シリコン-炭素合金とは

シリコン-カーボン合金は、コア組成がシリコン (65% ～ 75%) と炭素 (15% ～ 25%) で構成される高性能複合材料です。-石英、コークス、鉄粉を1800～2000度の高温電気炉で製錬することによって製造されます。-

この合金はシリコンとカーボンの利点を巧みに組み合わせており、シリコンの高温耐性とカーボンの導電性の両方を備えています。{0}これらのユニークな特性により、さまざまな用途で非常に重要になります。

原材料

シリコン-炭素合金を製造するための 3 つの主な原料は、石英、コークス、鉄粉です。これらの原材料は直接使用されませんが、その後の製錬プロセスに備えて最終製品の品質を確保するために、特定の比率と処理を受ける必要があります。

製造工程

シリコン-炭素合金の製錬は、摂氏 1,800 ～ 2,000 度の温度に達する必要がある高温電気アーク炉に依存しています。-このような高温環境下では、原料は一連の複雑な化学反応を受け、変態層を経て、最終的にシリコン-炭素合金が形成されます。

高いエネルギー密度

リチウム-イオン電池の分野では、シリコン-炭素合金は大きな応用可能性を示しています。シリコンの理論上の比容量は約 4200mAh/g で、これは従来の黒鉛負極材料の 372mAh/g よりもはるかに高いため、電池のエネルギー密度を大幅に高めることができます。

長いサイクル寿命

シリコンは充電および放電中に体積膨張する傾向がありますが、シリコン-炭素合金によって効果的に緩和されます。この機能によりバッテリーの耐用年数が延長され、長期にわたる安定した使用が保証されます。-

電気伝導率と熱伝導率

シリコン-炭素合金は、優れた電気伝導性と熱伝導性を備えています。これにより、バッテリーの充電速度が向上し、ユーザーの待ち時間が短縮されるだけでなく、バ​​ッテリーの安全性が向上し、使用のリスクも軽減されます。

構造の最適化

シリコンとカーボンの比率と構造を最適化することで、研究者は優れた性能と安定性を備えた電池負極材料を設計でき、電池技術をさらに進歩させることができます。

脱酸素のメリット

シリコン-炭素合金にはシリコン元素が含まれており、製鋼プロセスでシリコン-炭素合金を添加すると、シリコン元素が酸素と反応して鋼の脱酸を実現します。このプロセスにより、鋼の硬度と品質を効果的に向上させることができます。

同時に、シリコンと酸素の親和性が高いため、シリコン-炭素合金を添加した後に鋼が飛散することはなく、製鋼プロセスの安全性が保証されます。

スラグ回収のメリット

特定の割合のシリコン-炭素合金を鋼水に入れると、製鋼プロセスで生成される酸化物の急速な凝集が促進される可能性があります。このようにして、濾過プロセスが容易になり、溶鋼がより純粋になります。

また、純鋼は鋼の密度と硬度を大幅に向上させ、鋼の全体的な品質を向上させることができます。

炉温上昇によるメリット

シリコン-炭素合金は耐熱性に優れた素材です。-製鋼プロセスにシリコン-炭素合金を添加すると、炉の温度が上昇する可能性があります。炉温度の上昇は合金鉄の転化率を高めるのに役立ち、同時に鋼と他の元素の間の反応速度を速め、製鋼の効率を向上させます。

コスト削減のメリット-

現在、合金鉄材料の価格は依然として高止まりしていますが、シリコンカーボン合金は新しいタイプの冶金材料として、従来の冶金材料よりも安価です。フェロシリコンなどの高価な冶金材料を置き換えることができ、満足のいく結果が得られます。

この特性により、多くのメーカーはコストを削減し、利益を増やすことができます。

シリコン-炭素合金は、炭素含有量が 15 - 30、シリコン含有量がフェロシリコン製品の 55% - 65% である高-炭素元素鉄合金です。

さらに重要なことは、シリコン-炭素合金の価格がフェロシリコンの価格よりも低いことです。製造プロセスにより材料コストが削減されるため、意図的に炭素含有量にこだわらず、シリコン含有量のみに注目する場合、シリコン-炭素合金は間違いなくフェロシリコンの理想的な代替品となります。

ブロック形状 (10 - 50mm)

バルク形態のシリコン-炭素合金は、主に鋼の脱酸と鋳造の炭素強化に使用されます。鋼の脱酸では、鋼の純度を大幅に向上させることができます。鋳物の炭化では、鋳物の耐摩耗性を高め、鋳物の性能を向上させることができます。

粉末状（100 - 200メッシュ）

粉末状のシリコン-炭素合金は炭化ケイ素の合成に使用でき、また新エネルギー電池の材料としても使用できます。新エネルギー電池材料に使用すると、電池の伝導効率が向上し、新エネルギー電池の性能向上に役立ちます。

要約すると、シリコン-炭素合金は、その独自の組成と製造プロセスにより、多くの優れた特性と重要な利点を備えており、製鉄、鋳造、新エネルギー電池などの分野で幅広い重要な用途に使用されています。