Silicijum metal u aluminijskim legurama i livenju

Jedan od najuglednijihupotreba silicijumskog metalaje proizvodnja aluminijskih legura. Silicijum se dodaje aluminijumu jer menja ponašanje legure pri očvršćavanju, poboljšava fluidnost livenja i može doprineti poželjnim mehaničkim karakteristikama i karakteristikama habanja kada se kompletan sastav legure i toplotna obrada pravilno kontrolišu.

U aluminijumskim{0}}legurama za livenje silicijuma, silicijum menja mikrostrukturu formiranjem faza koje sadrže silicijum- unutar aluminijumske matrice. Tačna morfologija zavisi od koncentracije silicijuma, brzine hlađenja, legirajućih elemenata i naknadne modifikacije ili termičke obrade. Fina i dobro{4}}kontrolisana mikrostruktura može obezbijediti drugačiju ravnotežu fluidnosti, čvrstoće, duktilnosti i otpornosti na habanje od strukture grubog silikona.

Ovi rasponi su praktični inženjerski rasponi, a ne univerzalne specifikacije. Pojedinačne standarde legure uvijek treba provjeriti prije proizvodnje.

Zašto silicijum poboljšava sposobnost livenja

Povećanje silicijuma u okviru odgovarajućeg sistema legure može poboljšati sposobnost rastopljenog aluminijuma da ispuni složene geometrije kalupa. Ovo je jedan od razloga zašto se legure Al-Si široko koriste za livene komponente tankih presjeka ili komplikovanih oblika.

Međutim, veći silicijum nije automatski bolji. Prekomjerne ili loše kontrolirane faze silicija mogu smanjiti duktilnost i utjecati na ponašanje pri zamoru. Morfologija, veličina i distribucija silicijumskih čestica mogu biti jednako važni kao i ukupan procenat silicijuma.

Interakcija sa magnezijumom i bakrom

Magnezijumibakarmože bitno promijeniti ponašanje Al-Si legura. Magnezijum može omogućiti taloženje očvršćavanja u odgovarajućim sistemima, dok bakar može povećati čvrstoću, ali takođe može uticati na ponašanje u koroziji i duktilnost.

Za inženjere koji kupuju metalni silicijum, to znači da potrebnu sirovinu treba procijeniti u odnosu na konačnu recepturu legure umjesto da se tretira kao izolirana sirovina.

Metalni silicijum kao sirovina za silikone, silane i solarne prekursore

Druga velika grupaaplikacije silikonskog metalaje hemijska proizvodnja. Metalni silicijum može poslužiti kao sirovina za proizvodnju hemikalija koje sadrže silicijum-, uključujući međuproizvode koji se koriste u industriji silikona.

Od silikonskog metala do silikonskih hemikalija

Industrijska hemija silikona obično počinje reakcijom metala silicijuma s odgovarajućim organskim ili halogen-jedinjenjima koja sadrže pod kontroliranim katalitičkim uvjetima. U proizvodnji metilhlorosilana, na primer, silicijum reaguje sa metil hloridom u direktnom procesu da bi se proizveli hlorosilanski intermedijeri koji se kasnije mogu hidrolizirati i preraditi u silikonske polimere i druge proizvode.

Ovi nizvodni materijali uključujusilikonska ulja, silikonske gume, zaptivači, premazi i elastomerni proizvodi. Potrebna specifikacija silicijum{1}}metala zavisi od procesa proizvođača, sistema katalizatora i tolerancije na nečistoće.

Za kupce hemikalija, ključno pitanje stoga nije jednostavno "Da li je silicijum 99%?" već radije "Koji elementi nečistoće ometaju našu reakciju ili sistem katalizatora, i u kojoj koncentraciji?"

Silicijum Metal protiv Polisilicijuma

Metalni silicijum se stoga ne bi trebao plasirati na tržište kao direktna zamjena za polisilicij. Oni zauzimaju različite tačke u lancu vrednosti silikona i zahtevaju različite nivoe prečišćavanja.

Silicijum metal za solarne{0}}lance snabdevanja

U fotonaponskoj proizvodnji, silicijum metal može poslužiti kao sirovina za procese koji u konačnici proizvode mnogo više{0}}čistoće silicija. Materijal se zatim rafinira kroz dodatne korake kemijskog ili metalurškog pročišćavanja.

Ova razlika je važna za timove za nabavku. Proizvođač solarnog-materijala može zahtijevati metalni silicijum sa strožom kontrolom specifičnih metalnih ili isparljivih nečistoća iako je konačni proizvod nekoliko koraka prečišćavanja udaljen od originalne sirovine.

Silicijum metal u proizvodnji čelika, kontroli livenog gvožđa i hemijskoj redukciji

Iako je metal silicijum bliže povezan sa aluminijumskom i hemijskom industrijom, on takođe ima važne metalurške primene. Silicijum može delovati kao adeoksidirajući i legure{0}}element za podešavanjeu proizvodnji čelika i može uticati na strukturu livenog gvožđa.

Silicijum u proizvodnji čelika

Silicijum reagira s otopljenim kisikom i stoga može sudjelovati u deoksidaciji čelika. U komercijalnoj proizvodnji čelika, međutim, silicijum metal nije nužno najekonomičniji nosač silicija za svaku operaciju.Ferosilicijse široko koristi jer kombinuje silicij sa željezom i dostupan je u više vrsta dizajniranih posebno za proizvodnju čelika.

Metalni silicijum postaje relevantniji kada proizvođaču treba visok-dodatak silicijuma bez unošenja toliko dodatnog gvožđa, ili kada specifičan hemijski balans čini direktno dodavanje silicijuma korisnim.

