מה זה סיליקון מתכתי
סיליקון מתכתי, הנסחר גם בעולם כסיליקון תעשייתי, הוא מטאלואיד אפור-כסף המתקבל על ידי הפחתה קרבותרמית של קוורץ. היא נכנסה לשווקים מסחריים באמצע-1960, במקביל לצמיחה המהירה של תעשיית המוליכים למחצה והאלומיניום. בסחר בינלאומי החומר מחולק בדרך כלל לשתי משפחות: סיליקון מתכתי, המשרת את המטלורגיה ואת התעשייה הכימית, וסיליקון בדרגת מוליכים למחצה, הדורש טוהר בכמה סדרי גודל גבוה יותר.
מסלול ייצור: קוורץ וקולה בתנור חשמלי
סיליקון מתכתי מיוצר על ידי המסת קוורץ ומפחית פחמן כגון קוק בכבשן חשמלי שקוע-. תגובת ההפחתה הכוללת היא SiO2+ 2C → Si + 2CO. מטען התנור מוזן באופן רציף, הסיליקון המותך מוקיש במרווחים, ואז יצוק, מקורר, כתוש ומסונן בגדלים הנדרשים על ידי הלקוח. מכיוון שהתהליך צורך כמויות גדולות של אנרגיה חשמלית, מפעלי התכה ממוקמים בדרך כלל היכן שהכוח יציב וחסכוני כאחד.
בקרת הרכב וטומאה
סיליקון הוא המרכיב העיקרי של המוצר המסחרי, בדרך כלל מהווה כ-98% מההרכב הכולל, וציונים המגיעים ל-99.99% Si שייכים גם הם למשפחת הסיליקונים המתכתיים. היסודות הנותרים הם בעיקר ברזל, אלומיניום וסידן, עם כמויות קורט של פחמן, טיטניום וזרחן. זיהומים אלו הם הבסיס המעשי לדירוג: כל מפרט כתוב סביב תכולת ברזל, אלומיניום וסידן מקסימלית, מכיוון שהשאריות, ולא הסיליקון עצמו, מחליטים כיצד החומר מתנהג בתנור או באמבט הסגסוגת של הלקוח.
משפחות כיתה והיגיון סיווג
מתכת סיליקון מחולקת למפרטים רבים כך שכל משתמש יכול להתאים בין טוהר לעלות. קוד הציון נושא בדרך כלל את מגבלות הטומאה: לדוגמה, הספרות ב-Si-553 מתייחסות למקסימום ברזל ב-0.5%, לאלומיניום ב-0.5% ולסידן ב-0.3%, בעוד ש-Si-3303 מציין 0.3%, 0.3% ו-0.03% בהתאמה. דרגות עם מספרים גבוהים יותר כגון Si-441, Si-421 ו-Si-3303 משמשים כאשר כימיית ההיתוך חייבת להיות בשליטה הדוקה, וציוני הפרימיום Si-2202 ו-Si-1101 שמורות לתפקידים התובעניים ביותר.
| משפחת כיתה | סי טיפוסי (דקות %) | Fe / Al / Ca (מקסימום%) טיפוסי | חובה רגילה |
|---|---|---|---|
| Si-1101 | 99.7 | 0.1 / 0.1 / 0.01 | חומרים כימיים ואלקטרוניים בטוהר- גבוה |
| Si-2202 | 99.5 | 0.2 / 0.2 / 0.02 | סגסוגות מיוחדות וכימיקלים עדינים |
| Si-3303 | 99.3 | 0.3 / 0.3 / 0.03 | סגסוגות אלומיניום, סיליקונים |
| Si-441 | 99.0 | 0.4 / 0.4 / 0.10 | שימוש מתכות כללי |
| Si-553 | 98.5 | 0.5 / 0.5 / 0.30 | הסרת חמצון וסגסוגת בתפזורת |
דפוס צריכה ושימושים סופיים
נתוני התעשייה שפורסמו מתעדים את הצריכה העולמית של סיליקון מתכתי בכ-500,000 טון בשנת 1985, כאשר כ-60% נכנסו לסגסוגות אלומיניום, כ-3% למוליכים למחצה, והיתרה להיתכת פלדה וקרמיקה מדויקת. הפרופורציות השתנו מאז, אך מוקדי הביקוש הבסיסיים אינם משתנים: הסיליקון משפר את הנזילות והיציקה של סגסוגות אלומיניום, פועל כאלמנט מסיר חמצון וסגסוגת בפלדה, מזין את המסלול הכימי לסיליקונים וסילנים, ומספק לרשתות הפוטו-וולטאיות והאלקטרוניקה חומרי גלם לטיהור נוסף.
