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高純金屬——雜質常以百萬分之幾計算的金屬

2024-10-17科學

純度很高、 所含雜質常以 百萬分之幾 計算的金屬被稱為高純金屬,由於它們的效能與一般工業純金屬顯著不同,因而獲得了特殊用途。例如制備半導體材料用的鍺、銦、鎵等金屬要求達到 99.999%以上 的純度,高純金屬還大量用於科研領域。

高純金屬(iHhgPuriytMetals)是現代多種高新技術的綜合產物。隨著 半導體技術 宇航 無線電科技 等的發展,對金屬純度要求越來越高,也大大促進了高純金屬生產的發展。因為在金屬未能達到一定純度的情況下,金屬特性往往會被雜質所掩蓋,所以痕量雜質甚至超痕量雜質的存在都會影響金屬的效能。

例如過去鎢曾被用作燈泡的燈絲,由於脆性而使處理上有困難,但在適當提純之後,這種缺點即可以克服(鎢絲也有摻雜及加工問題)。當 金屬純度提高 以後,也能進一步明確雜質對金屬效能的影響。因此制備高純金屬既能為金屬效能的科學研究創造有利的條件,也能更好地服務於工業生產。

金屬的純度是相對於雜質而言的,廣義上雜質包括 化學雜質(元素) 物理雜質(晶體缺陷) 。物理雜質主要是指位錯及空位等,而化學雜質是指基體以外的原子以代位或填隙等形式摻入。但只有當金屬純度達到很高的標準時(如純度9N以上的金屬),物理雜質的概念才是有意義的,所以生產上一般以化學雜質的含量作為評價金屬純度的標準,即以主金屬減去雜質總含量的百分數表示,常用N(nine的第一個字母)代表,如 99.9999%寫為6N 99.99999%寫為7N

高純金屬材料的純度一般使用 差減法 計算。差減法計算的雜質元素主要是 金屬雜質元素 ,並不包括C、O、N、H等間隙元素。但事實上,間隙元素的含量也是高純金屬材料分析檢測的重要指標,一般需要單獨列出。所以通常幾個「9」 (N) 的高純金屬,並不能真正地表達純度,只有提供雜質元素和間隙元素的種類及其含量才能明確表達高純金屬的純度水平。在高純屬生產過程中需要控制的主要雜質包括:堿金屬、堿土金屬、過渡族金屬、放射性金屬(U、Th)等。