硅元素金屬硅

定義:金屬硅又稱結(jié)晶硅或工業(yè)硅，其主要用途是作為非鐵基合金的添加劑。 硅是非金屬元素，呈灰色，有金屬色澤，性硬且脆。硅的含量約占地殼質(zhì)量的26%;原子量為28.80;密度為2.33g/m3;熔點為1410C;沸點為2355C;電阻率為2140Ω.m。

金屬硅的牌號:按照金屬硅中鐵、鋁、鈣的含量，可把金屬硅分為553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌號。

金屬硅的附加產(chǎn)品:包括硅微粉,邊皮硅，黑皮硅，金屬硅渣等。其中硅微粉也稱硅粉、微硅粉或硅灰，它廣泛應(yīng)用于耐火材料和混凝土行業(yè)。

金屬硅的用途:金屬硅(Si)是工業(yè)提純的單質(zhì)硅，主要用于生產(chǎn)有機(jī)硅、制取高純度的半導(dǎo)體材料以及配制有特殊用途的合金等。

(1)生產(chǎn)硅橡膠、硅樹脂、硅油等有機(jī)硅。

硅橡膠彈性好，耐高溫，用于制作醫(yī)療用品、耐高溫墊圈等。

硅樹脂用于生產(chǎn)絕緣漆、高溫涂料等。

硅油是一種油狀物，其粘度受溫度的影響很小，用于生產(chǎn)高級潤滑劑、上光劑、流體彈簧、介電液體等，還可加工成無色透明的液體，作為高級防水劑噴涂在建筑物表面。

(2)制造高純半導(dǎo)體

現(xiàn)代化大型集成電路幾乎都是用高純度金屬硅制成的，而且高純度金屬硅還是生產(chǎn)光纖的主要原料，可以說金屬硅已成為信息時代的基礎(chǔ)支柱產(chǎn)業(yè)。

(3)配制合金

硅鋁合金是用量最大的硅合金。硅鋁合金是一種強復(fù)合脫氧劑，在煉鋼過程中代替純鋁可提高脫氧劑利用率，并可凈化鋼液，提高鋼材質(zhì)量。硅鋁合金密度小，熱膨脹系數(shù)低，鑄造性能和抗磨性能好，用其鑄造的合金鑄件具有很高的抗擊沖擊能力和很好的高壓致密性，可大大提高使用壽命，常用其生產(chǎn)航天飛行器和汽車零部件。

硅銅合金具有良好的焊接性能，且在受到?jīng)_擊時不易產(chǎn)生火花，具有防爆功能，可用于制作儲罐。

鋼中加入硅制成硅鋼片，能大大改善鋼的導(dǎo)磁性，降低磁滯和渦流損失，可用其制造變壓器和電機(jī)的鐵芯，提高變壓器和電機(jī)的性能。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，金屬硅的應(yīng)用領(lǐng)域還將進(jìn)一步擴(kuò)大。

金屬硅的主要產(chǎn)區(qū):金屬硅主要分布在西南地區(qū)的云南，四川，貴州，廣西，華中的湖南，湖北，華東的福建地區(qū)，東北地區(qū)主要是黑龍江的黑河，臨江地帶，吉林和遼寧，內(nèi)蒙古，其中陜西青海等地也有廠家生產(chǎn)。

1) Si原子上充足的甲基將高能量的聚硅氧烷主鏈屏蔽起來;

(2) C-H無極性，使分子間相互作用力十分微弱;

(3) Si-O鍵長較長，Si-O-Si鍵鍵角大。

(4) Si-O鍵是具有50%離子鍵特征的共價鍵(共價鍵具有方向性，離子鍵無方向性)。

由于有機(jī)硅獨特的結(jié)構(gòu)，兼?zhèn)淞藷o機(jī)材料與有機(jī)材料的性能，具有表面張力低、粘溫系數(shù)小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質(zhì)，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優(yōu)異特性，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電氣、建筑、運輸、化工、紡織、食品、輕工、醫(yī)療等行業(yè)，其中有機(jī)硅主要應(yīng)用于密封、粘合、潤滑、涂層、表面活性、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。隨著有機(jī)硅數(shù)量和品種的持續(xù)增長，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，形成化工新材料界獨樹一幟的重要產(chǎn)品體系，許多品種是其他化學(xué)品無法替代而又必不可少的。

有機(jī)硅材料按其形態(tài)的不同，可分為:硅烷偶聯(lián)劑(有機(jī)硅化學(xué)試劑)、硅油(硅脂、硅乳液、硅表面活性劑)、高溫硫化硅橡膠、液體硅橡膠、硅樹脂、復(fù)合物等。

①高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半導(dǎo)體;摻入微量的第VA族元素，形成n型和p型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，就可做成太陽能電池，將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。在開發(fā)能源方面是一種很有前途的材料。另外廣泛應(yīng)用的二極管、三極管、晶閘管和各種集成電路(包括計算機(jī)內(nèi)的芯片基板和CPU)都是用硅做的原材料。

②金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料。將陶瓷和金屬混合燒結(jié)，制成金屬陶瓷復(fù)合材料，它耐高溫，富韌性，可以切割，既繼承了金屬和陶瓷的各自的優(yōu)點，又彌補了兩者的先天缺陷。 可應(yīng)用于軍事武器的制造第一架航天飛機(jī)"哥倫比亞號"能抵擋住高速穿行稠密大氣時摩擦產(chǎn)生的高溫，全靠它那三萬一千塊硅瓦拼砌成的外殼。

③光導(dǎo)纖維通信，最新的現(xiàn)代通信手段。用純二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纖維，激光在玻璃纖維的通路里，無數(shù)次的全反射向前傳輸，代替了笨重的電纜。光纖通信容量高，一根頭發(fā)絲那么細(xì)的玻璃纖維，可以同時傳輸256路電話，它還不受電、磁干擾，不怕竊聽，具有高度的保密性。光纖通信將會使 21世紀(jì)人類的生活發(fā)生革命性巨變。

④性能優(yōu)異的硅有機(jī)化合物。例如有機(jī)硅塑料是極好的防水涂布材料。在地下鐵道四壁噴涂有機(jī)硅，可以一勞永逸地解決滲水問題。在古文物、雕塑的外表，涂一層薄薄的有機(jī)硅塑料，可以防止青苔滋生，抵擋風(fēng)吹雨淋和風(fēng)化。天安門廣場上的人民英雄紀(jì)念碑，便是經(jīng)過有機(jī)硅塑料處理表面的，因此永遠(yuǎn)潔白、清新。

有機(jī)硅化合物，是指含有Si-O鍵、且至少有一個有機(jī)基是直接與硅原子相連的化合物，習(xí)慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機(jī)基與硅原子相連接的化合物也當(dāng)作有機(jī)硅化合物。其中，以硅氧鍵(-Si-0-Si-)為骨架組成的聚硅氧烷，是有機(jī)硅化合物中為數(shù)最多，研究最深、應(yīng)用最廣的一類，約占總用量的90%以上。