用铑、钯、银等贵金属材料作为首饰工艺品的表面电镀层和在工业上制造反光镜等。
银对可见光和红外线的反射率是所有金属材料中最高的。
热处理工艺对贵金属的表面反射率产生较大的影响，随着热处理退火温度的升高，贵金属对可见光的反射率下降。
3.贵金属的熔点与沸点答：贵金属的熔点、沸点都较高，遵循着原子序数增加而降低和在相同的族中从上到下熔点升高的规律。
银的熔点最低（960.8℃），锇的熔点最高（3045℃）。
贵金属的熔点从低致高的变化顺序为：银、金、钯、铂、铑、钌、铱、锇。
金是唯一在高温下不易氧化的贵金属。
4.贵金属的吸气性答：多数贵金属有吸附气体的性质，特别是吸附氢。
最特殊的是钯能吸附相当自身2800倍体积的氢。
制作珠宝首饰的常用金属材料
金的物理性质
密度：19.32 熔点：1064.43℃ 沸点：2807.0℃ 原子半径：1.79 离子半径：0.85(+3) 共价半径：1.34 柔软有延展性的亮黄色金属。
Machining of Gem and Design of Jewelry
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金的成色
市场上有的金质首饰上压有印记，表明生产厂家、材质(如金的标记为“G”或“Gold”)和成色（“K”为英文“Karat”的缩写)信息，例如，“24KG”和“18KG” 。
也有另一些首饰上压有其他辅助印记，如“18KP”表明是18K镀金的，又如“18KF”表明是仿制的18K仿金(如亚金等)。
Machining of Gem and Design of Jewelry
3.2金的应用与加工特性
黄金的发现与早期应用 金的物理性质 金的化学性质 金的成色 金的衡制 金合金 金质首饰的加工工艺及技术 金的回收
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自然金
§3 制作珠宝首饰的常用金属材料
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演讲人姓名
202X
3 制作珠宝首饰的常用金属材料 讲授提纲
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2金的应用与加工特性
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4铂的应用与加工特性
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1贵金属材料及理化性能
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3银的应用与加工特性
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5一般金属材料
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密度：21.45 熔点：1772.0 沸点：3827.0 原子半径：1.83 离子半径：0.63(+4) 共价半径：1.3 元素描述：稀有、柔软的银白色金属，非常沉重。
铂族金属简介PGMIntroduce
铂族金属简介PGM Introduce1、矿产性质：1)物理性质。
铂族金属包括铂（pt),钯(Pd),铑(Rh),铱(10,锇(Os)、钌（Ru）六个元素位于元素周期表中第VIII副族。
它们具有类似的性质，如高熔点、高强度、耐腐蚀、良好的催化活性和电热性。
铂、钯、铑、铱为银白色，锇、钌（周期表中上下排列）为钢灰色。
钌、铑在有氧存在和强热下，容易与氧化合为四氧化物，具有挥发性，钌的挥发速度较慢，锇则较快。
铂（大于 1000℃时）、铱和铑（大于2000℃时）能形成挥发性氧化物。
