금속 프로파일 : 실리콘 금속

실리콘 금속은 강철, 태양 전지 및 마이크로 칩을 제조하는 데 사용되는 회색 및 광택의 반도 전성 금속입니다.

실리콘은 지구 표면에서 두 번째로 풍부한 원소이며 (산소 만 제외하고) 우주에서 8 번째로 흔한 원소입니다. 사실 지구의 지각 무게의 거의 30 %가 실리콘 때문일 수 있습니다. 원자 번호 14 원소는 석영이나 사암과 같은 일반적인 암석의 주요 성분 인 실리카, 장석 및 운모를 포함하여 규산염 광물에서 자연적으로 발생한다.

반 금속 (또는 반 금속) 실리콘은 금속 및 비금속 둘 다의 일부 특성을 지닌다. 물과 마찬가지로 - 대부분의 금속과는 달리 - 실리콘은 액체 상태에서 수축하고 응고되면 팽창합니다. 상대적으로 용융 및 비등점이 높으며, 결정화되면 다이아몬드 입방 결정 구조를 형성합니다.

반도체로서의 실리콘의 역할과 전자 제품에서의 전자의 사용에있어 결정적인 역할을하는 것은 원소의 원자 구조입니다.이 원자 구조는 실리콘이 다른 원소와 쉽게 결합 할 수 있도록하는 4 개의 원자가 전자를 포함합니다. 원자 성 : 149 원소 분류 : 금속성

밀도 : 2.329g / cm3 융점 : 1477 ℃ (2577 ℉) 끓는점 : 5909 ℉ (3265 ℃)

모 (Moh) 경도 : 7

역사 :

스웨덴 화학자 인 Jons Jacob Berzerlius는 1823 년에 최초로 실리콘을 분리 한 것으로 기록되어있다. Berzerlius는 도가니에서 금속 칼륨 (십만 년 전에 고립되어 있었음)을 가열하여이를 달성했다. fluorosilicate 칼륨과. 그 결과 비정질 실리콘이었다. 그러나, 결정질 실리콘을 제조하는 데는 더 많은 시간이 소요되었다. 결정질 실리콘의 전해질 시료는 또 다른 30 년 동안 만들어지지 않을 것이다. 첫 상용화 된 실리콘은 페로 실리콘 (ferrosilicon) 형태로 사용되었습니다.

Henry Bessemer가 19 세기 중반에 제강 산업을 현대화 한 후 철강 제련 및 제강 기술 연구에 큰 관심을 보였습니다.








1880 년대 ferroilicon의 첫 번째 산업 생산의 시간, 돼지 철 및 deoxidizing 철강 연성 향상에 실리콘의 중요성은 상당히 잘 이해했다.



ferroilicon의 초기 생산 용광로에서 숯으로 실리콘 포함 광 석을 감소시킴으로써 이루어졌고, 그 결과은 실리콘 함량이 최대 20 % 인 페로 실리콘입니다.

• 20 세기 초 전기 아크 용광로의 개발은 더 큰 철강 생산뿐만 아니라 더 많은 페로 실리콘 생산을 가능하게했다. 1903 년 독일, 프랑스, ​​오스트리아에서 페로 알로이 (Compagnie Generate d' Electrochimie)를 생산하는 그룹이 시작되었고, 1907 년 미국 최초의 상용 실리콘 공장이 설립되었습니다.
• 제련은 19 세기가 끝나기 전에 상업화 된 실리콘 화합물의 유일한 용도는 아니었다.
• 1890 인공 다이아몬드를 생산하는 가루 코크스 에드워드 굿리치 애치슨 가열 된 알루미늄 실리케이트 및 또한 생성 된 탄화 규소 (SiC).
• 3 년 후 애치슨 그의 제조 방법 특허 및 제작 및 연마 제품을 판매의 목적으로 (카보 런덤은 당시 실리콘 카바이드의 일반적인 이름 인) 카보 런덤 회사를 설립했다.
• 20 세기 초반까지 실리콘 카바이드의 전도 특성이 실현되었으며,이 화합물은 초기 우주선 무선기의 검출기로 사용되었습니다. 실리콘 결정 검출기에 대한 특허는 1907 1906
• 에서 GW 피카드 부여하고, 다이오드 (LED)를 제 1 발광은 탄화 규소 결정에 전압을인가함으로써 만들어졌다. 1930 년대에 실리콘 사용은 실란과 실리콘을 포함한 새로운 화학 제품의 개발로 성장했습니다. 지난 세기 동안 전자 제품의 성장은 실리콘과 그 고유 한 특성과 밀접하게 관련되어 왔습니다. 1940 년대에 최초의 트랜지스터 - 현대 마이크로 칩의 전구체 -의 창설은 게르마늄에 의존했지만, 실리콘이 더 견고한 기판 반도체 재료로서 그 사중주 사촌을 대신하기 훨씬 오래 걸리지 않았다. 벨 연구소와 텍사스 인스트루먼츠는 1954 년에 실리콘 기반 트랜지스터를 상업적으로 생산하기 시작했습니다. 1960 년대에 최초의 실리콘 집적 회로가 만들어졌고 1970 년대에 실리콘 내장 프로세서가 개발되었습니다. 실리콘 기반 반도체 기술이 현대 전자 제품과 컴퓨팅의 중추적 인 역할을한다는 것을 감안할 때이 산업 분야의 활동 중심을 '실리콘 밸리 (Silicon Valley)'라고 부르는 것은 놀라운 일이 아닙니다. '
• (역사와 실리콘 밸리 및 마이크로 칩 기술의 개발을 자세히보기 위해, 내가보기 엔 실리콘 밸리라는 미국의 환경 다큐멘터리를 권장합니다).

