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金属硅的分类

更新时间:2021-10-25

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。金属硅是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品,主成分硅元素的含量在98%左右(近年来,含Si量99.99%的也包含在金属硅内),其余杂质为铁、铝、钙等。


“金属硅”(我国也称工业硅)是上世纪六十年代中期出现的一个商品名称。它的出现与半导体行业的兴起有关。国际通用作法是把商品硅分成金属硅和半导体硅。金属硅是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品,主成分硅元素的含量在98%左右(含Si量99.99%的也包含在金属硅内),其余杂质为铁、铝、钙等。半导体硅用于制作半导体器件的高纯度金属硅。是以多晶、单晶形态出售,前者价廉,后者价昂。因其用途不同而划分为多种规格。据统计,1985年全世界共消耗金属硅约50万吨,其中用于铝合金的金属硅约占60%,用于有机硅的不足30%,用于半导体的约占3%,其余用于钢铁冶炼及精密陶瓷等。


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金属硅的分类通常按金属硅成分所含的铁、铝、钙三种主要杂质的含量来分类。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。


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。

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