高純鋁具有良好的延展性,通??梢阅雺撼蓸O薄的鋁箔或極細的鋁絲,使用機械碾壓可以制作達到厚度為0.4微米的獨立鋁箔,而電沉積則可制作厚度達到7.5納米的鋁膜,但該鋁膜必須依附在塑料基膜上。
通常把純度(鋁含量)大于99.8%的純鋁叫做高純鋁(highpurity aluminium).它是以優(yōu)質(zhì)精鋁為原料,采用定向凝固提煉法生產(chǎn)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(jié)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,主要被應用于科學研究、電子工業(yè)、化學工業(yè)及制造高純合金、激光材料及一些其他特殊用途。產(chǎn)品一般以半圓錠或長板錠供貨,每個半圓錠質(zhì)量不小于45kg.每個長板錠質(zhì)量不大于25kg,長板錠斷面尺寸一般為200mm*65mm,長度不大于600mm。
簡述
鋁工業(yè)出現(xiàn)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(yè)發(fā)展的問題越來越突出。其主要問題如下:
1.產(chǎn)量逐年增加,預計2005年的產(chǎn)量為700萬噸,2010年將達到1000萬噸。隨著產(chǎn)量的增加,原鋁的供求狀況將由供求平衡逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣┐笥谇螅@勢必造成競爭加劇,主要表現(xiàn)在價格的競爭,企業(yè)利潤下降,甚至無利可圖。
2.資源短缺,主要表現(xiàn)在氧化鋁和電力上,氧化鋁及電價的提價,造成企業(yè)生產(chǎn)成本的上升。
3.單一鋁廠產(chǎn)量小,不成規(guī)模,不能發(fā)揮規(guī)模效應,成本較高,缺乏競爭力。
4.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)建設不合理,重復建設嚴重,資源大量浪費。原鋁生產(chǎn)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(huán)保問題,部分企業(yè)采用落后的自锫槽技術,不符合環(huán)保型鋁廠發(fā)展的要求,面臨停業(yè)整改。
6.中國鋁工業(yè)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(yè)必須尋找新的發(fā)展思路,規(guī)避風險,才能長久發(fā)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。
相對于傳統(tǒng)的初級加工鋁錠而言,高純鋁的生產(chǎn)有著較高的產(chǎn)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(yōu)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(yè)及航空航天等領域有著廣泛的用途。在電子工業(yè)中,用于制作高壓電容器鋁箔、高性能導線、集成電路用鍵合線;航空航天工業(yè)中,高純鋁用來開發(fā)制作等離子帆(推動航天器的最新動力);高速軌道交通中,高速軌道交通車輛除了需要用高純鋁配制高性能合金外,還由于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應用;光學應用方面,汽車工業(yè)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(fā),高純鋁的應用前景越來越廣闊。
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(xiàn)在應用比較廣泛,但與偏析法比較起來,后者有著省電、低能耗、環(huán)保的優(yōu)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(zhì),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(chǎn)生的氣體和粉塵外,在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生任何有毒有害物質(zhì),符合環(huán)保生產(chǎn)的要求 。
國內(nèi)發(fā)展狀況
中國高純鋁年產(chǎn)量不足10萬噸,產(chǎn)品供不應求。根據(jù)有關資料統(tǒng)計,國內(nèi)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(xiàn)在應用比較廣泛,但與偏析法比較起來,后者有著省電、低能耗、環(huán)保的優(yōu)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(zhì),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(chǎn)生的氣體和粉塵外,在生產(chǎn)過程中不會產(chǎn)生任何有毒有害物質(zhì),符合當前環(huán)保生產(chǎn)的要求。新疆眾河鋁廠以及貴州鋁廠已經(jīng)運用偏析法生產(chǎn),有消息稱,國內(nèi)其他鋁廠也已開始考慮投產(chǎn),并與相關科研機構(gòu)展開了合作。相信隨著國內(nèi)生產(chǎn)工藝的發(fā)展,產(chǎn)品質(zhì)量的提高,高純鋁將是鋁工業(yè)發(fā)展的新方向。
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%左右用于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%,計算機存儲硬盤的用量約4%。超純鋁(5N~6N,每種雜質(zhì)的最大含量0.4ppb的95%用于制造半導體器件,5%用作超導電纜的穩(wěn)定化材料。?
3N~4N精鋁主要用于制造電解電容器鋁箔,分為陽(正極箔與陰極箔兩種,前者采用純度為3N5~4N8的鋁;后者則用2N7~3N的鋁或采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、演播室沖擊測量儀(studiosurge-measuringinstruments、熒光燈與汽車燈具、摩托車電子設備、影視設備中有著廣泛的應用。?
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,哪里有現(xiàn)代化的照明燈具,哪里就有精鋁在起著至關重要的作用。?
航空航天器要用很多高強度、高韌性、高抗蠕、高抗疲勞的鋁合金,這些鋁合金須用雜質(zhì)含量低的鋁制造。在制造航空航天發(fā)動機與導彈發(fā)射發(fā)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制造透平發(fā)動機葉片的主要優(yōu)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(fā)電機與水力渦輪發(fā)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。計算機存儲硬盤是用高純鋁或高純鋁合金制造的。在制造集成電路芯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(fā)的呈等離子狀態(tài)的鋁沉積于陰極靶面,即在硅片上形成一層薄薄的均勻的極少缺陷的鋁膜,隨后在膜上涂一層感光性樹脂,經(jīng)曝光后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集成電路的配線。5N超純鋁用于制造光電子存儲媒體,如CD、CD-ROM、CD-RW、數(shù)據(jù)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(zhì)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(jié)構(gòu)與電纜用高純鋁作為鈮-鈦(Nb-Ti超導線的穩(wěn)定化材料,使它們始終處于超導狀態(tài)。?
超純鋁在航天飛機科學研究中發(fā)揮了重要作用。1998年秋美國發(fā)射的航天飛機中裝有德國亞琛工業(yè)大學(AchenUniversityOfT?echnol-ogy提供的AlMnSi3合金樣品,是用5N超純鋁制造的。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(tǒng)中金屬微觀結(jié)構(gòu)的形成,以及探討金屬固/液相界面模型 。