高性能应用的高纯度镍

许多高性能应用对材料的要求很高，从高温到高压和腐蚀环境。应用领域，如电池、化工厂和炼油厂、溅射工艺和激光粘合工艺，仅举几例，所有的材料特性不仅适合，而且可以根据实际应用需求进行修改。因此，满足这些要求的高品质材料对于确保产品的功能性和可靠性至关重要。在这篇文章中，我们讨论了镍，特别是高纯度镍(HPN^TM)，已成为许多此类应用的首选材料，特别是其物理性能均匀，退火条件下硬度相对较低，可以定制其机械性能以满足应用要求，以及良好的热和电学性能。

高纯度镍是指镍成分至少为99.98%的镍。这种纯度具有特殊的性能，特别是与纯度较低的等级相比。一个突出的特点是与标准纯度镍等级相比，其再结晶温度大幅下降，从而为产品和应用带来了新的可能性，例如使用Ni作为低熔点金属的复层组合材料。

根据市场统计数据，全球高纯镍市场在过去十年稳步增长，预计在未来几年将继续增长，特别是越来越多的主要参与者采取新的战略。

在本文中，我们将讨论:

• 高纯镍的性质
• 高纯镍的应用
• 用于生产覆层金属的高纯度镍
• HPN在电池行业
• 电子行业的HPN
• HPN用于化工厂和精炼厂
• HPN作为钎焊材料
• 高纯镍带激光粘接
• HPN作为溅射靶材
• HPN在氯碱生产中的应用
• 如何找到高纯度镍

高纯镍的性质

具有挑战性的应用需要独特的属性，HPN^TM以其独特的机械、化学、热学和电学性能脱颖而出，使其在这些应用领域能够可靠使用。

例如，HPN^TM由于其低碳含量(0.002%)，具有任何镍等级的最低硬度水平。这允许生产高度薄，均匀，独立的箔和覆层，没有毛孔。它的高成形性导致无需中间退火即可产生高变形率，因为带材可以轧制并减少98%以上。

此外,HPN^TM高纯度(99.98% Ni)和微量元素含量极低的关键特征保证了可再现性，这是双金属和夹芯钎焊金属的关键特征。下面的表1显示了HPN的列表^TM的许多属性和使用后的好处。

表1。高纯镍的性能与效益

高纯镍的应用

HPN^TM其优异的物理和化学性能激发了其在高性能应用中的应用，特别是在高温和腐蚀性环境等具有挑战性的条件下。Hpulcas GmbH是一家自2011年以来，该公司一直是高纯度镍的可靠供应商，开发了一种新型的HPN制造工艺^TM纯度为99.98%。一些HPN^TM最常见的用途包括生产覆层金属，电池应用，化学工厂和炼油厂的工业应用，钎焊，用于激光粘合的Ni带/扁丝，溅射靶，以及其他应用，如电铸和电镀。

高纯度镍(HPN^TM)生产覆层金属

由于其高纯度和特殊的性能，HPN^TM是一种用于复层复合带材的有趣材料(见表1)。HPN^TM几乎不含微量元素。均匀的Ni纯度≥99.98%，确保了独立于生产批次的可重复性。这是双金属和夹芯钎焊金属的一个重要特性。此外，低再结晶温度是必要的，如果镍被包覆到具有低熔点的金属。铝可以被包裹成镍，这种化合物可以通过退火再结晶，而不会有铝层熔化的风险(在660℃的温度下会发生熔解)。此外，HPN^TM可用于生产各种金属组合，如Ni/Cu和Ni/SS。

HPN^TM也可作为不同材料粘接时的层间扩散阻挡层，防止粘接材料在界面处扩散。在Cu/Sn、Cu/Zn、Ti/Fe、钢/Al和不锈钢/Cu的不同连接中使用Ni作为层间扩散屏障的例子。

