高純鋁

高純鋁具有良好的延展性，通常可以碾壓成極薄的鋁箔或極細的鋁絲，使用機械碾壓可以製作達到厚度為0.4微米的獨立鋁箔，而電沉積則可製作厚度達到7.5納米的鋁膜，但該鋁膜必須依附在塑膠基膜上。

基本介紹

• 中文名：高純鋁
• 外文名：High purity aluminum
• 特點：具有良好的延展性
• 通常可以：碾壓成極薄的鋁箔
• 要求：鋁膜必須依附在塑膠基膜上

簡介

通常把純度（鋁含量）大於99.8%的純鋁叫做高純鋁（highpurity aluminium).它是以優質精鋁為原料，採用定向凝固提煉法生產的。高純鋁又可細分為次超高純鋁（鋁含量99.5%~99.95%)、超高純度鋁（鋁含量99.996%~99.999%）和極高純度鋁（鋁含量99.999%以上）。高純鋁呈銀白色，表面光潔，具有清晰結晶紋，不含有夾雜物。高純鋁具有低的變形抗力、高的電導率及良好的塑性等性能，主要被套用於科學研究、電子工業、化學工業及製造高純合金、雷射材料及一些其他特殊用途。產品一般以半圓錠或長板錠供貨，每個半圓錠質量不小於45kg.每個長板錠質量不大於25kg，長板錠斷面尺寸一般為200mm*65mm，長度不大於600mm.

簡述

鋁工業出現了新一輪的投資熱潮，其投資的速度和力度前所未有。但與此同時，制約中國鋁工業發展的問題越來越突出。其主要問題如下：

1.產量逐年增加，預計2005年的產量為700萬噸，2010年將達到1000萬噸。隨著產量的增加，原鋁的供求狀況將由供求平衡逐漸轉變為供大於求，這勢必造成競爭加劇，主要表現在價格的競爭，企業利潤下降，甚至無利可圖。

2.資源短缺，主要表現在氧化鋁和電力上，氧化鋁及電價的提價，造成企業生產成本的上升。

3.單一鋁廠產量小，不成規模，不能發揮規模效應，成本較高，缺乏競爭力。

4.產業結構建設不合理，重複建設嚴重，資源大量浪費。原鋁生產紛紛上馬，而附加值高的鋁合金、高純鋁卻倍受冷落。

5.存在嚴重的環保問題，部分企業採用落後的自錇槽技術，不符合環保型鋁廠發展的要求，面臨停業整改。

6.中國鋁工業缺乏國際競爭力，成本高，競爭力小。

綜上所述，在市場競爭日益激烈的情況下，鋁工業必須尋找新的發展思路，規避風險，才能長久發展。而作為具有高科技、高附加值的純鋁正符合此要求，很多鋁廠已把上馬高純鋁項目提上日程。

相對於傳統的初級加工鋁錠而言，高純鋁的生產有著較高的產品附加值及利潤空間。高純鋁指的是Al含量≥99.999%（5N）的鋁。高純鋁具有許多優良性能，用途廣泛。它具有比原鋁更好的導電性、延展性、反射性和抗腐蝕性，在電子工業及航空航天等領域有著廣泛的用途。在電子工業中，用於製作高壓電容器鋁箔、高性能導線、積體電路用鍵合線；航空航天工業中，高純鋁用來開發製作等離子帆（推動太空飛行器的最新動力）；高速軌道交通中，高速軌道交通車輛除了需要用高純鋁配製高性能合金外，還由於高純鋁具有導磁率低、比重輕的特點，在磁懸浮體材料中得到大量套用；光學套用方面，汽車工業中的車燈反射罩，天文望遠鏡等大量使用鋁反射器，國外也在研究用高純鋁作為大型天文望遠鏡的反光面。隨著對高純鋁性能的進一步認識和開發，高純鋁的套用前景越來越廣闊。

提純方法

國際上成熟的提純技術有三層液電解法和偏析法兩種。三層液法現在套用比較廣泛，但與偏析法比較起來，後者有著省電、低能耗、環保的優勢，平均每噸能省電6000度。而且偏析法利用物理的方法，整個過程中不涉及其他的任何添加物質，不需要特別額外施加能源促進凝固和偏析過程，除了鋁熔煉本身產生的氣體和粉塵外，在生產過程中不產生任何有毒有害物質，符合環保生產的要求。

國內發展狀況

中國高純鋁年產量不足10萬噸，產品供不應求。根據有關資料統計，國內每年高純鋁的缺口在十幾萬噸左右。國際上成熟的提純技術有兩種：三層液電解法和偏析法。

三層液法現在套用比較廣泛，但與偏析法比較起來，後者有著省電、低能耗、環保的優勢，平均每噸能省電6000度。而且偏析法利用物理的方法，整個過程中不涉及其他的任何添加物質，不需要特別額外施加能源促進凝固和偏析過程，除了鋁熔煉本身產生的氣體和粉塵外，在生產過程中不會產生任何有毒有害物質，符合當前環保生產的要求。新疆眾河鋁廠以及貴州鋁廠已經運用偏析法生產，有訊息稱，國內其他鋁廠也已開始考慮投產，並與相關科研機構展開了合作。相信隨著國內生產工藝的發展，產品質量的提高，高純鋁將是鋁工業發展的新方向。