얼마 최초의 트랜지스터를 공개 후, 실리콘과 벨 연구소의 작업은 1954 년에 두 번째 주요 혁신을 주도 : 첫 번째 실리콘 태양 광 (태양) 전지. 그 전에는 태양으로부터의 에너지를 이용하여 지구상에서 힘을 얻으려는 생각은 대부분 불가능한 것으로 여겨졌습니다. 그러나 불과 4 년 후, 1958 년에 실리콘 태양 전지로 가동되는 첫 위성이 지구 궤도에 진입했습니다. 1970 년까지 태양 광 기술의 상업적 응용은 해양 석유 굴착 장치 및 철도 건널목에서 조명을 켜는 것과 같은 육상 적용으로 발전했습니다. 지난 20 년 동안 태양 에너지 사용은 기하 급수적으로 증가했습니다. 오늘날 실리콘 기반 태양 광 기술은 전세계 태양 에너지 시장의 약 90 %를 차지합니다.

생산 :

실리콘의 대부분은 매년 정제 - 80 % - 철 및 제강에 사용되는 규소 철로 생산된다. 페로 실리콘은 제련소 요구 사항에 따라 15 ~ 90 %의 실리콘을 포함 할 수 있습니다.철과 규소의 합금은 환원 제련을 통한 잠수 된 전기 아크로를 사용하여 생산된다. 실리카가 풍부한 광석과 석탄 (야금 석탄)과 같은 탄소 공급원은 부서지며 고철과 함께 노에 적재됩니다. 1900-999 ℃ (3450-999 ℉) 이상의 온도에서, 탄소는 광석에 존재하는 산소와 반응하여 일산화탄소 기체를 형성한다. 나머지 철분과 실리콘은 결합되어 용광로의 바닥을 가볍게 두드려 취할 수있는 용융 철 실리콘을 만듭니다. 냉각되고 경화되면 페로 실리콘을 선적하여 철 및 강 제조에 직접 사용할 수 있습니다. 철을 첨가하지 않은 동일한 방법으로 순수한 99 % 이상의 야금 등급 실리콘을 생산합니다. 야금 용 실리콘은 강철 제련 및 알루미늄 주조 합금 및 실란 화학 물질 제조에도 사용됩니다. 금속 실리콘은 합금에 존재하는 철, 알루미늄 및 칼슘의 불순물 수준에 의해 분류된다. 예를 들어, 553 개의 실리콘 금속은 0.5 % 미만의 철분과 알루미늄 및 0.3 % 미만의 칼슘을 함유하고있다.

매년 약 800 만 미터의 페로 실리콘이 전세계에서 생산되고 있으며 중국은 전체의 약 70 %를 차지한다. 대형 생산 업체로는 Erdos Metallurgy Group, Ningxia Rongsheng Ferroalloy, OM OM Materials 및 Elkem이 있습니다.















































중국은이 생산량의 약 80 %를 차지한다.

놀랍게도 태양 전지 및 전자 실리콘 등급은 모든 정제 된 실리콘 생산량의 소량 (2 % 미만)을 차지합니다.

태양 광 실리콘 금속 (폴리 실리콘)으로 업그레이드하려면 순도가 99.999 % (6N) 이상의 순수 실리콘으로 높아야합니다. 이것은 세 가지 방법 중 하나를 통해 수행됩니다. 가장 일반적인 방법은 Siemens 프로세스입니다. 지멘스 공정은 트리클로로 실란으로 알려진 휘발성 가스의 화학 기상 증착을 포함한다. 1150-999 ℃ (2102-999 ° F)에서, 트리클로로 실란은로드의 말단에 장착 된 고순도 실리콘 시드 위에 날려진다. 그것이지나 감에 따라, 가스로부터의 고순도 실리콘이 시드 위에 침착된다. 유동층 반응기 (FBR) 및 업그레이드 된 야금 학년 (UMG) 실리콘 기술은 또한 광전지 산업에 적합한 폴리 실리콘으로 금속을 강화 시키는데 사용된다.

