硅单质本身不是金属,属于非金属。平时说的金属硅,是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品,主成分硅元素的含量在98%左右(近年来,含Si量99.99%的也包含在金属硅内),其余杂质为铁、铝、钙等。
金属硅的性质与锗、铅、锡相近,所以叫做金属硅。1、硅元素硅,原子序数14,原子量28.0855, 硅有晶态和无定形两种形式。晶态硅具有金刚石晶格,硬而脆,熔点1410°C,沸点2355°C,密度2.32~2.34克/厘米³,硬度为7。无定形硅是一种灰黑色粉末,实际是微晶体。稀土硅铁合金和硅铁的区别稀土硅铁合金一般含稀土17%-37%,Si35%-46%,Mn5%-8%,Ca5%-8%,Ti6%,其余为铁。晶态硅的电导率不及金属,且随温度升高而增加,具有明显的半导体性质。
硅在常温下不活泼,与空气、水和酸等没有明显作用;在加热下,能与卤素反应生成四卤化硅;650°C,时硅开始与氧完全反应;硅单质在高温下还能与碳、氮、硫等非金属单质反应;在钢中添加一定数量的硅,能显著的提高钢的强度、硬度和弹性,因而在冶炼结构钢、工具钢、和变压器用硅钢、时,也把硅铁作为合金剂使用。硅可间接生成一系列硅的氢化物;硅还能与钙、镁、铁等化合,生成金属硅化物。
超纯的单晶硅可作半导体材料。粗的单晶硅及其金属互化物组成的合金,常被用来增强铝、镁、铜等金属的强度。
自然界没有天然的单质硅,硅石是二氧化硅的俗名.晶体硅和二氧化硅都是原子晶体,结构类似于金刚石;可以用来作计算机芯片,光导纤维等电子部件;可与碱反应而不与酸(除HF外)溶液反应.制造高纯半导体现代化大型集成电路几乎都是用高纯度金属硅制成的,而且高纯度金属硅还是生产光纤的主要原料,可以说金属硅已成为信息时代的基础支柱产业。它具有热容量小、机械强度高、导热系数低、不燃烧、无毒无味、可切割、运输方便等特点,可广泛用于冶金、电力、化工、船舶等各种热力设备及管道上。中国工业硅出口价格一直偏低,特别是20世纪90年代以来,由于欧盟和美国以及后来的澳大利亚等对中国出口工业硅长期征收高额反倾销税,再加上中国国内低水平重复建设和竟相降价的无序竞争,使中国出口的工业硅价格一直严重偏低。2007年以来中国出口工业硅价格有所提高,2007年1-12月,中国出口工业硅的平均离岸价为1381美元/吨,这比2006年全年的平均离岸价提高了27%。 从2008年1月1日起,中国金属硅暂定关税为10%。在化学生产中,灰分中的氧化物也要被还原,既要消耗电能,又要消耗碳素,而且被还原的杂质仍然混入硅液中,降低了硅的强度。此次关税上调的目的是控制金属硅的出口,但尽管关税上调,中国产金属硅价格在国际市场上仍然是低的,价格优势明显。从世界范围来看,冶金用硅的消费量多于化学用硅的消费量,但随着科学技术的不断发展,化学用硅用于有机硅和半导体生产等领域不断拓宽,广泛用于生产有机硅单体和聚合物硅油,硅橡胶、硅树脂建筑物防腐、防水剂等,它们具有耐高温、电绝缘、耐辐射、防水等独特性能。用于电气、航空、机械、化工、、建筑等部门。作为集成电路核心的电子元器件,95%以上是用半导体硅制成的,半导体是当代信息工业的支柱。化学用硅冶炼用电极,一般采用石墨电极和碳素电极,目前国内主要采用石墨电极。“信息高速公路”中大量应用的光纤电缆中的光纤,也是以金属硅为原料生产的。