מתכת סיליקון בסגסוגות אלומיניום ויציקה

אחד המבוססים ביותרשימושים במתכת סיליקוןהוא ייצור של סגסוגות אלומיניום. סיליקון מתווסף לאלומיניום מכיוון שהוא משנה את התנהגות ההתמצקות של הסגסוגת, משפר את נזילות היציקה ויכול לתרום למאפיינים מכניים ובלאי רצויים כאשר הרכב הסגסוגת המלא וטיפול החום נשלטים כראוי.

בסגסוגות ליציקת-סיליקון אלומיניום, הסיליקון משנה את המבנה המיקרו על ידי יצירת שלבים המכילים סיליקון- בתוך מטריצת האלומיניום. המורפולוגיה המדויקת תלויה בריכוז הסיליקון, קצב הקירור, אלמנטים סגסוגים ושינוי או טיפול בחום לאחר מכן. מבנה מיקרו דק ומבוקר היטב- יכול לספק איזון שונה של נזילות, חוזק, משיכות ועמידות בפני שחיקה מאשר מבנה סיליקון גס.

טווחים אלה הם טווחים הנדסיים מעשיים ולא מפרטים אוניברסליים. תמיד יש לבדוק תקני סגסוגת בודדים לפני הייצור.

מדוע סיליקון משפר את יכולת היציקה

הגדלת הסיליקון בתוך מערכת סגסוגת מתאימה יכולה לשפר את יכולתו של אלומיניום מותך למלא גיאומטריות מורכבות של עובש. זוהי אחת הסיבות לסגסוגות Al-Si נמצאות בשימוש נרחב עבור רכיבים יצוקים עם חתכים דקים או צורות מסובכות.

עם זאת, סיליקון גבוה יותר אינו טוב אוטומטית. שלבי סיליקון מוגזמים או מבוקרים בצורה גרועה יכולים להפחית את המשיכות ולהשפיע על התנהגות עייפות. המורפולוגיה, הגודל והפיזור של חלקיקי הסיליקון יכולים להיות חשובים כמו אחוז הסיליקון הכולל.

אינטראקציה עם מגנזיום ונחושת

מגנזיוםונְחוֹשֶׁתיכול לשנות באופן מהותי את ההתנהגות של סגסוגות Al-Si. מגנזיום עשוי לאפשר התקשות משקעים במערכות מתאימות, בעוד שנחושת יכולה להגביר את החוזק אך עשויה גם להשפיע על התנהגות קורוזיה ועל משיכות.

עבור מהנדסים הרוכשים מתכת סיליקון, המשמעות היא שיש להעריך את חומרי הזינה הנדרשים מול מתכון הסגסוגת הסופי במקום להתייחס אליו כחומר גלם מבודד.

מתכת סיליקון כחומר יסוד לסיליקונים, סילאנים ומבשרי שמש

קבוצה גדולה שנייה שליישומי מתכת סיליקוןהוא ייצור כימי. מתכת סיליקון יכולה לשמש כחומר הזנה לייצור של כימיקלים המכילים סיליקון-, כולל חומרי ביניים המשמשים בתעשיית הסיליקון.

מסיליקון מתכת לסיליקון כימיקלים

כימיה תעשייתית של סיליקון מתחילה בדרך כלל במתכת סיליקון המגיבה עם תרכובות אורגניות או הלוגן מתאימות- בתנאים קטליטיים מבוקרים. בייצור של מתילכלורוסילאנים, למשל, מגיב סיליקון עם מתיל כלוריד בתהליך הישיר לייצור תוצרי ביניים של כלורוסילאן שניתן לאחר מכן לעבור הידרוליזה ולעבד אותם לפולימרי סיליקון ומוצרים אחרים.

חומרים אלה במורד הזרם כולליםשמני סיליקון, גומיות סיליקון, חומרי איטום, ציפויים ומוצרים אלסטומרים. מפרט מתכת הסיליקון הנדרש- תלוי בתהליך של היצרן, במערכת הזרז ובסבילות לטומאה.

עבור קונים כימיקלים, שאלת המפתח היא אפוא לא רק "האם הסיליקון הוא 99%?" אלא "אילו יסודות טומאה מפריעים למערכת התגובה או הזרז שלנו, ובאיזה ריכוז?"

