توده فلزی سیلیکون یک ماده صنعتی مهم با طیف گسترده ای از کاربردها است ، از تولید آلیاژهای آلومینیوم گرفته تا تولید نیمه هادی ها. به عنوان تأمین کننده توده فلزی سیلیکون ، اغلب در مورد ترکیب شیمیایی آن سؤال می شود. در این پست وبلاگ ، من به جزئیات آنچه که توده فلزی سیلیکون را تشکیل می دهد ، بررسی می کنم و به بررسی عناصر اصلی آن و نقش های آنها می پردازم.
مؤلفه اصلی: سیلیکون (SI)
سیلیکون ماده اصلی در توده فلزی سیلیکون است که به طور معمول درصد بالایی از ترکیب آن را تشکیل می دهد. در بیشتر نمرات تجاری ، محتوای سیلیکون می تواند از 98 ٪ تا 99.9 ٪ باشد. این سیلیکون با خلوص بالا از طریق یک فرآیند پالایش که با سیلیس (SIO₂) شروع می شود ، که معمولاً در کوارتز و سایر مواد معدنی یافت می شود ، بدست می آید.
فرآیند استخراج سیلیکون از سیلیس شامل کاهش سیلیس با کربن در کوره قوس الکتریکی در دماهای بالا است. این واکنش باعث ایجاد سیلیکون و مونوکسید کربن می شود:
si₂ + 2c → نه + 2co
خلوص توده فلزی سیلیکون به کیفیت مواد اولیه و کارآیی فرآیند پالایش بستگی دارد. سیلیکون خلوص بالاتر اغلب در کاربردهایی که هدایت الکتریکی و ثبات شیمیایی بسیار مهم هستند ، مانند صنعت نیمه هادی استفاده می شود.
ناخالصی ها و عناصر کمیاب
در حالی که سیلیکون مؤلفه غالب است ، توده فلزی سیلیکون نیز حاوی ناخالصی های مختلف و عناصر کمیاب است. این عناصر می توانند تأثیر بسزایی در خواص و عملکرد فلز سیلیکون در کاربردهای مختلف داشته باشند. در اینجا برخی از ناخالصی های مشترک و تأثیرات آنها آورده شده است:
آهن (آهن)
آهن یکی از رایج ترین ناخالصی های توده فلزی سیلیکون است. بسته به منبع مواد اولیه و فرآیند پالایش ، می تواند در غلظت های مختلف از چند دهم درصد تا چند درصد وجود داشته باشد. آهن می تواند ترکیبات بین فلزی را با سیلیکون تشکیل دهد ، که می تواند بر خصوصیات مکانیکی و الکتریکی فلز سیلیکون تأثیر بگذارد. در برخی از برنامه ها ، مانند تولید آلیاژهای آلومینیوم ، مقدار مشخصی از آهن قابل قبول است و حتی می تواند سودمند باشد. با این حال ، در برنامه های خلوص بالا مانند تولید نیمه هادی ، آهن یک ناخالص مضر محسوب می شود و باید با دقت کنترل شود.
آلومینیوم (AL)
آلومینیوم یکی دیگر از ناخالصی های رایج در توده فلزی سیلیکون است. این می تواند در غلظت های مشابه آهن وجود داشته باشد. آلومینیوم همچنین می تواند ترکیباتی با سیلیکون و سایر عناصر ایجاد کند که می تواند بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فلز سیلیکون تأثیر بگذارد. در تولید آلومینیوم - آلیاژهای سیلیکون ، آلومینیوم عمداً برای بهبود سیالیت و خصوصیات ریخته گری آلیاژ اضافه می شود. با این حال ، در برنامه هایی که سیلیکون خلوص بالا مورد نیاز است ، باید محتوای آلومینیوم به حداقل برسد.
کلسیم (CA)
کلسیم اغلب در توده فلزی سیلیکون به عنوان یک عنصر ردیابی وجود دارد. این می تواند با سایر عناصر موجود در فلز سیلیکون واکنش نشان دهد تا ترکیباتی را ایجاد کند که ممکن است بر عملکرد آن تأثیر بگذارد. در بعضی موارد ، کلسیم می تواند در بهبود بیماری های سولفوریزاسیون و اکسیداسیون فلز سیلیکون در کاربردهای ساخت فولاد مفید باشد. با این حال ، در برنامه های نیمه هادی ، کلسیم ناخالصی ناخواسته است که می تواند باعث نقص در ساختار کریستال سیلیکون شود.
تیتانیوم (از)
تیتانیوم یک عنصر اثری است که می توان در توده فلزی سیلیکون یافت. این می تواند ترکیباتی با سیلیکون و عناصر دیگر ایجاد کند که می تواند بر خصوصیات مکانیکی و حرارتی فلز سیلیکون تأثیر بگذارد. در برخی از برنامه ها ، مانند تولید آلیاژهای ویژه - هدف ، تیتانیوم ممکن است به عمد اضافه شود تا خصوصیات خاصی را تقویت کند. با این حال ، در برنامه های سیلیکون با خلوص بالا ، تیتانیوم به طور کلی ناخالصی محسوب می شود که باید کنترل شود.
نمرات مختلف توده فلزی سیلیکون و ترکیبات آنها
توده فلزی سیلیکون در نمرات مختلف موجود است که هر یک از آن یک ترکیب شیمیایی خاص متناسب با کاربردهای مختلف است. یکی از نمرات خوب شناخته شده استفلزی سیلیکون 441بشر "441" در نام درجه به ترتیب به حداکثر درصد ناخالصی های آهن ، آلومینیوم و کلسیم اشاره دارد. در سیلیکون فلز 441 ، میزان آهن به 0.4 ٪ ، میزان آلومینیوم به 0.4 ٪ و میزان کلسیم به 0.1 ٪ محدود می شود. این درجه به طور گسترده ای در تولید آلیاژهای آلومینیوم مورد استفاده قرار می گیرد ، جایی که این سطح ناخالصی قابل قبول است و می تواند به خواص مورد نظر آلیاژ کمک کند.