電化拋光

電化學拋光是金屬陽極溶解的獨特電解過程，它客群多可變因素的影響。根據陽極金屬的性質、電解液組成、濃度及工藝條件的不同，在陽極表面上可能發生下列一種或幾種反應：

1)金屬氧化成金屬離子溶入到電解液中，M = M2+ + 2e；

2)陽極表面生成鈍化膜，M +H2O =MO +2H+ + 2e；

3)氣態氧的析出， 2H2O=O2+4H+ +4e；

4)電解液中各組分在陽極表面的氧化。電化學拋光後的陽極表面狀態主要取決於上述4種反應的強弱程度。然而，由於電化學拋光過程的複雜性，提出的各種電化學拋光機制均存在一定的局限性。

粘性膜理論

由JacguetP A提出的黏膜理論認為：當電流通過電解液時，在陽極表面生成一層由陽極溶解產物組成的粘性液膜，它有較高的黏度和較大的電阻，而其厚度在粗糙表面的各個部分是不相等的，在凹陷部位的厚度大於凸起部位的厚度。由於陽極表面的“絕緣”程度不同，因而陽極表面上的電流分布不均勻，凸起部位的電流較凹陷部位的電流大。所以，凸起部位的溶解相對較快，結果便導致粗糙表面被巨觀拋光。該理論的局限性在於不能回答電化學拋光過程中是否發生陽極金屬的鈍化氧化問題，也不能解釋電化學拋光過程中所特有的陽極極化問題。

鈍化膜理論

該理論認為，在電化學拋光過程中，陽極極化其表面生成鈍化膜，只有緻密的鈍化膜才能抑制表面的結晶學腐蝕。由於陽極表面上凸起和凹陷部位的鈍化程度不同，其中凸起部位的化學活性較大，且開始形成的鈍化膜往往不完整呈多孔性，而凹陷部位處於更為穩定的鈍化狀態。因此，凸起部位鈍化膜的溶解破壞程度比凹處的大，其結果是凸起部位被腐蝕。如此反覆，直至獲得穩定緻密的鈍化膜層，這使電化學拋光效果可達極值。

該理論雖在微觀拋光上獲得了較完善的解釋，但又不能較好地說明電化學拋光的全過程。

 

 

高純鋁的主要用途

高純鋁是高技術高附加值材料，所以它的主要用途是在一些高技術領域和科學研究用。例如精鋁(3N8~4N8的78%左右用於軋制電解電容器鋁箔，即常說的電子箔，照明燈具的用量占12%，其他用途的為6%，計算機存儲硬碟的用量約4%。超純鋁(5N~6N，每種雜質的最大含量0.4ppb的95%用於製造半導體器件，5%用作超導電纜的穩定化材料。 

3N~4N精鋁主要用於製造電解電容器鋁箔，分為陽(正極箔與陰極箔兩種，前者採用純度為3N5~4N8的鋁;後者則用2N7~3N的鋁或採用含有微量合金元素如銅、錳等的低合金化鋁箔。電容器在軌道車輛、演播室衝擊測量儀(studiosurge-measuringinstruments、螢光燈與汽車燈具、機車電子設備、影視設備中有著廣泛的套用。 

精鋁在照明燈具中有著重要用途，鋁越純對光的反射率就越高，哪裡有現代化的照明燈具，哪裡就有精鋁在起著至關重要的作用。 

航空太空飛行器要用很多高強度、高韌性、高抗蠕、高抗疲勞的鋁合金，這些鋁合金須用雜質含量低的鋁製造。在製造航空航天發動機與飛彈發射發動機方面的葉片須用超級合金，而精鋁是超級合金的一個不可或缺的元素。用含鋁的超級合金單晶體製造透平發動機葉片的主要優點是，既有極高的室溫強度又有高的高溫強度與抗高溫氧化能力，因而大大提高了燃氣發電機與水力渦輪發電機的工作性能與效率。 

5N及6N的高純鋁在當今的高新技術中起著不可估量的作用。計算機存儲硬碟是用高純鋁或高純鋁合金製造的。在製造積體電路晶片時陰極濺鍍是一種必不可少的工藝，這是一種特殊的高技術工藝，蒸發的呈等離子狀態的鋁沉積於陰極靶面，即在矽片上形成一層薄薄的均勻的極少缺陷的鋁膜，隨後在膜上塗一層感光性樹脂，經曝光後除去無用的部位即未感光的樹脂，也就是把這些處的樹脂腐蝕掉，而保留的極窄的鋁條便是所需的導電體。陰極濺鍍用的鋁越純，其電導率也就越高。 

超純鋁的另一重要用途是作為積體電路的配線。5N超純鋁用於製造光電子存儲媒體，如CD、CD-ROM、CD-RW、數據盤或微型盤、DVD銀盤等。在銀盤中用5N超純鋁濺射膜作為光反射層。 

高純鋁在高能物理研究與探測物質基本粒子方面起了功不可沒的作用。例如歐洲核研究中心(Euro-peanCentreForNuclearReserch探測器的超導結構與電纜用高純鋁作為鈮-鈦(Nb-T i超導線的穩定化材料，使它們始終處於超導狀態。 

超純鋁在太空梭科學研究中發揮了重要作用。1998年秋美國發射的太空梭中裝有德國亞琛工業大學(AchenUniversityOfT echnol-ogy提供的AlMnSi3合金樣品，是用5N超純鋁製造的。此項研究的目的是探索金屬在微重力作用下的凝固行為，希望能建立理論模型以預測凝固系統中金屬微觀結構的形成，以及探討金屬固/液相界面模型。