מתכת סיליקון מול פוליסיליקון

לכן אין לשווק מתכת סיליקון כתחליף ישיר לפוליסיליקון. הם תופסים נקודות שונות בשרשרת הערך של הסיליקון ודורשים רמות שונות של טיהור.

מתכת סיליקון עבור שרשרות אספקה ​​קשורות-לשמש

בייצור פוטו-וולטאי, מתכת סיליקון יכולה לשמש כחומר גלם במעלה הזרם לתהליכים שבסופו של דבר מייצרים סיליקון בטוהר- גבוה בהרבה. החומר מזוקק לאחר מכן באמצעות שלבי טיהור כימיים או מתכות נוספים.

הבחנה זו חשובה עבור צוותי רכש. יצרן חומרי שמש- עשוי לדרוש מתכת סיליקון עם שליטה הדוקה יותר של זיהומים מתכתיים או נדיפים ספציפיים, למרות שהמוצר הסופי נמצא במרחק של מספר שלבי טיהור מחומר ההזנה המקורי.

מתכת סיליקון בייצור פלדה, בקרת ברזל יצוק והפחתה כימית

למרות שמתכת סיליקון קשורה יותר לתעשיות אלומיניום וכימיקלים, יש לה גם יישומים מתכתיים חשובים. סיליקון יכול לפעול כמסיר חמצון ואלמנט התאמת-סגסוגתבייצור פלדה ויכול להשפיע על המבנה של ברזל יצוק.

סיליקון בייצור פלדה

הסיליקון מגיב עם חמצן מומס ולכן יכול להשתתף בהתחמצנות הפלדה. בייצור פלדה מסחרית, לעומת זאת, מתכת סיליקון אינה בהכרח מנשא הסיליקון החסכוני ביותר לכל פעולה.פרוסיליקוןנמצא בשימוש נרחב מכיוון שהוא משלב סיליקון עם ברזל וזמין בדרגות מרובות שתוכננו במיוחד לייצור פלדה.

מתכת סיליקון הופכת רלוונטית יותר כאשר היצרן זקוק לתוספת סיליקון גבוהה- מבלי להכניס כמה שיותר ברזל נוסף, או כאשר איזון כימי ספציפי הופך את התוספת הישירה לסיליקון ליתרון.

מבנה סיליקון וברזל יצוק

בברזל יצוק, סיליקון הוא מרכיב מרכזי המשפיע על גרפיטיזציה. הגדלת הסיליקון בתוך כימיה מתאימה יכולה לקדם היווצרות גרפיט ולהפחית את הנטייה להיווצרות קרביד, אם כי המבנה הסופי תלוי בשווי פחמן, קצב קירור, חיסון, תוספות סגסוג ועובי חתך.

מסיבה זו, בית יציקה לא אמור לקבוע מינון סיליקון ללא תלות בפחמן. מערכת בקרה מעשית של תהליך- שוקלת את הקשר ביןטיפול בפחמן, סיליקון, מנגן, גופרית, מגנזיום וחיסון.

טמפרטורה ורצף הוספה

נקודת התוספת המתאימה תלויה בתהליך הכבשן והיציקה. חומרים הנושאים-סיליקון עשויים להתווסף במהלך טעינת התנור, במהלך ההעברה או במהלך הטיפול הסופי בהתאם להרכב היעד.

עבור בקרת ייצור, צוות ההנדסה צריך להגדיר את ה-Si הסופי הנדרש במקום להשתמש בכלל קילוגרם-ל-טון קבוע עבור כל חום. ניתן להעריך את התוספת הנדרשת מהשינוי הרצוי בריכוז הסיליקון וההחלמה הצפויה של חומר התוספת שנבחר.

סיליקון כמפחית כימי

הסיליקון יכול להשתתף גם כחומר מפחית בתגובות מתכות-בטמפרטורה גבוהה. הזיקה החזקה שלו לחמצן מאפשרת לסיליקון להפחית תחמוצות מתכת נבחרות בתנאים תרמודינמיים מתאימים, לייצר תחמוצות סיליקון ואת המתכת המופחתת או הביניים.

