純金屬

人們通常將那些基本上由一種金屬組成的材料或物質叫純金屬。

純金屬只有在現代科學 技術的基礎上，才有可能進行較大量的生產和使用，而且所謂純也只有相對意義，絕對的純是沒有的。純金屬隨其純度的不同可分為工業純金屬和化學純金屬兩類。工業上使用和生產的大多數屬於工業純金屬。化學純金屬需要用特殊方法和設備才能製出來，產量也有限，多用於科學研究、尖端技術或某些特殊生產領域 ^[2]  。

現在的科學技術已能製造出純度達99. 999%以上的純金屬，一些半導體材料的純度甚至可達到

。

然而，無論純度如何高，總或多或少地含有微量的其他元素。

純金屬的力學性能不高，以強度為例，純金屬的強度一般較低，鐵的抗拉強度約為200MPa，純鋁的抗拉強度約為100MPa，顯然不適合用於工程中各種結構的用材。加之純金屬種類有限，製取困難，價格相對較高，因此在各行業上應用較少。實際上，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。

依據雜質含量可分為工業純金屬和超純金屬。在生產實踐中，能得到的一些工業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。

超純金屬的雜質含量在百萬分之幾數量級或主金屬含量在99. 9999%以上，而超純半導體材料的雜質含量在十億分之幾數量級。

^[3]  純度的表示方法 實際使用中，習慣以主金屬含量的幾個九（N）來表示，如雜質含量一般是指規定的某些雜質之和為百萬分之一，即稱為6個 “9”或6N。

廣義的雜質是指化學雜質和物理雜質（結晶缺陷），後者是指位錯及空位等；而化學雜質則是指基體以外的原子以代位或填隙等形式摻入。但只有當金屬純度達到很高標準時（如純度9N以上的金屬），物理雜質的概念才是有意義的。

因此，目前工業生產的金屬仍是以化學雜質含量作為標準，其表示方法有兩種： 一種是以材料用途來表示，如 “光譜級純”、“電子級純”等；另一種是以某種特徵來表示，如半導體材料用載流子濃度，即一立方厘米的基本元素中起導電作用的雜質數（原子/cm）來表示，而金屬則可用殘餘電阻率（ρ4.₂K/ρ₃₀₀K）來表示，工業純金屬通常以主金屬的百分含量來表示。

純金屬的製取過程可以概括為兩種。

一是將金屬化合物經過沉澱、溶劑萃取、離子交換等得到純金屬化合物，然後將其還原成純金屬。如純金屬鈦，往往是TiCl4經精餾提純後再被還原成純的海綿鈦。

二是得粗金屬後，再提純成純金屬。提純方法有化學提純法和物理提純法兩類。

化學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。物理提純法設備簡單，操作方便，試劑污染少，可作為最終的提純手段。化學提純法靈活性大，選擇性強，但往往存在試劑玷污的缺點，在預提純和中間提純上得到廣泛應用。但在生產中，兩種方法往往相互配合使用。目前可以製備出純度達12個“9”的超高純鍺，也可製備7個“9”以上的高純硅、砷、鎵、銦等，這些高純金屬用作半導體工業材料。

純金屬的檢測方法有活化分析，原子吸收光譜分析，熒光分光光度分析，質譜分析，化學光譜分析及氣體分析等。

半導體中的電離濃度可以通過測定霍爾係數來確定，超純鎵的純度可通過測定殘餘電阻率來確定。

我國高超純金屬品種從無到有，數量從少到多，質量從低到高。

目前高超純金屬（元素）的品種已達26個，還可生產或試製化合物、有關合金及高純金屬片、粒、棒等。基本上能滿足國內的需求，有些產品還可出口國外。

高超純金屬是電子工業、國防工業、宇航、通訊及高科學技術等尖端產業的重要基礎材料，具有廣闊的發展前景。

要採用新技術,進一步提高產品質量。擴大生產能力，降低成本，才能在國內外兩個市場競爭中取得主動權。