纯金属

不含其他杂质或其他成分的金属

纯金属是指不含其他杂质或其他金属成分的金属。

术语简介

人们通常将那些基本上由一种金属组成的材料或物质叫纯金属。

纯金属只有在现代科学技术的基础上，才有可能进行较大量的生产和使用，而且所谓纯也只有相对意义，绝对的纯是没有的。纯金属随其纯度的不同可分为工业纯金属和化学纯金属两类。工业上使用和生产的大多数属于工业纯金属。化学纯金属需要用特殊方法和设备才能制出来，产量也有限，多用于科学研究、尖端技术或某些特殊生产领域。

现在的科学技术已能制造出纯度达99. 999%以上的纯金属，一些半导体材料的纯度甚至可达到。

然而，无论纯度如何高，总或多或少地含有微量的其他元素。

纯金属的力学性能不高，以强度为例，纯金属的强度一般较低，铁的抗拉强度约为200MPa，纯铝的抗拉强度约为100MPa，显然不适合用于工程中各种结构的用材。加之纯金属种类有限，制取困难，价格相对较高，因此在各行业上应用较少。实际上，工程中使用的金属材料都是合金，如碳钢、合金钢、铸铁、铜合金、钔合金，尤其是铁、碳为主要成份的合金。

分类

依据杂质含量可分为工业纯金属和超纯金属。在生产实践中，能得到的一些工业纯常用有色金属的百分纯度为：锌99.995，铅99.994，锡99.95，镍99.99，铝99.7等。

超纯金属的杂质含量在百万分之几数量级或主金属含量在99. 9999%以上，而超纯半导体材料的杂质含量在十亿分之几数量级。

纯度的表示方法实际使用中，习惯以主金属含量的几个九（N）来表示，如杂质含量一般是指规定的某些杂质之和为百万分之一，即称为6个 “9”或6N。

广义的杂质是指化学杂质和物理杂质（结晶缺陷），后者是指位错及空位等；而化学杂质则是指基体以外的原子以代位或填隙等形式掺入。但只有当金属纯度达到很高标准时（如纯度9N以上的金属），物理杂质的概念才是有意义的。

因此，目前工业生产的金属仍是以化学杂质含量作为标准，其表示方法有两种：一种是以材料用途来表示，如 “光谱级纯”、“电子级纯”等；另一种是以某种特征来表示，如半导体材料用载流子浓度，即一立方厘米的基本元素中起导电作用的杂质数（原子/cm）来表示，而金属则可用残余电阻率（ρ4.2K/ρ300K）来表示，工业纯金属通常以主金属的百分含量来表示。

制取方法

纯金属的制取过程可以概括为两种。

一是将金属化合物经过沉淀、溶剂萃取、离子交换等得到纯金属化合物，然后将其还原成纯金属。如纯金属钛，往往是TiCl4经精馏提纯后再被还原成纯的海绵钛。

二是得粗金属后，再提纯成纯金属。提纯方法有化学提纯法和物理提纯法两类。

化学提纯法主要有电解精炼、氧化精炼、氯化精炼、歧化冶金等。

物理提纯法主要有区域提纯、蒸馏、精馏精炼、拉制单晶、真空精炼等。

拉制单晶是用籽晶或自生籽晶从熔体中拉制出单晶体使金属得到提纯的方法。物理提纯法设备简单，操作方便，试剂污染少，可作为最终的提纯手段。化学提纯法灵活性大，选择性强，但往往存在试剂玷污的缺点，在预提纯和中间提纯上得到广泛应用。但在生产中，两种方法往往相互配合使用。目前可以制备出纯度达12个“9”的超高纯锗，也可制备7个“9”以上的高纯硅、砷、镓、铟等，这些高纯金属用作半导体工业材料。

检测方法

纯金属的检测方法有活化分析，原子吸收光谱分析，荧光分光光度分析，质谱分析，化学光谱分析及气体分析等。

半导体中的电离浓度可以通过测定霍尔系数来确定，超纯镓的纯度可通过测定残余电阻率来确定。

发展现状

我国高超纯金属品种从无到有，数量从少到多，质量从低到高。

目前高超纯金属（元素）的品种已达26个，还可生产或试制化合物、有关合金及高纯金属片、粒、棒等。基本上能满足国内的需求，有些产品还可出口国外。

高超纯金属是电子工业、国防工业、宇航、通讯及高科学技术等尖端产业的重要基础材料，具有广阔的发展前景。

要采用新技术,进一步提高产品质量。扩大生产能力，降低成本，才能在国内外两个市场竞争中取得主动权。

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