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有色金属在战略性新兴产业领域的应用系列—铅锌

文章出处: 人气: 发表时间:2025-10-24 04:05:17

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集成电路


在集成电路领域,铅锌的应用主要集中在高纯度材料的使用。高纯锌或锌合金被用于溅射靶材,主要作为铜互连的扩散阻挡层/粘附层以及铜互连电镀的籽晶层/活化层材料,确保芯片在先进制程下保持低漏电流和高速信号传输。含铅的铁电薄膜被广泛应用于压电器件,凭借其卓越的压电系数和剩余极化强度,成为高端传感器和存储器的核心功能材料。此外,ZnO透明导电薄膜因其高透明度和良好的导电性,在柔性OLED封装等场景中,Ga掺杂ZnO(GZO)可部分替代ITO(氧化铟锡),有效提升了器件的柔韧性和可靠性。


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新能源

锌溴液流电池凭借其低材料成本(尤其在钒价高企时)与容量可扩展性,在长时储能场景中被视为全钒氧化还原液流电池(VRFB)的一种潜在替代或竞争技术,但目前也需注意其溴腐蚀性和循环寿命等安全问题;铅炭电池依托成熟的回收体系与优异低温性能,主要应用于寒区车辆启停电源与低速电动车领域;锌空气电池受限于充电效率低和空气电极催化剂成本,商业化应用主要集中于助听器等微型、低功耗设备的一次电池领域。

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新能源汽车

在新能源汽车领域,铅和锌发挥着重要作用。铅炭电池凭借优异的低温性能(在-30℃环境需配合电池加热系统维持性能)和具备较长的循环寿命(高性能产品在启停工况下可达2000-3000次),成为燃油车和混动车启停系统的主流选择,可降低5%-8%的燃油消耗。锌合金则通过精密压铸工艺制造门锁壳体等部件,相比铝合金可降低30%加工成本,但轻量化效果稍逊。此外,锌基热界面材料可用于IGBT(绝缘栅双极晶体管)等中低功率器件的散热,能降低芯片温度5-10℃。这两种材料在传统节能和电动化领域形成了有效互补。

4

新材料

在新材料领域,铅锌的高端应用正推动多行业技术革新。高纯锌粉通过低温烧结工艺实现的贱金属电极技术,成功替代传统银浆,广泛应用于多层陶瓷电容器(MLCC)端电极和低温共烧陶瓷(LTCC)通孔等电子元件,显著降低制造成本并保持优异性能。Zn-Al-Mg系锌基合金凭借出色的耐腐蚀性能和成形性,被用于汽车紧固件、建筑五金及海洋工程结构件,在深海探测器非承重部件中也有应用探索。锌基金属有机框架(MOF)材料(如MOF-5)通过精准孔径调控,在液氮温度(77K)和高压(如60 bar)条件下展现较高的氢气吸附量,是清洁能源存储的重要研究方向。值得注意的是,铅材料的特定工业应用需严格符合RoHS(《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质的指令》)豁免条款限制,而锌基MOF的规模化制备技术当前仍处于实验室研发阶段。总体而言,铅锌在特定场景下的高端应用为技术进步提供了有效路径,其持续发展值得行业关注。



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工业母机

铅锌材料在工业母机领域展现出重要应用价值。铅黄铜被用于制造高耐磨轴承保持架,显著提升轴承寿命和可靠性。经石墨改性的锌基合金凭借自润滑性和阻尼特性,适用于超高精密直线电机导轨及机床床身减振部件,有效提高设备定位精度和加工精度。锌基合金良好的铸造性能适合制造复杂形状零件,通过压铸工艺制造带简易冷却通道的结构件,优化散热路径。这些应用为工业母机高性能化提供了材料保障。



6

新一代移动通信

铅和锌在新一代通信技术中主要应用于器件材料。氧化锌在紫外光电器件中具备优异性能,主要用于紫外探测(如ZnO基紫外探测器在导弹预警等军事场景有应用潜力);其压电性也使其在声表面波(SAW)滤波器等领域有研究价值。在光通信和射频领域,ZnO的研究主要聚焦于特定器件(如紫外光通信、某些光电器件的功能层)。铅基钛酸盐则在FeRAM(非易失性存储芯片)等新型存储器中被应用。


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