HPN^TM在电池行业

电池应用是要求很高的使用领域，有严格的标准和条件。它们要求活性材料具有可湿性表面，以安全地粘附在基材上，并要求具有高纯度和高导电性的材料。

超薄镍高纯度，高导电性(比标准纯Ni 200高20%)，高可成形性，使其成形成薄箔，非常适合电池应用。HPN^TM可作为电池和微电池的电极衬底。此外，HPN^TM在各种锂离子电池中，箔可以作为电流收集器或衬底。

此外，如前所述(见上表)，镍可以通过轧制粘接与铝复合生产NiAl层压复合材料．与HPN^TM的低再结晶温度，NiAl包层复合材料可以再结晶退火，特别是在低温下，只有薄的金属间化合物形成。因此，可以为复合材料获得适当的粘结强度，使其适合后续变形，如冲孔，而不分层。NiAl还可用于高压硬币电池的外壳，铝罐电池的端子触点和焊接/电池触点。

HPN^TM在电子行业

HPN^TM由于其高纯度、热稳定性和化学稳定性，可作为电子元件的衬底，如薄膜电容器。薄箔是普遍需要的，由于HPN的高成形性和不含非金属夹杂物，可以完美地生产^TM．目前，HPN的薄箔^TM可生产厚度≥4 μ m。在hpulcas, HPN^TM具有非常高的表面光滑度，适用于带材和箔材的加工。用奥林巴斯共聚焦显微镜OLS 4100测量显示Ra约为20 nm。这种光滑的表面有利于各种应用，如YBCO, BaTiO_3.和PZT涂层。需要热退火和重冷轧来诱导具有强立方结构的再结晶，这对于薄涂层导体应用是必要的。为了实现这一点，hpulcas建立了合适的轧制和退火设施。此外，HPN还可以实现低厚度公差^TM．Hpulcas操作可逆Bühler磨2 Vollmer厚度测量设备。可以实现小于2 μm的厚度公差。

HPN^TM在化工厂和精炼厂

在化工厂和炼油厂中的垫圈是非常重要的部件，尽管它相对便宜，体积小。它们经受具有挑战性的条件，要求它们具有较高的抗压强度，耐温度和腐蚀。为这种垫圈选择正确的材料是至关重要的，因为为了满足清洁空气保护的环境要求，紧密连接。考虑到这一点，材料的硬度或柔软度决定了垫圈的密封特性。由于标准镍等级表现出较高的硬度，这种特性使它们不太可能用作垫片，因为这需要非常强的压缩力来确保密封正确和紧密地完成。另一方面，HPN^TM镍特有的柔软性有助于克服高硬度的限制，同时保持镍的韧性。hpulcas镍的维氏硬度为57 HV10，是世界上工业过程中生产的最软的镍。

HPN^TM作为钎焊材料

钎焊是通过熔化并在接头中加入熔点较低的填充金属来连接金属。HPN^TM是一种适合钎焊的材料，因为它被用作间隔，以偏转由钎焊后冷却后的金属组合收缩引起的压应力。它的高延展性和强度使它优于常规使用的铜。由于其纯度高，可以达到较高的耐腐蚀性，特别是在高温下。HPN^TM含碳量极低，仅≤20ppm，无非金属夹杂物和微量元素。这允许生产厚度可达4微米的无孔均匀箔以及薄覆层。HPN^TM在退火条件下表现出低硬度和低屈服强度，这导致在键合温度下消除界面孔隙。HPN^TM也可用作扩散屏障，防止形成脆性金属间相。应用HPN的另一个好处^TM作为钎焊材料是它的耐高温性;因此，它是经受高温服务的零件必不可少的钎焊材料。镍的形式有膨胀金属、编织网、纯镍箔或覆层金属。尽管纯镍具有高熔点、与母材中的微量元素和其他钎焊元素的反应性等局限性，但由于其较高的机械和热性能，它仍然是一种有效的钎焊材料。

