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(xì)的鋁絲,使用機(jī)械碾壓可以制作達(dá)到厚度為0.4微米的獨(dú)立鋁箔,而電沉積則可制作厚度達(dá)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?xún)?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(xì)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(dǎo)率及良好的塑性等性能,主要被應(yīng)用于科學(xué)研究、電子工業(yè)、化學(xué)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(zhǎng)板錠供貨,每個(gè)半圓錠質(zhì)量不小于45kg.每個(gè)長(zhǎng)板錠質(zhì)量不大于25kg,長(zhǎng)板錠斷面尺寸一般為200mm*65mm,長(zhǎng)度不大于600mm。
簡(jiǎn)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(shí),制約中國(guó)鋁工業(yè)發(fā)展的問(wèn)題越來(lái)越突出。其主要問(wèn)題如下:
1.產(chǎn)量逐年增加,預(yù)計(jì)2005年的產(chǎn)量為700萬(wàn)噸,2010年將達(dá)到1000萬(wàn)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?,這勢(shì)必造成競(jìng)爭(zhēng)加劇,主要表現(xiàn)在價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng),企業(yè)利潤(rùn)下降,甚至無(wú)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(jià)的提價(jià),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(yīng),成本較高,缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。
4.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)建設(shè)不合理,重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重,資源大量浪費(fèi)。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(yán)重的環(huán)保問(wèn)題,部分企業(yè)采用落后的自锫槽技術(shù),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(guó)鋁工業(yè)缺乏國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,成本高,競(jìng)爭(zhēng)力小。
綜上所述,在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(fēng)險(xiǎn),才能長(zhǎng)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(xiàng)目提上日程。
相對(duì)于傳統(tǒng)的初級(jí)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(rùn)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(dǎo)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(lǐng)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(dǎo)線、集成電路用鍵合線;航空航天工業(yè)中,高純鋁用來(lái)開(kāi)發(fā)制作等離子帆(推動(dòng)航天器的最新動(dòng)力);高速軌道交通中,高速軌道交通車(chē)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(dǎo)磁率低、比重輕的特點(diǎn),在磁懸浮體材料中得到大量應(yīng)用;光學(xué)應(yīng)用方面,汽車(chē)工業(yè)中的車(chē)燈反射罩,天文望遠(yuǎn)鏡等大量使用鋁反射器,國(guó)外也在研究用高純鋁作為大型天文望遠(yuǎn)鏡的反光面。隨著對(duì)高純鋁性能的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和開(kāi)發(fā),高純鋁的應(yīng)用前景越來(lái)越廣闊。
提純方法
國(guó)際上成熟的提純技術(shù)有三層液電解法和偏析法兩種。三層液法現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛,但與偏析法比較起來(lái),后者有著省電、低能耗、環(huán)保的優(yōu)勢(shì),平均每噸能省電6000度。而且偏析法利用物理的方法,整個(gè)過(guò)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(jìn)凝固和偏析過(guò)程,除了鋁熔煉本身產(chǎn)生的氣體和粉塵外,在生產(chǎn)過(guò)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(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r
中國(guó)高純鋁年產(chǎn)量不足10萬(wàn)噸,產(chǎn)品供不應(yīng)求。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)每年高純鋁的缺口在十幾萬(wàn)噸左右。國(guó)際上成熟的提純技術(shù)有兩種:三層液電解法和偏析法。
三層液法現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛,但與偏析法比較起來(lái),后者有著省電、低能耗、環(huán)保的優(yōu)勢(shì),平均每噸能省電6000度。而且偏析法利用物理的方法,整個(gè)過(guò)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(jìn)凝固和偏析過(guò)程,除了鋁熔煉本身產(chǎn)生的氣體和粉塵外,在生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生任何有毒有害物質(zhì),符合當(dāng)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(yùn)用偏析法生產(chǎn),有消息稱(chēng),國(guó)內(nèi)其他鋁廠也已開(kāi)始考慮投產(chǎn),并與相關(guān)科研機(jī)構(gòu)展開(kāi)了合作。相信隨著國(guó)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(shù)高附加值材料,所以它的主要用途是在一些高技術(shù)領(lǐng)域和科學(xué)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(shuō)的電子箔,照明燈具的用量占12%,其他用途的為6%,計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)硬盤(pán)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(dǎo)體器件,5%用作超導(dǎo)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(yáng)(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(chē)輛、演播室沖擊測(cè)量?jī)x(studiosurge-measuringinstruments、熒光燈與汽車(chē)燈具、摩托車(chē)電子設(shè)備、影視設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。?
精鋁在照明燈具中有著重要用途,鋁越純對(duì)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(guān)重要的作用。?
航空航天器要用很多高強(qiáng)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(dòng)機(jī)與導(dǎo)彈發(fā)射發(fā)動(dòng)機(jī)方面的葉片須用超級(jí)合金,而精鋁是超級(jí)合金的一個(gè)不可或缺的元素。用含鋁的超級(jí)合金單晶體制造透平發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的主要優(yōu)點(diǎn)是,既有極高的室溫強(qiáng)度又有高的高溫強(qiáng)度與抗高溫氧化能力,因而大大提高了燃?xì)獍l(fā)電機(jī)與水力渦輪發(fā)電機(jī)的工作性能與效率。?
5N及6N的高純鋁在當(dāng)今的高新技術(shù)中起著不可估量的作用。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)硬盤(pán)是用高純鋁或高純鋁合金制造的。在制造集成電路芯片時(shí)陰極濺鍍是一種必不可少的工藝,這是一種特殊的高技術(shù)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(shù)脂,經(jīng)曝光后除去無(wú)用的部位即未感光的樹(shù)脂,也就是把這些處的樹(shù)脂腐蝕掉,而保留的極窄的鋁條便是所需的導(dǎo)電體。陰極濺鍍用的鋁越純,其電導(dǎo)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(chǔ)媒體,如CD、CD-ROM、CD-RW、數(shù)據(jù)盤(pán)或微型盤(pán)、DVD銀盤(pán)等。在銀盤(pán)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(cè)物質(zhì)基本粒子方面起了功不可沒(méi)的作用。例如歐洲核研究中心(Euro-peanCentreForNuclearReserch探測(cè)器的超導(dǎo)結(jié)構(gòu)與電纜用高純鋁作為鈮-鈦(Nb-Ti超導(dǎo)線的穩(wěn)定化材料,使它們始終處于超導(dǎo)狀態(tài)。?
超純鋁在航天飛機(jī)科學(xué)研究中發(fā)揮了重要作用。1998年秋美國(guó)發(fā)射的航天飛機(jī)中裝有德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)(AchenUniversityOfT?echnol-ogy提供的AlMnSi3合金樣品,是用5N超純鋁制造的。此項(xiàng)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(yù)測(cè)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 。