ซิลิคอนเมทัลคืออะไร?

ซิลิคอนเมทัลคืออะไร?

ซิลิคอนเมทัล หรือที่เรียกว่า ซิลิคอนอุตสาหกรรม หรือ ซิลิคอนผลึก (crystalline silicon) เป็นวัตถุดิบสำคัญทางอุตสาหกรรม โดยผลิตขึ้นจากการหลอมควอตไซต์และวัสดุอื่น ๆ ในเตาอาร์กไฟฟ้าแบบจม (submerged arc furnace) โดยใช้สารรีดิวซิ่งที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก กระบวนการนี้จะให้ซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์โดยเฉลี่ยอยู่ระหว่าง 97% ถึง 99.8% มีลักษณะเป็นของแข็งสีเทาเข้มมีประกายโลหะ แข็งและเปราะ มีจุดหลอมเหลวสูง ทนความร้อนได้ดี มีค่าความต้านทานไฟฟ้าสูง และทนต่อการเกิดออกซิเดชันได้ดี

ซิลิคอนเมทัลมีคุณสมบัติหลายประการที่สำคัญมาก ซึ่งทำให้มีคุณค่ามหาศาลในหลากหลายอุตสาหกรรม:

· จุดหลอมเหลวสูงและทนความร้อนได้ดี: สามารถทนต่ออุณหภูมิสูง ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการทางความร้อนสูง
· ความต้านทานไฟฟ้าสูง: มีค่าความต้านทานไฟฟ้าสูง ซึ่งมีความสำคัญต่อการใช้งานในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ค่าความต้านทานอาจแตกต่างกันไปตามระดับความบริสุทธิ์และปริมาณสิ่งเจือปน ซึ่งมีผลต่อการนำไฟฟ้า
· ความเสถียรทางเคมี: มีความต้านทานต่อปฏิกิริยาในสภาพแวดล้อมทางเคมีและอุณหภูมิสูงได้ดี ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่จำเป็นต่อการใช้งานในกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมีและวัสดุศาสตร์

ซิลิกอนโลหะถูกจัดประเภทเป็นเกรดต่าง ๆ ตามปริมาณของสิ่งเจือปน เช่น เหล็ก (Fe) อลูมิเนียม (Al) และแคลเซียม (Ca) รุ่นที่พบโดยทั่วไปมีดังนี้:

รุ่น 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

การประยุกต์ใช้ซิลิคอนโลหะมีขอบเขตที่กว้างขวางดังนี้:
· โลหะผสมอลูมิเนียม: เป็นธาตุโลหะผสมหลักที่ช่วยเพิ่มความแข็งแรง การไหลได้ดี และความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมอลูมิเนียม ซึ่งถูกใช้อย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนยานยนต์และอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ
· อุตสาหกรรมซิลิโคนอินทรีย์: เป็นวัตถุดิบหลักสำหรับผลิตโมโนเมอร์และพอลิเมอร์ซิลิโคน ซึ่งนำมาใช้ในการผลิตซิลิโคน เรซิน น้ำมัน ยาง สารหล่อลื่น และสารกันซึม
· อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์: ซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูงมีความสำคัญต่อการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ วงจรอิเล็กทรอนิกส์ (Integrated Circuits) ทรานซิสเตอร์ และเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญของยุคสารสนเทศ
· อุตสาหกรรมเคมี: ความเสถียรทางเคมีของซิลิคอนทำให้เหมาะสำหรับการผลิตสารเคมีที่มีซิลิคอนเป็นองค์ประกอบหลัก และวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน
· อุตสาหกรรมเหล็กกล้า: ถูกใช้เป็นสารกำจัดออกซิเจนและธาตุโลหะผสมเพื่อปรับปรุงคุณภาพและความทนทานของเหล็กกล้า

สรุปได้ว่า ซิลิคอนโลหะเป็นวัสดุที่มีความหลากหลายและมีความสำคัญอย่างยิ่ง ซึ่งมีบทบาทหลักในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา เคมี และอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน ด้วยคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่มีความเฉพาะตัว