برنامه ها و اهمیت ترکیب شیمیایی
ترکیب شیمیایی توده فلزی سیلیکون نقش مهمی در تعیین مناسب بودن آن برای کاربردهای مختلف دارد.
آلیاژهای آلومینیوم
در صنعت آلومینیوم ، از توده فلزی سیلیکون برای تولید آلیاژهای آلومینیومی استفاده می شود. این آلیاژها به دلیل خاصیت بازیگران عالی ، نسبت به وزن بالا - به وزن و مقاومت در برابر خوردگی خوب در صنایع خودرو ، هوافضا و ساخت و ساز مورد استفاده قرار می گیرند. محتوای سیلیکون در این آلیاژها بسته به نیازهای خاص برنامه می تواند از چند درصد تا بیش از 20 ٪ باشد. ناخالصی های موجود در توده فلزی سیلیکون ، مانند آهن و آلومینیوم ، همچنین می تواند بر خواص آلیاژهای آلومینیوم - سیلیکون تأثیر بگذارد. به عنوان مثال ، مقدار کمی آهن می تواند سیالیت آلیاژ را در حین ریخته گری بهبود بخشد ، در حالی که آلومینیوم می تواند قدرت و سختی آلیاژ را تقویت کند.
صنعت نیمه هادی
در صنعت نیمه هادی ، توده فلزی سیلیکون با خلوص بالا مورد نیاز است. دستگاه های نیمه هادی ، مانند ریزپردازنده ها و تراشه های حافظه ، به خلوص بسیار زیاد سیلیکون متکی هستند تا به درستی کار کنند. حتی مقادیر کمیاب ناخالصی ها می توانند باعث نقص در ساختار کریستال سیلیکون شوند که می تواند منجر به خرابی الکتریکی در دستگاه های نیمه هادی شود. بنابراین ، فرآیند پالایش برای سیلیکون درجه نیمه هادی - درجه یک بسیار پیچیده تر و دقیق تر از سایر نمرات است. سیلیکون مورد استفاده در نیمه هادی ها به طور معمول دارای خلوص 99.9999 ٪ یا بالاتر است و کنترل دقیق آن بر میزان ناخالصی هایی مانند آهن ، آلومینیوم و بور وجود دارد.
ساختگی
توده فلزی سیلیکون همچنین در صنعت ساخت و ساز به عنوان ماده ضد اکسید کننده و آلیاژ استفاده می شود. این می تواند با اکسیژن موجود در فولاد واکنش نشان دهد تا سیلیس تشکیل شود ، که می تواند به عنوان سرباره از فولاد خارج شود. محتوای سیلیکون در فولاد می تواند قدرت ، سختی و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود بخشد. ناخالصی های موجود در توده فلزی سیلیکون ، مانند کلسیم ، همچنین می تواند در فرآیندهای جداسازی و اکسیداسیون در ساخت فولاد کمک کند.
محصولات مرتبط و ترکیبات آنها
جدا از توده فلزی سیلیکون ، سایر محصولات مرتبط در بازار فلزی سیلیکون وجود دارد.پودر فلزی سیلیکونییکی از آنهاست پودر فلزی سیلیکون با سنگ زنی توده فلزی سیلیکون به ذرات ریز تولید می شود. ترکیب شیمیایی پودر فلزی سیلیکون شبیه به توده فلزی سیلیکون است ، اما اندازه و سطح ذرات می تواند در واکنش پذیری و عملکرد کاربرد آن تأثیر بگذارد.
آلومینیوم - کلسیم - آلیاژ آهنیک محصول مرتبط دیگر است. این آلیاژ اغلب در تولید فولادهای ویژه و آلیاژها مورد استفاده قرار می گیرد. ترکیب این آلیاژ با دقت برای دستیابی به خواص خاص مانند استحکام بالا ، مقاومت در برابر خوردگی خوب و جوشکاری عالی طراحی شده است.
پایان
در نتیجه ، ترکیب شیمیایی توده فلزی سیلیکون ترکیبی پیچیده از سیلیکون و ناخالصی های مختلف و عناصر کمیاب است. خلوص و سطح عناصر مختلف در توده فلزی سیلیکون ، مناسب بودن آن را برای کاربردهای مختلف تعیین می کند. ما به عنوان تأمین کننده توده فلزی سیلیکون ، ما اهمیت ارائه محصولات با کیفیت بالا با ترکیبات شیمیایی سازگار را برای رفع نیازهای متنوع مشتریان می دانیم.
اگر علاقه مند به خرید توده فلزی سیلیکون هستید یا در مورد ترکیب شیمیایی و برنامه های آن سؤالی دارید ، لطفاً برای بحث و مذاکره بیشتر با ما تماس بگیرید. ما متعهد هستیم که بهترین محصولات و خدمات را برای پاسخگویی به نیازهای خاص خود در اختیار شما قرار دهیم.
منابع
- "سیلیکون: خصوصیات ، تولید و برنامه های کاربردی آن" توسط جان دوی ، منتشر شده توسط انتشارات ABC.
- "راهنمای آلیاژهای آلومینیوم" ویرایش شده توسط جین اسمیت ، XYZ Press.
- "فناوری تولید نیمه هادی" توسط تام براون ، انتشارات DEF.