תגובות כאלה משמשות בייצור של סיליקון מסוים-המכיל תוצרי ביניים, סיליקידים וחומרים מיוחדים. הסטוכיומטריה המתאימה תלויה במערכת התחמוצת, הטמפרטורה, האטמוספרה ושלב המוצר הרצוי.

מפרטים, מאפיינים פיזיים, בדיקות וציונים

הכי שימושימפרט מתכת סיליקוןמשלב הרכב כימי עם מאפיינים פיזיקליים. חומר המכיל 99% סיליקון עדיין עשוי לבצע ביצועים שונים ממוצר אחר של 99% אם רמות החלקיקים, חמצון פני השטח, לחות, Fe, Al, Ca או עקבות-יסודות שונים.

גודל החלקיקים קובע

שיטות בדיקה מומלצות

• XRF:שימושי להקרנת יסוד שגרתית.
• ICP-OES:שימושי לניתוח כימי מרובה-אלמנטים כאשר הוא מאומת כהלכה.
• ניתוח מסננת:מתאים למוצרים בגודל- כתוש קונבנציונלי.
• עקיפה בלייזר:שימושי עבור אבקות עדינות במידת הצורך.
• ניתוח חמצן:רלוונטי כאשר חמצון פני השטח או זיהום חמצן משפיע על היישום.
• בדיקת לחות:שימושי לאישור תנאי משלוח ואחסון.

שיקולי שוק, טיפול ובטיחות, סביבה ואספקה

השוק עבורמתכת סיליקוןמושפע מייצור אלומיניום, ביקוש כימי סיליקון, שרשרות אספקה-לשמש, מחירי אנרגיה ותנאי ייצור אזוריים. מכיוון שתהליך הייצור הוא אינטנסיבי בחשמל-, לשינויים בזמינות החשמל ובעלויות החשמל יכולים להיות השפעה ישירה על כלכלת הייצור.

סין נותרה מקור מרכזי לאספקת מתכות סיליקון-עולמית, בעוד שיצרנים אחרים תורמים חומר לשווקים אזוריים ובינלאומיים. קונים בארה"ב צריכים לשקול לא רק את המחיר הכותרתי אלא גם את ארץ המוצא, מרחק המשלוח, אמצעי הסחר, קיבולת הספקים והמשכיות האספקה.

טיפול במתכת סיליקון במתקנים בארה"ב

דרישות האחסון והטיפול תלויות במידה רבה בצורה הפיזית. לחלקי מתכת-סיליקון גדולים יש מאפייני אבק שונים מאבקת סיליקון עדינה. ברגע שהחומר נמעך, מסונן או טוחן לחלקיקים עדינים, יצירת אבק הופך לשיקול תעסוקתי ובטיחותי חשוב יותר-.

מתקנים צריכים למזער הצטברות אבק מיותרת, לשמור על נהלי משק בית מתאימים ולשלוט במקורות הצתה היכן שסכנות אבק דליק-רלוונטיות. יש לשקול את הנחיית האבק הדליק-של OSHA עבור פעולות הכוללות חומר חלקיקי עדין מספיק.

שיטות אחסון מומלצות

• שמור על חומר יבש ומוגן מפני גשם ועיבוי.
• אחסן שקיות על משטחים מתאימים ולא ישירות על רצפות רטובות.
• הגן על האריזה מפני פנצ'ר ונזק מכני.
• השתמש באוורור פליטה מקומי במקום בו נוצר אבק דק.
• נקה אבק שהצטבר באמצעות נהלים המתאימים להערכת הסיכונים של המתקן.
• שמור כימיקלים בלתי תואמים ומקורות הצתה בקרה מתאימה.
• עיין ב-SDS של הספק הנוכחי לפני טיפול בציונים לא מוכרים.

אפשרויות אריזה

שאלות רכש סביבתי

עבור רכש ממוקד-קיימות, שאל את הספק כיצד מחושבים צריכת החשמל, טביעת הרגל הפחמנית והבקרות הסביבתיות שלו. השוואה משמעותית צריכה לציין אם טביעת הרגל המדווחת כוללת רק חשמל בתנור או גם חומרי גלם, תחבורה ותהליכים אחרים במעלה הזרם.