純金屬制取方法

純金屬的制取過(guò)程可以概括為兩種。

一是將金屬化合物經(jīng)過(guò)沉淀、溶劑萃取、離子交換等得到純金屬化合物，然后將其還原成純金屬。如純金屬鈦，往往是TiCl4經(jīng)精餾提純后再被還原成純的海綿鈦。

二是得粗金屬后，再提純成純金屬。提純方法有化學(xué)提純法和物理提純法兩類。

化學(xué)提純法主要有電解精煉、氧化精煉、氯化精煉、歧化冶金等。

物理提純法主要有區(qū)域提純、蒸餾、精餾精煉、拉制單晶、真空精煉等。

拉制單晶是用籽晶或自生籽晶從熔體中拉制出單晶體使金屬得到提純的方法。物理提純法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，試劑污染少，可作為最終的提純手段?；瘜W(xué)提純法靈活性大，選擇性強(qiáng)，但往往存在試劑玷污的缺點(diǎn)，在預(yù)提純和中間提純上得到廣泛應(yīng)用。但在生產(chǎn)中，兩種方法往往相互配合使用。目前可以制備出純度達(dá)12個(gè)“9”的超高純鍺，也可制備7個(gè)“9”以上的高純硅、砷、鎵、銦等，這些高純金屬用作半導(dǎo)體工業(yè)材料。

依據(jù)雜質(zhì)含量可分為工業(yè)純金屬和超純金屬。在生產(chǎn)實(shí)踐中，能得到的一些工業(yè)純常用有色金屬的百分純度為： 鋅99.995，鉛99.994，錫99.95，鎳99.99，鋁99.7等。

超純金屬的雜質(zhì)含量在百萬(wàn)分之幾數(shù)量級(jí)或主金屬含量在99. 9999%以上，而超純半導(dǎo)體材料的雜質(zhì)含量在十億分之幾數(shù)量級(jí)。

純度的表示方法 實(shí)際使用中，習(xí)慣以主金屬含量的幾個(gè)九（N）來(lái)表示，如雜質(zhì)含量一般是指規(guī)定的某些雜質(zhì)之和為百萬(wàn)分之一，即稱為6個(gè) “9”或6N。

廣義的雜質(zhì)是指化學(xué)雜質(zhì)和物理雜質(zhì)（結(jié)晶缺陷），后者是指位錯(cuò)及空位等；而化學(xué)雜質(zhì)則是指基體以外的原子以代位或填隙等形式摻入。但只有當(dāng)金屬純度達(dá)到很高標(biāo)準(zhǔn)時(shí)（如純度9N以上的金屬），物理雜質(zhì)的概念才是有意義的。

因此，目前工業(yè)生產(chǎn)的金屬仍是以化學(xué)雜質(zhì)含量作為標(biāo)準(zhǔn)，其表示方法有兩種： 一種是以材料用途來(lái)表示，如 “光譜級(jí)純”、“電子級(jí)純”等；另一種是以某種特征來(lái)表示，如半導(dǎo)體材料用載流子濃度，即一立方厘米的基本元素中起導(dǎo)電作用的雜質(zhì)數(shù)（原子/cm）來(lái)表示，而金屬則可用殘余電阻率（ρ4.₂K/ρ₃₀₀K）來(lái)表示，工業(yè)純金屬通常以主金屬的百分含量來(lái)表示。

人們通常將那些基本上由一種金屬組成的材料或物質(zhì)叫純金屬。

純金屬只有在現(xiàn)代科學(xué) 技術(shù)的基礎(chǔ)上，才有可能進(jìn)行較大量的生產(chǎn)和使用，而且所謂純也只有相對(duì)意義，絕對(duì)的純是沒(méi)有的。純金屬隨其純度的不同可分為工業(yè)純金屬和化學(xué)純金屬兩類。工業(yè)上使用和生產(chǎn)的大多數(shù)屬于工業(yè)純金屬?；瘜W(xué)純金屬需要用特殊方法和設(shè)備才能制出來(lái)，產(chǎn)量也有限，多用于科學(xué)研究、尖端技術(shù)或某些特殊生產(chǎn)領(lǐng)域 。

現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)已能制造出純度達(dá)99. 999%以上的純金屬，一些半導(dǎo)體材料的純度甚至可達(dá)到

然而，無(wú)論純度如何高，總或多或少地含有微量的其他元素。

純金屬的力學(xué)性能不高，以強(qiáng)度為例，純金屬的強(qiáng)度一般較低，鐵的抗拉強(qiáng)度約為200MPa，純鋁的抗拉強(qiáng)度約為100MPa，顯然不適合用于工程中各種結(jié)構(gòu)的用材。加之純金屬種類有限，制取困難，價(jià)格相對(duì)較高，因此在各行業(yè)上應(yīng)用較少。實(shí)際上，工程中使用的金屬材料都是合金，如碳鋼、合金鋼、鑄鐵、銅合金、鍆合金，尤其是鐵、碳為主要成份的合金。

純金屬的檢測(cè)方法有活化分析，原子吸收光譜分析，熒光分光光度分析，質(zhì)譜分析，化學(xué)光譜分析及氣體分析等。

半導(dǎo)體中的電離濃度可以通過(guò)測(cè)定霍爾系數(shù)來(lái)確定，超純鎵的純度可通過(guò)測(cè)定殘余電阻率來(lái)確定。

我國(guó)高超純金屬品種從無(wú)到有，數(shù)量從少到多，質(zhì)量從低到高。

目前高超純金屬（元素）的品種已達(dá)26個(gè)，還可生產(chǎn)或試制化合物、有關(guān)合金及高純金屬片、粒、棒等?；旧夏軡M足國(guó)內(nèi)的需求，有些產(chǎn)品還可出口國(guó)外。

高超純金屬是電子工業(yè)、國(guó)防工業(yè)、宇航、通訊及高科學(xué)技術(shù)等尖端產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料，具有廣闊的發(fā)展前景。

要采用新技術(shù),進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。擴(kuò)大生產(chǎn)能力，降低成本，才能在國(guó)內(nèi)外兩個(gè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得主動(dòng)權(quán)。2100433B