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铁,炼到极致,就是另一种黄金。 美国和日本多年来把这件事当成秘密来做生意。

铁,炼到极致,就是另一种黄金。

美国和日本多年来把这件事当成秘密来做生意。

超纯铁,5N级,纯度99.999%以上,普通钢铁厂碰都碰不到。

而这两个国家的实验室垄断着这项制备技术,连4N级的中端产品都对中国限制出口。

中国钢铁产量雄踞全球第一,却在这一粒铁的纯度上,长期卡壳。

2024年11月,上海国际特殊钢工业展览会,场馆里人声嘈杂,展位前聚满了穿西装的行业大佬。

河北龙凤山集团的展位上,一块发布板悄悄刷新了一个数字,99.9992%。

这个数字的含义,旁边站着的两位中国工程院院士翁宇庆、干勇比谁都清楚。

干勇院士在首发仪式上说,河北龙凤山集团和上海大学联合研制的工业纯铁达到了国际先进水平,大长国人志气。

这话说得低调,但这背后的故事,远比一句"国人志气"要曲折得多。

超纯铁到底是什么?

普通铁,满大街都是,但普通铁里头杂质太多。

用在芯片溅射靶材、航空航天精密合金、高灵敏度磁性器件上,哪怕一点点硫、碳、氧的残留,都会让整批材料报废。

随着制程节点不断缩小,对溅射靶材和薄膜材料的纯度要求极高。

微量杂质会导致器件性能劣化。

你想做好芯片,你想做好高温合金,你就得用足够纯的铁,这才是美日两国愿意把这东西卖出黄金价格的底气所在。

问题就出在这里。

美日两国不仅垄断了全球绝大部分市场份额,连4N级的中端产品都对中国限制出口,核心工艺更是半个字都不外泄。

买不到,学不到,仿不了,这三件事叠在一起,才是真正的卡脖子。

2019年,河北龙凤山集团开始和高校联合组建研发团队。

龙凤山集团持续25年专注于铁的纯净化技术研发与生产,拥有国家级企业技术中心等省级以上创新平台。

但25年的积累,面对5N级这堵墙,依然显得力不从心。

4N和5N之间,差的不是一个"9",而是一套完全不同的世界观。

当时中国大规模工业化生产的纯铁纯度为99.0%到99.9%,2N到3N级。

而5N级超纯铁的制备一直是世界级的科技难题,此前仅有日本、美国等发达国家在实验室制备出5N级超纯铁。

铁里头有73种杂质元素,每一种的物理化学性质各有差异,分离手段天差地别。

你能去掉碳,不代表你能去掉氮,你能在常压下处理氧,不代表你能在高温熔化状态下控制氢。

这73种杂质,就像73道锁,每道锁都得配一把钥匙。

2022年4月,一个跨界的想法出现了。

上海大学王林军教授将已有的半导体材料提纯技术与铁的超纯化相结合,提出了区熔法提纯超纯铁方案。

但问题马上来了。

铁的熔点将近1538摄氏度,远高于硅,且极易氧化。

哪怕空气中一点点水分,就能让炉子里的提纯过程功亏一篑,原有的区熔设备根本无法适配。

徐闰率领团队经过2年连续艰苦的科研工作,设计制造出国内第一台超高真空垂直浮区感应区熔炉。

2023年9月,团队采用电解—真空熔炼—真空垂直区熔三种组合方式,首次生产出5N超纯铁。

又经过半年多的持续努力,2024年3月掌握了一致性优异、稳定可重复的提纯工艺。

经第三方机构检测,超纯铁样品纯度高达5N2(99.9992%)。

其中气体杂质元素含量(碳氮氧氢)仅为4.5ppm,其余元素含量总和为3.2ppm。

十万吨铁水里,杂质总量不超过8公斤。

那些过去靠垄断赚溢价的供应商,此刻在上海展会的新闻里,大约已经看到了这个信号。

参考来源(权威媒体):
人民网:《99.9992%!5N级超纯铁制备技术发布》(2024年11月23日)
中国钢铁新闻网:《重大科技突破!我国成功制备出5N级超纯铁》(2024年6月)
新浪财经:《河北龙凤山集团高超纯铁新产品在上海首发,铁纯度提升至99.9992%》