Struktura od silicijuma i livenog gvožđa

U livenom gvožđu, silicijum je glavni element koji utiče na grafitizaciju. Povećanje silicijuma u odgovarajućoj hemiji može potaknuti stvaranje grafita i smanjiti sklonost ka stvaranju karbida, iako konačna struktura ovisi o ekvivalentu ugljika, brzini hlađenja, inokulaciji, dodacima legure i debljini presjeka.

Iz tog razloga, livnica ne bi trebalo da određuje dozu silicijuma nezavisno od ugljenika. Praktični sistem{1}}kontrole procesa razmatra odnos izmeđuugljik, silicijum, mangan, sumpor, magnezij i tretman inokulacijom.

Temperatura i redoslijed dodavanja

Odgovarajuća tačka dodavanja zavisi od peći i procesa livenja. Materijali koji sadrže silicijum{1}} mogu se dodati tokom punjenja peći, tokom transfera ili tokom završne obrade u zavisnosti od ciljnog sastava.

Za kontrolu proizvodnje, inženjerski tim bi trebao definirati potrebni konačni Si umjesto da koristi fiksno pravilo kilograma-po-toni za svaku toplinu. Potreban dodatak može se procijeniti iz željene promjene koncentracije silicija i očekivanog oporavka odabranog dodanog materijala.

Silicijum kao hemijski reduktor

Silicijum takođe može učestvovati kao redukciono sredstvo u metalurškim reakcijama na visokim{0}}temperaturama. Njegov jak afinitet prema kiseoniku omogućava silicijumu da redukuje odabrane metalne okside pod odgovarajućim termodinamičkim uslovima, proizvodeći silicijum okside i redukovani metal ili intermedijer.

Takve reakcije se koriste u proizvodnji određenih silicijum-koji sadrže međuprodukte, silicide i specijalne materijale. Odgovarajuća stehiometrija zavisi od oksidnog sistema, temperature, atmosfere i željene faze proizvoda.

Specifikacije, fizička svojstva, ispitivanje i ocjene

Najkorisnijespecifikacija silikonskog metalakombinuje hemijski sastav sa fizičkim karakteristikama. Materijal koji sadrži 99% silicijuma može i dalje djelovati drugačije od drugog proizvoda od 99% ako se razlikuju veličina čestica, površinska oksidacija, vlaga, Fe, Al, Ca ili{3}}elementi u tragovima.

Veličina čestica je bitna

Preporučene metode testiranja

• XRF:korisno za rutinsko ispitivanje elemenata.
• ICP-OES:korisno za više{0}}hemijsku analizu kada je ispravno potvrđen.
• Analiza sita:pogodno za konvencionalne proizvode{0}}zdrobljene veličine.
• Laserska difrakcija:korisno za fine pudere gdje je primjenjivo.
• analiza kiseonika:relevantno kada površinska oksidacija ili kontaminacija kisikom utječu na primjenu.
• Ispitivanje vlage:korisno za potvrdu uslova isporuke i skladištenja.

Tržišna dinamika, rukovanje i sigurnost, razmatranja okoliša i opskrbe

Tržište zasilicijum metalna koju utiču proizvodnja aluminijuma, potražnja za hemikalijama za silikonima, lanci snabdevanja-povezanih sa solarnom energijom, cene energije i regionalni uslovi proizvodnje. Budući da je proizvodni proces-intenzivan za električnu energiju, promjene u dostupnosti električne energije i troškovima električne energije mogu imati direktan utjecaj na ekonomiku proizvodnje.

Kina ostaje glavni izvor globalnog snabdijevanja silicijum{0}}metom, dok drugi proizvođači doprinose materijalu regionalnim i međunarodnim tržištima. Kupci iz SAD bi trebali uzeti u obzir ne samo glavnu cijenu već i zemlju porijekla, udaljenost isporuke, trgovinske mjere, kapacitet dobavljača i kontinuitet isporuke.

Rukovanje silikonskim metalom u američkim pogonima

Zahtjevi za skladištenje i rukovanje u velikoj mjeri zavise od fizičkog oblika. Veliki silicijum{1}}metalni komadi imaju različite karakteristike prašine od finog silicijumskog praha. Jednom kada je materijal usitnjen, prosijan ili samljeven u sitne čestice, stvaranje prašine postaje važnije pitanje sigurnosti na radu i{3}}i procesa.

Objekti bi trebali svesti na minimum nepotrebno nakupljanje prašine, održavati odgovarajuće procedure održavanja i kontrolisati izvore paljenja tamo gdje su opasnosti od zapaljive{0}}prašine relevantne. OSHA-ine smjernice o zapaljivoj-prašini treba uzeti u obzir za operacije koje uključuju dovoljno fini materijal čestica.

Preporučene prakse skladištenja

• Držite materijal suhim i zaštićenim od kiše i kondenzacije.
• Vreće skladištite na odgovarajućim paletama, a ne direktno na mokrim podovima.
• Zaštitite ambalažu od bušenja i mehaničkih oštećenja.
• Koristite lokalnu ispušnu ventilaciju gdje se stvara fina prašina.
• Očistite nagomilanu prašinu koristeći procedure koje odgovaraju procjeni opasnosti objekta.
• Držite nekompatibilne hemikalije i izvore paljenja pod odgovarajućom kontrolom.
• Pregledajte važeći SDS dobavljača prije rukovanja nepoznatim ocjenama.

Opcije pakovanja

Pitanja o nabavci životne sredine

Za nabavku{0}}usmjerenu na održivost, pitajte dobavljača kako se izračunavaju njegova potrošnja električne energije, ugljični otisak i kontrola okoliša. Smisleno poređenje treba da odredi da li prijavljeni otisak uključuje samo električnu energiju iz peći ili takođe sirovine, transport i druge procese uzvodno.