铂族金属密度大。
轻铂金属密度大于12 g/cm},重铂金属密度大于21g/cm3。
铂族金属的沸点都很高。
按元素周期表顺序，从左向右逐渐降低．从上向下逐渐提高。
其中钯的沸点最低，锇的沸点最高。
锇、钌和铑的特点是硬度高并且脆，故能研磨成细粉末，它们都很难机械加工。
铂和钯具有延展性，可以辗制和拉丝。
纯净的铂具有高度的可塑性，将铂冷轧可以制得厚度为0.0025 mm的箔。
铱仅当升温至红热时才能承受机械加工。
铂族金属的特殊性质是其表面具有吸附气体（特别是氢气）的性能，呈粉末和胶体状态时其吸附能力大为增强。
钯对氢的吸附能力最强．常温下1个体积的钯能吸附901个体积以上的氢。
钯中吸附的氢易全部放出。
按照钯、铱、铑、铂、钌、锇的次序，它们吸附氢的性能依次降低。
2)化学性质。
铂族金属电离电位很高，在常温下对许多化学试剂（如酸、碱和最活泼的非金属）有很高的抗腐蚀能力。
但在一定条件下，它们可与酸、碱、氧和卤素反应。
铂族金属在热处理过程中被钝化，这是由于在金属表面形成一层稳定的氧化薄膜。
以金属细粉（铂黑）形式存在的铂族金属最容易溶解。
海绵状和粉末状的铂族金属不易溶解，致密状态的金属更难溶。
铂族金属有一种特殊的性质：当它们与比较活泼的金属熔融成合金时，就有可能用无机酸溶解。
容易与铂族金属形成合金的金属有铅、锡、铋和锌。
①铂族金属对酸和其他试剂的作用。
铂：抗酸、碱的腐蚀性能良好，致密状的铂不与单独的无机酸起作用，熔融状态的碳酸盐、硫酸盐和卤化物对它略起作用。
铂铑合金加工工艺
铂铑合金加工工艺以铂铑合金加工工艺为题，我们将介绍铂铑合金的特性以及加工工艺。
铂铑合金是一种常用的贵金属合金，具有高融点、耐腐蚀、良好的电导性和热导性等特点，被广泛应用于珠宝、化工、电子等领域。
铂铑合金的加工工艺主要包括熔炼、铸造、锻造、轧制、拉拔、切割和焊接等步骤。
首先，铂铑合金的制备需要通过化学方法或电解方法获得铂铑粉末，然后将粉末与其他合金元素进行混合，得到合金熔体。
熔炼过程中需要控制熔体的温度和气氛，以确保合金成分的稳定性和纯度。
在铸造过程中，可以采用砂型铸造、金属型铸造或压铸等不同的铸造方法。
砂型铸造是最常用的方法，通过将熔融的铂铑合金倒入预先制作好的砂型中，冷却后得到所需形状的铸件。
金属型铸造适用于生产大批量、尺寸较小的铸件，而压铸适用于复杂形状的铸件。
锻造是一种通过加热和机械力作用使铂铑合金产生塑性变形的工艺。
铂铑合金的锻造温度通常在1200℃到1300℃之间，通过锻造可以改善合金的机械性能和密度，提高其抗变形能力和耐磨性。
轧制是将铂铑合金坯料经过多道次的压制和拉伸加工，使其形成所需的板材、线材或薄板。
轧制可以提高合金的强度和硬度，同时改善其表面质量和尺寸精度。
拉拔是将铂铑合金坯料通过模具拉伸，使其形成细丝或细管。
切割是根据需要将铂铑合金加工成不同形状和尺寸的零件，常用的切割方法有剪切、冲压和车削等。
焊接是将铂铑合金的零件通过加热和施加压力使其熔化并连接在一起的工艺。
常用的焊接方法有电弧焊、激光焊和气体保护焊等。
焊接过程需要控制温度和焊接速度，以确保焊缝的质量和强度。
铂铑合金的加工工艺需要严格控制各个环节的工艺参数，以确保合金的质量和性能。
在实际加工过程中，还需要考虑合金的成本、环境影响和工艺设备的可行性等因素。
同时，加工工艺的选择也需要根据合金的用途和要求进行合理的设计和调整。
铂铑合金的加工工艺包括熔炼、铸造、锻造、轧制、拉拔、切割和焊接等步骤，每个步骤都需要严格控制工艺参数。
通过合理的加工工艺，可以获得满足要求的铂铑合金制品，广泛应用于各个领域。
铂金
铂金具有很好的延展性，可以 捶成只有0.0025毫米厚的铂箔， 20张这样薄 的铂箔叠在一起， 只有一页纸那么厚,纯净的铂金 容易折弯和掰直还原；成色较 低的，性硬且脆，弯折费力。
铂金小知识
