アルミニウム合金産業チェーンでは、シリコン金属(としても知られています)工業用シリコン、一般的に以上の純度を持っています。98%) は主要な添加剤の 1 つです。その独特の化学的および物理的特性により、アルミニウム合金の製造においてかけがえのない役割を果たします。
金属シリコン (Si) は、半導体特性を持つ半金属元素であり、融点は最大 1414 度、密度は 2.33g/cm3 です。アルミニウム合金の製造では、金属シリコンはシリコン元素添加物の形で導入され、アルミニウム（Al）とAl-Si二元合金系を形成することによって合金の結晶化挙動と微細構造を変化させます。
純度等級と業界標準
| 純度グレード | シリコン含有量(Si以上) | 総不純物含有量(Fe+Al+Ca以下) | コアの種類 | 応用分野 |
|---|---|---|---|---|
| 冶金グレード | 98.5%-99.5% | 1.5%-0.5% | 553#,441# | アルミニウム合金、鋼の脱酸、有機ケイ素 |
| 電子グレード | 99.999%(5N)以上 | 0.001%以下 | 2202#,1101# | 半導体、太陽電池ポリシリコン |
アルミニウム合金製造における金属シリコンの主要な応用シナリオ
1. 鋳造アルミニウム合金（Al-Si合金）の性能の最適化
(1) 鋳造加工性の向上
流動性の向上:Al-Si 鋳造合金 (A356、ADC12 など) では、シリコン含有量は通常 7% ～ 12% です。シリコンを添加すると、合金の溶融温度が下がり、溶湯の流動性が向上し、複雑な金型への充填が容易になり、鋳造欠陥（コールドシャットや不十分な注湯など）が減少します。
熱亀裂の傾向を軽減:シリコンは合金の熱膨張係数を低減し（たとえば、Al-12Si 合金の熱膨張係数は約 20×10-6/度で、純アルミニウムの 23×10-6/度よりも低い）、鋳物の冷却プロセス中の収縮応力を低減し、熱亀裂のリスクを低減します。
(2) 機械的特性の強化
粒子の精製:第二相粒子としてのシリコンはアルミニウムマトリックス中に均一に分布しており、これにより粒子の成長が妨げられ、微細な等軸結晶構造が形成され、合金の強度と靱性が向上します。たとえば、Al-7Si-0.3Mg 合金 (航空宇宙分野で一般的に使用される鋳造合金) は、シリコンのマイクロ合金化によって 270 MPa 以上の引張強度を達成できます。
耐摩耗性の向上:シリコン含有量の高いアルミニウム合金（シリコン 18%-22% を含む過共晶合金など）では、硬くて脆い一次シリコン粒子（硬度約 1000HV）が析出し、合金の耐摩耗性が大幅に向上します。自動車のエンジンシリンダーやピストンなどの耐摩耗部品の製造によく使用されます。
2. 異形アルミニウム合金（合金加工品）のマイクロアロイング
変形アルミニウム合金（6xxx シリーズ アルミニウム合金、Al-Mg-Si シリーズなど）では、マグネシウムとともに Mg₂Si 強化相を形成するためのシリコン ソースとして金属シリコンが主に使用されます。例えば：
6061合金（Al-1Mg-0.6Si）：シリコンはマグネシウムと反応して Mg₂Si 粒子を形成します。時効強化プロセスにより、合金の降伏強度は 276MPa に達し、建築用異形材や航空構造部品に広く使用されています。
6082合金（Al-1Si-0.8Mg）：シリコン含有量が高く、押出成形に適しています。鉄道輸送車両の車体や産業用フレームなどの製造によく使用されます。
3. 特殊性能アルミニウム合金のカスタマイズされた規制
低膨張アルミニウム合金:シリコン金属（50%～70% のシリコンを含む Al-Si 合金など）を高い割合で添加することにより、熱膨張係数を 5×10-6/度未満に下げることができ、電子パッケージ基板や光学機器部品などの熱安定性の要求が高い分野で使用されます。
高熱伝導アルミニウム合金：シリコンの熱伝導率（148W/m・K）はアルミニウムの熱伝導率（205W/m・K）より低いですが、Al-Si合金中のシリコン粒子の均一な分布により熱ネットワークが形成され、合金全体の熱伝導率が向上し、5G基地局のラジエーター、CPUヒートシンク、その他のシナリオに適しています。
金属シリコンの応用動向と業界への影響
新エネルギー、軽量化などの分野の急速な発展に伴い、アルミニウム合金への金属シリコンの応用は次のような傾向を示しています。
新エネルギー自動車分野：バッテリーハウジング、モーターエンドカバー、その他の部品には高シリコンアルミニウム合金（Al-12Siなど）が多数使用されており、その耐摩耗性と優れた放熱特性を利用して、新エネルギー車の信頼性とエネルギー効率の要件を満たしています。
航空宇宙用軽量:金属シリコンマイクロ合金化によって開発された低密度、高強度のアルミニウム合金（Al-8Si-3Cu-2Li など）は、航空機の外板、翼リブ、その他の構造部品の製造に使用され、航空機の重量を軽減できます。-
サーキュラーエコノミーの推進：リサイクルアルミニウム産業では、金属シリコンを「シリコンサプリメント」として使用して、リサイクル材料のシリコン含有量を調整し、合金の性能の安定性を維持し、グリーン製造のトレンドに適合させることができます。
金属シリコンは、アルミニウム合金製造の「性能調整剤」として、シリコン含有量と微細構造を精密に制御することにより、アルミニウム合金にさまざまな機械的および物理的特性を与え、自動車製造から航空宇宙に至る基幹産業の発展を支えています。製錬技術（低エネルギーシリコン精製プロセスなど）の進歩と新たな応用シナリオの拡大により、アルミニウム合金分野における金属シリコンの価値はさらに強調されることになるでしょう。
