高纯铝的应用及提纯方法探讨

高纯铝的应用及提纯方法探讨

胡万龙

包头铝业  内蒙古自治区包头市  014000

摘要：众所周知，超高纯铝在电子工业和航空航天业等重要领域的用途非常广泛。而使用偏析法对精铝进行提纯具有提纯时间较短、祛除杂质的效果更好以及可实现工业规模化生产等优势。偏析法凭借自身的优势在铝提纯工业上得到青睐，本文针对偏析法精铝提纯技术以及影响其生产的主要因素进行简单研究和探讨，以供行业内参考。

关键字：偏析法；精铝；提纯；影响因素

高纯度铝是以精铝为原材料进行提纯工艺的。而高纯度的铝具有高导电性、高延展性、耐腐蚀性、高可塑性和反光性等特点，与之相反的是铝的纯度越高，其导磁性、抗拉度和屈服度越低。精铝与普通铝相比，精铝的主要应用领域是科学研究和高技术方面，比如电子铝箔、电子导针导线、集成电路用键合线等，同时也能应用于航天、航空等核心工业领域。

一、原铝的性能

经过净化之后的原铝其本身拥有的抗腐蚀性、导电性、导热性、可塑性等性能特点被极大程度地提高，甚至可以满足不同行业的不同要求，普通铝金属大概率不能直接使用，而是必须经过提纯后才能被工业领域采用。随着全球科技和工业的迅速发展，铝金属提纯工艺和应用领域也在不断完善，加上其他工业领域对铝的需求增长，原铝提纯的技术标准也跟着进一步发展。其中，偏析法提纯具有能耗低、时间短等优势，于是这种提纯方式也被电子工业广泛应用。

二、高纯铝的性能以及应用领域

高纯铝的性能优势相比于一般提纯之前的铝金属更加突出。铝的表面还有一层很薄的氧化膜，这层氧化膜的纯度随着铝的纯度增高而增高，氧化膜起到的保护作用也越强，加工成型之后性能也越好。在先进的加工条件加持下，可将铝制作成可以想象的任何形态。高纯铝相较于普通钢铁，没有低温脆性的限制，高纯铝的金属强度与可塑性会因为周围温度的下降而逐渐升高。在全球进入科技时代之后，由于高纯铝具有如此多的独有的先进性能，现在被各个领域应用，并且发挥出重要的作用。

高纯铝的优势性能决定它一定会被高科技领域大为青睐。比如高纯铝在铁路行业就被广泛应用，其独具特色的低导磁率、高导电性性能让铁路领域极为欣赏，高纯度铝已经成为磁悬浮列车轨道制造的首选材料；另外，利用高纯铝的高光反射率性能，超大直径的高纯铝制天文望远镜反射面已经在实际天文研究中发挥了作用。诸如此类的应用领域还有很多，总之高纯铝凭借其自身的性能被各个领域所广泛应用，关于精铝提纯的工艺在未来的时间里还会被开发出新的方法和作用。

三、精铝提纯的工艺方法探讨

（一）偏析法提纯原理

偏析法是利用凝固过程中杂质元素在液体和固体两种状态之间的差异，使用工具搅动接近固体状态的液体铝，使平衡分配系数ko<1的杂质元素不断转移，然后金属铝会按照一定的凝固顺序进行析出的一种技术工艺手法。偏析法提纯精铝的技术工艺中，最核心的影响因素就是对定向凝固过程中的结晶速度快慢进行精准控制。一旦结晶速度太快，金属内的杂质元素来不及扩散就会转化为固体状态，提纯之后的铝金属纯度自然不能达标;结晶速度太慢会直接影响高纯铝的生产效率，获得的高纯铝虽然能够达标，但成本高、经济效益差。另外，该提纯方法具有一定的局限性，比如如果原料铝液的纯度高，铝液重量比较大，那么最后提纯出的铝纯度就会更高。如果原料铝液温度低，那么提纯所消耗的时间就会比较短，影响提纯工艺时间长短的因素还有提纯炉的性能指标，比如如果提纯炉冷却能力强，在提纯过程中对温度的掌控相对比较及时，那么提纯所消耗的时间也会更加短。

（二）分步结晶法原理

分步结晶法的原理与偏析法提纯原理有异曲同工之妙。分步结晶法，顾名思义就是采用一定的手段根据金属与杂质的不同结晶点进行提纯的方式。在提纯工艺开始时，要保持增涡内的铝液体温度靠近熔点，然后在铝金属的熔体内插入特别配置的结晶器，金属晶体会在结晶器上聚集，然后再采用一定的技术手法将铝金属晶体聚集到增涡底部，最后把低熔点的杂质液体从晶体中压出。这种工艺得到的铝纯度并不一定能达到理想的高纯度，需要按照以上步骤再次进行同样的操作，才能获得高纯铝。

（三）定向凝固法原理

定向凝固法的原理并不复杂，它的工艺与分布结晶法不同，整个提纯过程都是通过控制温度来对金属晶体进行突然冷却或者强制加热的方法来控制金属晶体的生长方向，使金属的凝固方向与热流的扩散方向不同或者互相背离，以连续的单向金属结晶的方式祛除铝金属内的杂质元素的一种方法。该方法可以帮助促进溶质的扩散，从特定角度来看定向凝固法可以大幅度提高提纯的效率。但是定向凝固法与分步结晶法有同样的缺点，就是提纯效率比较低，如果要想得到理想的高纯度铝，就必须重复以上同一工序。

总结

综上所述，精铝的各种提纯方法都有自身的缺点和优势，目前偏析法的优势更加明显，应用较为广泛。随着社会的进步和科技的发展，高纯铝的性能优势必将会给人们的生产生活带来更多的便利，而关于高纯度铝的提纯工艺肯定也会随着科技的进步，越来越先进科学，希望铝能够继续在各个行业领域发光发热。