1.铂金的抗氧化力强，熔点高，因此还被用于制作宇航服。 铂金作为催化剂，被广泛用于汽车排尾净化装置，为保护环 境起到重要作用。 2.二战时期，铂金具有很重要的军事用途，因为它是一种良 好的催化剂，熔点高。美国政府曾一度禁止铂金的非军事用途。 3.任何人的皮肤对铂金都不会有过敏现象，铂金可做成电极 用于电子脉冲调节器，直接插入人体心脏，救治心律不齐患者。 4.铂金也可用于制造潜水深度达200米的防水手表。
铂金首饰
铂金=白金=Pt ≠ K金=白色K金
国际铂金协会的官方解释： 不是所有白色金属都叫铂金，购买铂金请认准Pt标志！ 国家规定只有铂金含量在85%及以上的首饰才能被称 为铂金首饰，并必须带有Pt标志。 铂金首饰通常带有Pt850、 Pt900、Pt950、Pt990或 Pt999(千足铂)的纯度标志。
与王水的反应： 3Pt+3HNO3+18HCl=3H2[PtCl6]+4NO↑+8H2O
铂金首饰
是世界上最稀有的首饰用金属。 世界上仅南非和俄罗斯等少数 地方出产铂金，每年产量仅为 黄金的5%。成吨的矿石，经过 150多道工序，耗时数月，所提 炼出来的铂金仅能制成一枚数 克重的简单戒指。如此稀有， 难怪拥有铂金感觉弥足珍贵， 也难怪著名设计师路易斯卡地 亚称铂金为"贵金属之王"！
大量用于石油精制(石 油重整)工业及以汽车排气净化为主的环境保护领 域。此外，在石油化工等其他部门也有较广的应用。 石油重整从1949年开发应用直到1967年双金属催化 剂的出现，一直使用Pt/Al2O2催化剂，铂的含量为 O.3％～O.6％。
铂的工艺技术
铂的工艺技术铂是一种罕见珍贵的贵金属，具有卓越的化学稳定性和耐高温性能，广泛用于制作首饰、电子器件、化学催化剂等领域。
铂的工艺技术是对铂进行加工和处理的方法和技巧，下面将介绍铂的几种常见工艺技术。
首先是铂制首饰的工艺技术。
铂制首饰的制作过程通常包括设计、雕刻、铸造、抛光等环节。
首先，设计师需要根据客户的需求和创意设计出首饰的模样和样式。
然后，匠人们通过雕刻将设计师的构思变成具体的形状。
接着，铂矿石被熔化成液态铂，再倒入模具中冷却成形。
最后，经过抛光等工序，铂首饰表面光滑、光亮，细节清晰，呈现出高雅的质感和典雅的风格。
其次是铂的电镀技术。
由于铂具有良好的导电性能和化学稳定性，可以作为电镀材料使用。
电镀是将一层金属沉积在物体表面的技术，可以提高物体的防腐蚀能力、增加装饰效果。
铂的电镀技术可以实现铂的表面镀层，提高铂制品的耐磨损性和耐腐蚀性，同时增加铂制品的美观度。
再次是铂的化学催化技术。
铂的化学催化技术是将铂用作催化剂的过程，目的是加速化学反应的速度，提高反应的效率。
铂作为一种优良的催化剂，可用于催化裂化、液体燃料电池、汽车尾气处理等领域。
通过合成和纯化铂催化剂，并将其应用于工业生产过程中，可以实现化学反应的快速和高效。
最后是铂的热处理技术。
铂具有良好的耐高温性能，可以在高温环境下保持其物理和化学性质的稳定。
铂的热处理技术可以改变其晶体结构和力学性能，提高其硬度、强度和抗腐蚀性。
热处理一般包括加热、冷却和固化等步骤，可以通过调整不同的温度、时长和工艺条件，获得所需的铂材料性能。
综上所述，铂的工艺技术包括铂制首饰、电镀、化学催化和热处理等多个方面。
这些技术的应用使铂的性能得到了优化和提高，为铂在不同领域的应用提供了坚实的基础。
随着科技的不断进步，铂的工艺技术也将不断创新和发展，为铂的应用提供更多可能性。
铂族元素稀有而珍贵的贵金属
铂族元素稀有而珍贵的贵金属贵金属是一种具有非常高的价值和重要性的金属，而铂族元素则是贵金属家族中的一员。
铂族元素包括钌（Ru）、钌（Rh）、钯（Pd）、铑（Ru）、铂（Pt）和锇（Os）。
这些元素常常被用于制造珠宝和其他高端的应用领域，因为它们具有独特的物理和化学特性。
首先，铂族元素之所以被称为贵金属，是因为它们在地球上非常稀有。
与其他一些普通金属相比，像铁和铝等，铂族元素的产量非常有限。
