60周年
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專利名稱

偏析提純裝置
年度 112
狀態 獲證維護中
獲證編號
類別 發明
申請國家 中華民國
專利權人 金屬中心
專利起訖 1120401~1301206
專利證號 I797878
摘要 偏析純化，一般是透過將金屬加熱至完全熔融狀態，再導入局部/區域的過冷介質，使高溫熔體於界面處因溫度降低至熔點溫度以下而發生凝固結晶的現象而達成。在常見的定向凝固(或稱cooling finger)純化裝置中，可發現沿著致冷結晶棒軸向的固/液界面與母液熔體間的溫度差異約3~5℃(如下圖所示)，這不僅影響純化晶體的成長速率(乃至於型態)，甚至會由於結晶棒軸向界面上的雜質轉換效率不同，降低整體偏析純化之效率。而本次申請之專利可以透過結晶棒內部的吹氣管件設計，降低晶棒界面與母液熔體間的溫梯差異，進而提升偏析純化效率。
特色 國內應用於光電產業(顯示器、面板等)鋁靶之原料為5N (99.999%純度)等級以上高純度鋁材，年需求量約3,000公噸，然而多仰賴國外業者供應，材料自主性低；再者，受限國內缺乏高純度鋁提純技術，目前廢鋁靶材與加工邊料回收後多以工業用途降階使用，無法循環利用作為再生靶材產品。因此，本專利透過定向凝固裝置內通氣管件的設計開發，使純化結晶器表面溫度梯度變異降低至1℃，從而提高鋁材純化效率至90%。以一般回收高純鋁料仍具4N(99.99%)純度為例，藉由此偏析純化機構提純，即可取得5N超高純鋁材供後續再生靶源加工應用。
創造效益 本專利提出一整合性的實驗手法，開發結晶器內部通氣管件，以達到穩定偏析凝固界面溫度梯度之效果，進而提升偏析純化效率。透過熱流模擬分析輔助，不僅可以加速通氣管件之孔洞參數設計，了解其對於界面溫梯的影響，以至於達到提高雜質轉換效率之作用；同時亦可減少一般偏析純化冗長的試誤(trial and error)過程並節省實驗成本。
市場資訊 在市場影響方面，透過本專利所提出之定向凝固偏析純化機構，可使回收高純鋁材提高材料價值達六倍(212 USD/kg)，增加原料再生產值約3.6億(以1,200噸5N鋁材計算)，製成再生靶材衍生應用產值約5.1億。除了提昇原料使用率以及提高產品附加價值之外，同時能補足國內高純鋁純化技術之缺口，協助業者透過此專利技術之開發應用逐步降低靶源原料成本並開拓再生鋁靶應用市場，推升產品因應國際碳中和與邊境關稅趨勢之競爭力。
聯絡人 金屬工業研究發展中心 羅政副組長 
Tel: 07-3513121轉2366, Fax: 07-3534062
E-mail ：judylo@mail.mirdc.org.tw
更新日期：106-02-15　/　維護單位：系統管理者
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