Czym jest metal krzemowy?

Czym jest metal krzemowy?

Krzem metaliczny, znany również jako krzem przemysłowy lub krzem krystaliczny (crystalline silicon), jest podstawowym surowcem przemysłowym. Otrzymuje się go poprzez topienie kwarcytu i innych materiałów w piecu łukowym zanurzeniowym przy użyciu węglowych reduktorów. W wyniku tego procesu powstaje krzem o stopniu czystości wahającym się zazwyczaj od 97% do 99,8%. Ma ciemnoszary kolor, wygląd metaliczny, jest twardy i kruchy, posiada wysoką temperaturę topnienia, dobrą odporność na ciepło, dużą rezystancję oraz wysoką odporność na utlenianie.

Krzem metaliczny charakteryzuje się kilkoma ważnymi właściwościami, które czynią go niezastąpionym w różnych gałęziach przemysłu:

· Wysoka temperatura topnienia i dobra odporność na ciepło: Może wytrzymać ekstremalnie wysokie temperatury, co czyni go odpowiednim do zastosowań w warunkach wymagających odporności termicznej.
· Wysoka rezystancja: Charakteryzuje się dużą rezystywnością elektryczną, co ma kluczowe znaczenie przy jego stosowaniu w aplikacjach półprzewodnikowych. Rezystywność może się różnić w zależności od stopnia czystości i zawartości zanieczyszczeń, co wpływa na jego przewodnictwo.
· Stabilność chemiczna: Wykazuje dobrą odporność na reakcje w różnych środowiskach chemicznych i w wysokiej temperaturze, co jest istotne dla jej zastosowania w syntezie chemicznej i naukach o materiałach.

Krzem metaliczny klasyfikowany jest na różne gatunki w zależności od zawartości zanieczyszczeń, takich jak żelazo (Fe), glin (Al) i wapń (Ca). Powszechne modele to:

Model 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

Zastosowanie krzemu metalicznego jest bardzo szerokie:
· Stopy aluminium: Jest głównym składnikiem stopowym, który zwiększa wytrzymałość, plastyczność i odporność na korozję stopów aluminium, szeroko stosowanych w motoryzacji i przemyśle lotniczym.
· Przemysł organicznych krzemianów: Jest kluczowym surowcem do produkcji monomerów i polimerów krzemiowych, z których wytwarza się silikony, żywice, oleje, gumę, smary oraz środki impregnujące.
· Półprzewodniki i elektronika: Krzem o wysokiej czystości jest niezbędny do produkcji półprzewodników, układów scalonych, tranzystorów i ogniw słonecznych, stanowiąc podstawę ery informacyjnej.
· Przemysł chemiczny: Dzięki swojej stabilności chemicznej nadaje się do produkcji różnych związków chemicznych na bazie krzemu oraz materiałów odpornych na korozję.
· Hutnictwo stali: Stosowany jako odcecennik i składnik stopowy poprawiający jakość i właściwości stali.

Podsumowując, krzem metaliczny jest wszechstronnym i niezastąpionym materiałem, który odgrywa kluczową rolę w nowoczesnej metalurgii, przemyśle chemicznym i elektronice, co wynika z jego unikalnych właściwości fizycznych i chemicznych.