由于其稀有性，铂族元素的价格也相对较高。
铂金作为铂族元素中最为珍贵的一种，其价格更是远远超过黄金。
这种稀有性和高价值使得铂族元素成为奢侈品市场上非常受欢迎的材料。
其次，铂族元素具有优异的物理和化学特性，使其在许多领域得到广泛应用。
钯和铂具有良好的韧性和耐腐蚀性，使其成为制造珠宝首饰的理想材料。
与黄金相比，铂金更加耐久和稳定，不易受到氧化或腐蚀的影响。
因此，铂金首饰经久耐用，同时也能更好地保护和展现宝石的价值。
除了珠宝领域，铂族元素还在许多其他行业中发挥着重要作用。
以汽车工业为例，钯被广泛应用于汽车催化转化器中，用于催化烟气中的有害物质，如一氧化碳和氮氧化物的转化，以减少汽车尾气的污染物排放。
同时，铑和铂也用于制造汽车排气系统中的传感器，以监测和控制汽车发动机的效率和排放。
另外，铂族元素还在电子行业中有广泛的应用。
铑和铱被用于生产硬盘驱动器、手机和计算机中的电子元件，因为它们具有良好的电子导电性和化学稳定性。
钯和铂也常用于制造电子设备中的电接点和连接器，以确保高质量的电子信号传输。
这些应用使得铂族元素成为现代科技发展中不可或缺的材料。
总体而言，铂族元素作为贵金属具有其独特的价值和重要性。
其稀有性和珍贵性使其成为奢侈品市场上极受青睐的材料，同时，其优异的物理和化学特性使其在珠宝、汽车和电子等领域发挥着重要作用。
随着科技和工业的不断发展，铂族元素的需求将会继续增长，这也对其稀有性和价值提出了更大的挑战。
因此，对于铂族元素的保护和有效利用是至关重要的，以确保其可持续发展，并让更多人能够享受到其独特的价值和美丽。
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铂金首饰的纯度标识
国际上铂金的标志是Pt、Plat或Platinum的字 样，並以纯之千分数字代表之，如Pt900表示纯度 是900%o。铂金饰品的规格标示有Pt1000、 Pt950、Pt900、Pt850。
《首饰、贵金属纯度的规定及命名方法》中铂合 金首饰中铂含量的规定，铂和钯的总含量不得少 于950%0。铂首饰以纯度千分数冠以铂或Pt。例： 990，Pt990或足铂。 足铂金比较柔软，如要镶嵌钻石就必许组成合 金，即使加入5%的合金也能使Pt变硬，达到加工 要求。所加入的合金成分中有一部分必须是铂族 金属。
自然界铂金的储量比黄金要稀少许多,据不 完全统计,世界铂金总储量约为1.4万吨,仅为 黄金储量的5%,体积约为653立方米,就是说; 全球的铂金储量加在一起也只能够装满满 套三居室。每年世界铂金的年产量仅90吨 左右，远远少于黄金，而且铂金提炼较黄 金更为困难，所以其价格较黄金更加昂贵。
钯（Palladium）
铂钯合金的比重: Pt950---20.64 Pt900---
19.88 Pt850---19.18
铂族金属的用途
铂是铂族金属的代表，由于其优异的物理化学性能，其应用非 常广泛，铂可单独或与其他铂族金属联合使用。铂可作制造硝 酸与氨的催化剂，生产高质量的航空汽油；电器与电子工业上 的接触点和铂铑合金热电偶、铂铱火花塞电极；玻璃, , 工业上 用作铂坩埚；国防工业上可制造导弹发射燃料——过氧化氢的 催化剂与宇宙飞行器的燃料电池电极等。
日本所允许的纯度为1000. 950. 900. 850，并可以有微小 的（0.5%）负差。纯度为850Pt一般用于链条，Pt900是
最为常用的纯度。由于日本是香港最重要的出口市场，因 此香港采用日本标准。
美国规定纯度若要称为Pt，必须至少含有50%的铂，已 及总共95%的铂族金属。铂含量高于95%的纯度可打上Pt 印记。铂含量在75%-95%之间的首饰，还必须打上铂族 金属的印记。铂含量在50%-75%之间的首饰，必须打上 所含铂族金属的名称及其含量。如585铂365钯 （585PLAT365PALL）。只有美国允许"K铂金"合金。
