金属硅的分类及应用知识

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金属硅又称结晶硅或工业硅，其主要用途是作为非铁基合金的添加剂。硅是非金属元素，呈现灰色，有金属色泽，性硬且脆。硅的含量约占地壳质量的26%;相对原子质量为28.8，密度为2.33g/cm3，熔点为1410℃，沸点为2355℃，电阻率为2140Ω·m。


按照金属硅中铁、铝、钙的含量，可把金属硅分为553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌号。

金属硅的附加产品包括硅微粉、边皮硅、黑皮硅、金属硅渣等。其中硅微粉也称硅粉、微硅粉或硅灰，被广泛应用于耐火材料和混凝土行业。

工业上，金属硅通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得。 化学反应方程式： SiO2 + 2C → Si + 2CO 这样制得的硅纯度为97~98%，叫做金属硅。再将它融化后重结晶，用酸除去杂质，得到纯度为99.7~99.8%的金属硅。金属硅成分主要是硅，因此和硅具有相类似的性质。硅有无定形硅和晶形硅两种同素异形体。无定形硅是灰黑色粉末，实际上也是一种微晶体。晶形硅具有金刚石的晶体结构和半导体性质 ， 熔点 1410℃ ， 沸点 2355℃ ，莫氏硬度 7，性脆 。无定形硅化学性质活泼，在氧气中能剧烈燃烧。它在高温下与卤素、氮、碳等非金属发生反应，也能与镁、钙、铁等金属作用，生成硅化物。无定形硅几乎不溶于包括氢氟酸在内的所有无机酸和有机酸，但能溶于硝酸与氢氟酸的混合酸。浓氢氧化钠溶液能溶解无定形硅，放出氢气。晶形硅比较不活泼，即使在高温下也不与氧气化合，它也不溶于任何一种无机酸和有机酸，但可溶于硝酸和氢氟酸的混合酸以及浓氢氧化钠溶液。


金属硅是工业提纯的单质硅，主要用于生产有机硅、制取高纯度的半导体材料以及配制有特殊用途的合金等。在耐火材料工业中，主要用作抗氧化剂。金属硅在工业上的主要应用如下：


(1)生产硅橡胶、硅树脂、硅油等有机硅

硅橡胶弹性好,耐高温,用于制作医疗用品、耐高温垫圈等.

硅树脂用于生产绝缘漆、高温涂料等.

硅油是一种油状物,其粘度受温度的影响很小,用于生产高级润滑剂、上光剂、流体弹簧、介电液体等,还可加工成无色透明的液体,作为高级防水剂喷涂在建筑物表面.

(2)制造高纯半导体

现代化大型集成电路几乎都是用高纯度金属硅制成的,而且高纯度金属硅还是生产光纤的主要原料,可以说金属硅已成为信息时代的基础支柱产业.

(3)配制合金

硅铝合金是用量最大的硅合金.硅铝合金是一种强复合脱氧剂,在炼钢过程中代替纯铝可提高脱氧剂利用率,并可净化钢液,提高钢材质量.硅铝合金密度小,热膨胀系数低,铸造性能和抗磨性能好,用其铸造的合金铸件具有很高的抗击冲击能力和很好的高压致密性,可大大提高使用寿命,常用其生产航天飞行器和汽车零部件.

硅铜合金具有良好的焊接性能,且在受到冲击时不易产生火花,具有防爆功能,可用于制作储罐.

钢中加入硅制成硅钢片,能大大改善钢的导磁性,降低磁滞和涡流损失,可用其制造变压器和电机的铁芯,提高变压器和电机的性能。

金属硅的主要产区：西南地区的云南、四川、贵州、广西，华中的湖南、湖北，华东的福建地区，东北地区主要 是黑龙江的黑河、临江地带以及吉林和辽宁，另外还有内蒙古。