230,000 톤의 폴리 실리콘이 2013 년에 생산되었습니다. GCL Poly, Wacker-Chemie 및 OCI가 주요 생산 업체입니다. 마지막으로, 반도체 산업 및 특정 태양 광 기술에 적합한 전자 그레이드 실리콘을 만들기 위해 폴리 실리콘은 초크 랄 스키 (Czochralski) 공정을 통해 초 순수 단결정 실리콘으로 전환되어야합니다. 이를 위해, 폴리 실리콘을 불활성 분위기에서 1425 내지 999 ℃ (2597 내지 999 ℉)에서 도가니 내에서 용융시킨다. 로드 장착 종자 결정은이어서 용융 금속에 침지되고 천천히 회전 및 제거되어 실리콘이 종자 재료상에서 성장할 시간을 준다.그 결과 생성물은 단결정 실리콘 금속의로드 (또는 부울)로서 99.999999999 (11N) 퍼센트의 순도를 나타낼 수있다. 이 막대는 필요에 따라 양자 역학적 특성을 조정하기 위해 필요에 따라 붕소 또는 인으로 도핑 될 수 있습니다.

단결정로드는 그대로 고객에게 배송하거나 웨이퍼로 슬라이스하고 특정 사용자를 위해 광택 또는 질감을 나타낼 수 있습니다.

용도 :

매년 약 1,000 만 미터의 페로 실리콘 및 실리콘 금속이 정제되지만, 상업적으로 사용되는 대부분의 실리콘은 실제로 실리콘 미네랄의 형태로 시멘트, 박격포, 도자기 등을 유리 및 고분자에 적용합니다. 언급 된 바와 같이, 페로 실리콘은 가장 일반적으로 사용되는 금속 실리콘 형태이다. 페로 실리콘은 150 년 전 처음 사용 된 이래로 탄소 및 스테인리스 강의 생산에 중요한 탈산 화제로 남아 있습니다. 오늘날 철강 제련은 페로 실리콘의 가장 큰 소비자로 남아 있습니다.

페로 실리콘은 제강을 넘어 많은 용도로 사용되고 있습니다. 이것은 고순도 마그네슘 정제를위한 피전 (Pidgeon) 공정 동안뿐만 아니라 연성 철을 생산하는 데 사용되는 노듈 라이저 (nodulizer) 인 마그네슘 페로 실리콘 (ferrosilicon) 생산의 사전 합금입니다. 또한, 페로 실리콘은 전기 모터 및 변압기 코어의 제조에 사용되는 실리콘 스틸뿐만 아니라 열 및 부식에 강한 일철 실리콘 합금을 만드는데 사용될 수있다.

금속 규소는 알루미늄 주조에서 합금 제뿐만 아니라 제강에도 사용될 수있다. 알루미늄 - 실리콘 (Al-Si) 자동차 부품은 순수 알루미늄에서 주조 된 부품보다 가볍고 강합니다. 엔진 블록 및 타이어 림과 같은 자동차 부품은 가장 일반적으로 주조 된 알루미늄 실리콘 부품 중 일부입니다. 모든 야금 용 실리콘의 거의 절반이 화학 산업에서 퓸드 실리카 (증점제 및 건조제), 실란 (커플 링제) 및 실리콘 (실란트, 접착제 및 윤활제)을 제조하는 데 사용됩니다.

광전지 등급 폴리 실리콘은 주로 폴리 실리콘 태양 전지의 제조에 사용된다. 1 메가 와트의 태양 전지 모듈을 제조하려면 약 5 톤의 폴리 실리콘이 필요합니다. 현재 폴리 실리콘 태양 광 기술은 전 세계적으로 생산되는 태양 에너지의 절반 이상을 차지하고 모노 실리콘 기술은 약 35 %를 차지합니다. 전체적으로 인간이 사용하는 태양 에너지의 90 %가 실리콘 기반 기술로 수집됩니다. 단결정 실리콘은 또한 현대 전자 공학에서 발견되는 중요한 반도체 재료이다. 전계 효과 트랜지스터 (FET), LED 및 집적 회로의 생산에 사용되는 기판 소재로 실리콘은 사실상 모든 컴퓨터, 휴대 전화, 태블릿, 텔레비전, 라디오 및 기타 최신 통신 장치에서 사용할 수 있습니다. 모든 전자 장치의 3 분의 1 이상이 실리콘 기반 반도체 기술을 포함하고있는 것으로 추산됩니다. 마지막으로, 경질 합금 실리콘 카바이드는 합성 보석, 고온 반도체, 경질 세라믹, 절삭 공구, 브레이크 디스크, 연마재, 방탄 조끼 및 발열체를 포함하는 다양한 전자 및 비 전자 응용 분야에 사용됩니다.

출처 :

철강 합금 및 철 합금 생산에 대한 간략한 역사.

URL : http : // www. urm-company. co.kr / images / docs / steel-alloying-history에서 확인할 수 있습니다. pdf

Holappa, Lauri 및 Seppo Louhenkilpi.

제철에 철 합금의 역할.

2013 년 6 월 9-13 일. 제 13 차 국제 철 합금 대회. URL : http : // www. 고온 야금. 공동. za / InfaconXIII / 1083-Holappa. pdf

Terence Google+ 페이지 팔로우