铂族金属材料及其工艺性能
1748年，西班牙著名科学家安东尼.洛阿在平托河 金矿中发现了银白色的自然铂，他进行了仔细研 究，发现自然铂的化学性质非常稳定，延展性极 好，熔点亦高，相对密度极大，与金属银有明显 的区别。安东尼是第一位对铂金进行详细研究的 学者。
18世纪，法国国王路易十六特别偏爱铂金，称铂 金为"唯一与国王称号相匹配的贵金属"。到了近 代，世界著名首饰设计Cartier、faberge、tiffany 均利用铂金创造出不朽的杰作。举世闻名的霍普 （希望）钻石，也被永远地镶嵌在铂金链上。
铂族金属的基本性质
1。铂 铂的物理性质
光泽：强，银白色 密度：21.45g／cm3 硬度：摩氏硬度4.3 铂有银白色金属光泽，色泽 鲜明， 有良好的导电性和导热性， 还具有很好的延展性和可锻 性，接近于银和金。铂金可 以拉伸为直径为0.001毫米的 细线并可锤打成.0.127微米厚 的箔片，1克铂金即使被拉成 1.6公里长的细丝也不会断裂。
铂族金属的发现
铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)和铱(Ir)发现于1803－ 1804年，钌(Ru)发现于1844年。
1803年沃拉斯顿从粗铂中分离出新元素钯和铑 . 1804年英国化学家坦南特等人用王水溶解粗铂时
发现铱(Ir)命名意为“彩虹女神”(Iris) ，锇也是在 1803年坦南特等人用王水溶解粗铂时发现。 1827年，俄国奥赞在铂矿中发现钌（Ru ）， 1844年俄国克劳斯在乌金矿中也发现它并确认为 一种新元素。
钯有吸氢和透氢的特性：一定体积的钯在常温下， 能吸吸相当于它本身体积800-2800倍的氢气。钯 及钯黑（粒度很细）对气体有很强的吸附能力， 因而具有优良的催化特性。
铂的应用领域主要有首饰制造、化学制品(坩埚，催化剂等)、 电子工业、医学领域等。铂和钴结合可制成非常强的磁体。
近年来国际铂金协会极力倡导，使其愈来愈在结婚戒指中占据 重要地位。
它可以用于工业领域，最著名的就是用在催化反应器中。 铂金在医疗领域中也扮演着重要的角色，它不受血液氧化作用
的影响，具有出色的传导性，且能与活组织相容。由于上述这 些特性，铂金被应用于心脏起博器中。目前，超过五万人依靠 心脏起博器健康地生活着。对他们而言，铂金是一种能够拯救 生命的金属。
铂金的种类
纯铂金：最高成色的铂金。常用於制作订婚戒 指，以表示爱情的纯贞和天长地久。在国 外，许多人认为用黄金镶嵌钻石，可能导致钻石 泛黄，从而大大降低钻石的价格。而用铂金镶嵌 钻石，可以保持钻石的纯白颜色，特别是作订婚 戒指，用铂金镶嵌钻石，既洁白又晶莹，象征纯 洁的爱情永恒长久。然而，尽管铂金的硬度比黄 金高，但镶嵌钻石和珠宝仍感不够，往往需掺入 “金”，制成“铂合金”来镶嵌钻石等。 铱铂金：铱与铂组成的合金。颜色亦为银白色， 具强金属光泽。硬度较高。相对密度亦大，化学 性质稳定，是极好的铂合金首饰材料。
铂金化学性质
铂金化学性质稳定，具有优良的抗氧化性和良好 的催化性，同时具有热电性。铂有很高的化学稳 定性，常温下，与氧、硫、氯等非金属元素都不 反应，在高温下才反应。
常温铂金下不与盐酸、硝酸、硫酸以及有机酸发 生作用，有“最耐腐蚀金属”这称，但溶一王水.
3Pt + 4HNO3 +18 HCL——3 H2[PtCL6] +4 NO +8 H2O 它耐高温，故用它制造反应器皿等。
钯也是铂族金属之一， 呈银白色。
熔点为1555℃，密度 为11.4克/厘米3。
硬度4－4.5 钯有良好的延展性，
可锻造、轧制拉拔成 棒、片和线。自然界 中钯常与其它铂族金 属共生在一起。
铂族金属中，以钯的抗腐蚀性能最差。硝酸、王 水300℃的浓硫酸及熔融的硫酸氢钾均能溶解钯。 在350-790℃的空气中，表面会生成一层氧化物； 但高于此温度时，氧化物又分解成金属和氧。