1.引言
金屬矽粉(又稱工業矽粉或結晶矽粉)是由高純度矽經過破碎、研磨等工藝制成的微米級或納米級粉末。由于其獨特的物理和化學性質,金屬矽粉在冶金、化工、新能源、電子等行業具有廣泛的應用。
2.金屬矽粉的基本性質
化學性質:主要成分是單質矽(Si),純度通常在98%~99.9%之間,含有少量鐵、鋁、鈣等雜質。
物理性質:
外觀:銀灰色或深灰色粉末
密度:約2.33g/cm³
熔點:1414°C
導電性:半導體性質,可摻雜改性
粒徑:通常爲1~100微米,超細矽粉可達納米級
3.金屬矽粉的制備方法
(1)機械粉碎法
采用球磨、氣流磨等設備将工業矽塊破碎成細粉。
優點:成本低,适合大規模生産。
缺點:易引入雜質,粒徑分布較寬。
(2)化學氣相沉積法(CVD)
通過矽烷(SiH₄)或四氯化矽(SiCl₄)在高溫下分解,生成高純度矽粉。
優點:純度高,粒徑可控。
缺點:設備成本高,适合端應用。
(3)冶金還原法
通過碳熱還原石英砂(SiO₂)制得粗矽,再進一步提純和粉碎。
主要用于工業級矽粉生産。
4.金屬矽粉的主要應用
(1)冶金行業
煉鋼脫氧劑:矽粉可替代傳統矽鐵,提高鋼水純淨度。
合金添加劑:用于生産矽鋁合金、矽鋼等。
(2)化工行業
有機矽合成:用于生産矽橡膠、矽油、矽樹脂等。
多晶矽原料:光伏和半導體行業的基礎材料。
(3)新能源行業
锂電池負極材料:矽基負極可提升電池能量密度。
太陽能電池:用于制造矽片。
(4)電子行業
半導體封裝:高純矽粉用于芯片封裝材料。
3D打印:作爲金屬增材制造的原料之一。
5.市場前景
随着新能源、電子和端制造業的發展,金屬矽粉的需求持續增長。未來,高純、超細矽粉将成爲研發重點,尤其是在锂電池和半導體領域的應用潛力巨大。