高纯镍带激光粘接

激光键合是一种利用改进的超声波线键合器来执行带状键合的工艺。HPN^TM色带可用于激光粘合，因为其纯度高，清洁度高(无非金属夹杂物)，碳和硫含量极低，电阻率低，导热系数低，仅举几例。特别是，hpulcas高纯度镍的低杂质水平产生了均匀和可复制的键，这对于大规模自动化键合至关重要。它还表现出优异的成形性，高抗氧化性和低软化温度，这使它成为这种应用领域的有利材料。与铜和铝相比，镍较低的导热系数使焊接能量最小化，因为热量需要更长的时间才能消散。激光微焊接应用于接触电池、电池管理设备、大功率电子器件模块等。HPN^TM缎带是在hpulcas生产的，尺寸为0.1毫米x 1毫米。

HPN^TM作为溅射靶材

由于镍是铁磁材料，在溅射工艺中主要作为磁性薄膜在基片上形成，作为屏障和焊料层防止腐蚀和扩散，以及作为陶瓷和金属材料之间的粘附层。这种薄膜的质量通常基于溅射目标的纯度水平，其晶粒尺寸，密度，渗透性和晶体学取向。

Hpulcas提供由≥99.98%镍制成的溅射靶，具有不同的形状(板，盘，段塞，线剪，颗粒)和尺寸(热轧:高达2500x600x6毫米;厚板:厚度可达10毫米)。此外，可以生产出更薄的溅射靶1毫米至10微米箔。利用他们的新技术，hpulcas从高纯度的阴极板上通过热轧生产出高质量的真空溅射目标，从而产生晶粒分布均匀的高密度金属零件。

HPN^TM氯碱生产中

苏打和氢氧化钾是强碱性的。它们腐蚀大多数金属;腐蚀产物污染碱液。然而，为了某些目的，碱必须不含微量元素。在使用碱生产漂白剂、合成纤维、药品和食品时，这是很重要的。最耐碱性腐蚀的材料是纯镍。HPN^TM与纯Ni 200或Ni 201相比，具有以下优点:

• 保持最终产品的纯度
• HPN含碳量较低^TM在高操作温度下，即从315°C起尤为重要，导致石墨的形成。
• 避免晶间腐蚀，以保持建筑材料的延展性，即使在高碱浓度和高温
• 不含微量元素，因此，避免了微量元素的首选腐蚀。在半成品的生产过程中，经过退火处理，镍中所含的许多微量元素会偏析到表面。因此，表面微量元素浓度高于某镍质微量元素含量指示值。用于氯碱生产时，分离出的微量元素会引起表面腐蚀;腐蚀产物会污染碱液。

如何找到高纯度镍

具有高纯度和优良的材料性能，HPN^TM是越来越多的应用领域所需要的材料。然而，找到正确的HPN^TM材料是实现和保持高质量性能的关键。工程师和产品开发人员现在可以很容易地找到、探索和购买高纯度镍，因为有了像hpulcas这样的材料供应商。

十多年来，Hpulcas一直是高纯度镍的可靠供应商，并开发并实施了一种新工艺，以板、带、箔、丝和扁丝的形式制造≥99.98%的高纯度镍级。

这是市面上最纯净的镍。虽然性能满足Ni 270等级的要求，但带材不是由粉末制成的，而是直接由阴极板通过专有工艺制造的。

用gms和载体热气萃取法测定了72种微量元素的纯度等级。测量极限被视为杂质含量。如果这个(HPN^TM)镍品位的分析将采用不那么详细的分析方法，分析的元素较少或忽略测量限，纯度甚至会提高。

Hpulcas列出了他们的投资组合Matmatch上的材料必威地址确保工程师、产品开发人员和研究人员可以轻松地探索和获得他们所需的材料，并可以直接接触到hpulcas。

参观Hpulcas供应商页面了解更多关于他们材料的信息，并与他们直接联系。