בקרת איכות ואספקה
ניתוח כימי של כל אצווה עבור Fe, Al ו-Ca, דווח כנגד הציון שהוזמן.
דירוג מידות לפי הקרנה, עם משלוחים סטנדרטיים של 10-100 מ"מ (90% מינימום) ו-10-50 מ"מ (90% מינימום); חתכים אחרים מיוצרים לפי הזמנה.
בקרת רטיבות וקנסות למניעת הפסדים במערכת הטעינה של הלקוח.
אריזה בשקיות טונות-בעלות חוזק גבוה עבור משלוחים בתפזורת, או מסגרות עץ ותופי ברזל כאשר הקונה דורש אותם, כך שהסחורה נוסעת בבטחה ביבשה ובים.
בדיקת-צד שלישי לפני-משלוח זמינה כך שניתן לאמת את הרכב והגודל באופן עצמאי לפני המשלוח.
רשימת קנייה למשתמשים תעשייתיים
תקן את הציון לפי מגבלות טומאה, לא לפי תכולת סיליקון בלבד.
התאם את גודל החלקיקים לשיטת הטעינה: תנורי אינדוקציה סובלים חתכים עדינים יותר מאשר תנורי קשת שקועים-.
אשר את בסיס הדיווח, מכיוון שספקים שונים מציינים תכולת סיליקון על בסיסים אנליטיים שונים.
הסכימו מראש סידורי דגימה ובדיקה כאשר כימיית ההיתוך קריטית.
שאלות נפוצות
ש: האם סיליקון מתכתי זהה לסיליקון תעשייתי?
כֵּן. שני השמות מתארים את המוצר בדרגת כבשן- המיוצר על ידי הפחתת קוורץ עם פחמן; סיליקון תעשייתי הוא מונח המסחר, בעוד שסיליקון מתכתי הוא התיאור המקובל בשימוש במטלורגיה.
ש: כמה סיליקון מכיל סיליקון מתכתי מסחרי?
החומר הסטנדרטי הוא כ-98% סיליקון, וציוני הפרימיום מגיעים ל-99.99% Si. הנתונים הקובעים עבור הקונים הם תכולת הברזל, האלומיניום והסידן המקסימלית.
ש: מה המשמעות של המספרים בכיתה כמו Si-553?
הספרות נותנות את גבולות הטומאה המקסימליים ברצף: ברזל 0.5%, אלומיניום 0.5% וסידן 0.3%. האמנה מאפשרת לקרוא מפרט ישירות משם הכיתה.
ש: מהם השימושים העיקריים של סיליקון מתכתי?
סגסוגת אלומיניום היא המוצא הגדול ביותר, ואחריו התכה ופיזור פלדה, כימיה של סיליקון וסילאן וקרמיקה מדויקת. שימוש במוליכים למחצה ובפוטו-וולטאים צורך רק חלק קטן מהטונאז' בדרגת כבשן-.
ש: אילו גדלי חלקיקים מסופקים בדרך כלל?
שני חתכים סטנדרטיים שולטים בשוק: 10-100 מ"מ ו-10-50 מ"מ, כל אחד עם מינימום של 90% בטווח הנקוב. ניתן להקרין גזרות אחרות לפי בקשה.
ש: מדוע אותה כיתה מתנהגת אחרת בתנורים שונים?
ההתנהגות תלויה בהתפלגות הגדלים, תכולת הקנסים והלחות כמו בכימיה, ולכן יש להסכים על המפרט הפיזי יחד עם המפרט הכימי.
