Was ist Metall-Silizium?

Was ist Metall-Silizium?

Metallisches Silizium, auch bekannt als Industriesilizium oder Kristallinsilizium (kristallines Silizium), ist ein grundlegender industrieller Rohstoff. Es wird durch das Schmelzen von Quarzit und anderen Materialien in einem untergetauchten Lichtbogenofen unter Verwendung kohlenstoffhaltiger Reduktionsmittel hergestellt. Dieser Prozess liefert Silizium mit einer Reinheit von typischerweise 97 % bis 99,8 %. Es erscheint als dunkelgraue, feste Substanz mit metallischem Glanz, ist hart und spröde und besitzt einen hohen Schmelzpunkt, gute Hitzebeständigkeit, hohen Widerstand und ist stark oxidationbeständig.

Metallisches Silizium weist mehrere wichtige Eigenschaften auf, die es in verschiedenen Branchen äußerst wertvoll machen:

· Hoher Schmelzpunkt und gute Wärmebeständigkeit: Es kann hohen Temperaturen standhalten und eignet sich somit für Anwendungen in thermisch anspruchsvollen Umgebungen.
· Hohe elektrische Resistivität: Es weist eine hohe elektrische Widerstandsfähigkeit auf, was für den Einsatz in Halbleiteranwendungen entscheidend ist. Die Resistivität kann je nach Reinheit und Verunreinigungsgehalt variieren und somit die Leitfähigkeit beeinflussen.
· Chemische Stabilität: Es zeigt eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Reaktionen in verschiedenen chemischen und hochtemperatürlichen Umgebungen, was für den Einsatz in der chemischen Synthese und Materialwissenschaft unerlässlich ist.

Metallisches Silizium wird anhand seines Gehalts an Verunreinigungen wie Eisen (Fe), Aluminium (Al) und Calcium (Ca) in verschiedene Qualitätsstufen eingeteilt. Zu den gängigen Modellen gehören:

Modell Fe ≤ (%) Al ≤ (%) Ca ≤ (%)
1101 0,1 0,1 0,01
1501 0,15 0,15 0,01
2202 0,2 0,2 0,02
3303 0,3 0,3 0,03
411 0,4 0,1 0,1
421 0,4 0,2 0,1
441 0,4 0,4 0,1
553 0,5 0,5 0,3

Die Anwendungen von metallischem Silizium sind umfangreich:
· Aluminiumlegierungen: Es ist ein wesentliches Legierungselement, um die Festigkeit, Fließfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungen zu verbessern, und wird weitläufig in Automobil- und Luftfahrtkomponenten eingesetzt.
· Organische Silikonindustrie: Es ist ein wichtiges Rohmaterial zur Herstellung von Silikonmonomeren und -polymeren, aus denen Silikone, Harze, Öle, Gummis, Schmiermittel und wasserdichte Materialien hergestellt werden.
· Halbleiter- und Elektronik: Hochreines Silizium ist unverzichtbar für die Herstellung von Halbleitern, integrierten Schaltungen, Transistoren und Solarzellen und bildet die Grundlage des Informationszeitalters.
· Chemische Industrie: Aufgrund seiner chemischen Stabilität eignet es sich zur Herstellung verschiedener siliziumbasierter Chemikalien und korrosionsbeständiger Materialien.
· Stahlindustrie: Wird als Entoxidationsmittel und Legierungszusatz verwendet, um die Stahlqualität und Leistungsmerkmale zu verbessern.

Zusammenfassend ist metallisches Silizium ein vielseitiges und unverzichtbares Material mit entscheidenden Rollen in der modernen Metallurgie, Chemie und Elektronik, angetrieben durch seine einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften.