โลหะซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูง-: เกรดและการใช้งาน
ฝากข้อความ
การแนะนำ
โลหะซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูง-ได้รับการระบุโดยที่การควบคุมสิ่งเจือปนที่เข้มงวดส่งผลโดยตรงต่อกระบวนการขั้นปลายน้ำ ได้แก่ การผลิตโพลีซิลิคอนสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์และอิเล็กทรอนิกส์ การสังเคราะห์ซิลิโคน และโลหะผสมอลูมิเนียมเกรดสูง- บทความนี้จะอธิบายสิ่งที่ทำให้เกรดมีความบริสุทธิ์สูง- วิธีควบคุมขีดจำกัด และวิธีการตรวจสอบความบริสุทธิ์เมื่อส่งมอบ
ไม่มีคำจำกัดความเดียวของซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูง- คำนี้สัมพันธ์กับแอปพลิเคชัน สำหรับเกรดโลหะวิทยาสินค้าโภคภัณฑ์ เช่น 553 สิ่งเจือปนรวมประมาณ 1 เปอร์เซ็นต์ถือเป็นเรื่องปกติ เกรดความบริสุทธิ์สูง-กักเก็บเหล็ก อลูมิเนียม และแคลเซียมไว้ที่ 0.1 เปอร์เซ็นต์หรือต่ำกว่า และวัสดุระดับพรีเมียมสำหรับวัตถุดิบตั้งต้นทางเคมีและอิเล็กทรอนิกส์จะถูกควบคุมให้อยู่ในระดับที่ต่ำกว่ามาก ซึ่งมักระบุไว้เป็นส่วนในล้านส่วน ข้อมูลจำเพาะ ไม่ใช่ชื่อทางการตลาด กำหนดผลิตภัณฑ์
ความบริสุทธิ์เริ่มต้นด้วยการเลือกควอตซ์และรีดักแทนท์ กลั่นกรองในเตาเผาด้วยการบำบัดตะกรันและก๊าซที่ควบคุม และได้รับการตรวจสอบโดยการวิเคราะห์พลาสมาควบคู่แบบเหนี่ยวนำของตัวอย่างจากความร้อนแต่ละแบบ การวิเคราะห์ที่ได้รับการรับรองจะถูกบันทึกไว้ในใบรับรองโรงงาน และโดยปกติผู้ซื้อเกรดพรีเมียมจะต้องได้รับใบรับรองและในกรณีที่สำคัญ จะต้องได้รับการตรวจสอบจากห้องปฏิบัติการอิสระ สำหรับผง การควบคุมความบริสุทธิ์ยังรวมถึงการกระจายขนาดอนุภาคและการควบคุมการปนเปื้อนระหว่างการสีและการบรรจุ
โลหะซิลิคอนเป็นรูปแบบอุตสาหกรรมของซิลิคอนโลหะวิทยาที่ผ่านการกลั่น ซึ่งผลิตโดยการลดคาร์บอเทอร์มิกของควอตซ์ในเตาอาร์กที่จมอยู่ใต้น้ำ- จำหน่ายตามเกรดความบริสุทธิ์ โดยมีปริมาณซิลิคอนโดยทั่วไปตั้งแต่ประมาณ 98.5 เปอร์เซ็นต์ถึง 99.9 เปอร์เซ็นต์หรือสูงกว่าสำหรับการใช้งานเฉพาะทาง แม้จะมีชื่อนี้ แต่ในทางเทคนิคแล้วซิลิคอนนั้นเป็นโลหะประเภทเมทัลลอยด์ แต่ในการค้าโลกจะเรียกกันทั่วไปว่าโลหะซิลิคอน เนื่องจากมีลักษณะเป็นโลหะและมีบทบาทเป็นสารผสมในอุตสาหกรรมอะลูมิเนียม เคมี และอิเล็กทรอนิกส์
มูลค่าของโลหะซิลิกอนอยู่ที่กระบวนการของลูกค้ามากกว่าตัวโลหะเอง ในโรงหล่ออะลูมิเนียม จะช่วยเพิ่มความลื่นไหลและคุณสมบัติทางกล ในโรงงานเคมี เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับซิลิโคนและไซเลน ในอุตสาหกรรมเหล็ก มันจะกำจัดออกซิไดซ์ที่หลอมละลาย และในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นวัสดุฐานสำหรับโพลีซิลิคอน การใช้งานแต่ละอย่างจำเป็นต้องมีแถบความบริสุทธิ์ที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมระบบเกรดจึงมีความสำคัญ
เกรดโลหะซิลิคอนตั้งชื่อตามปริมาณเหล็ก อลูมิเนียม และแคลเซียมสูงสุดที่อนุญาตตามลำดับดังกล่าว หลักแรกคือขีดจำกัดของธาตุเหล็กในหนึ่งในสิบของเปอร์เซ็นต์ หลักที่สองคือขีดจำกัดของอะลูมิเนียมในหนึ่งในสิบ และหลักที่สามคือขีดจำกัดของแคลเซียมในหนึ่งในร้อย ตัวอย่างเช่น เกรด 441 จำกัดธาตุเหล็กไว้ที่ 0.4 เปอร์เซ็นต์ อลูมิเนียม 0.4 เปอร์เซ็นต์ และแคลเซียม 0.1 เปอร์เซ็นต์ เกรด 553 จะหลวมกว่าเล็กน้อย และเกรด 3303 จะแน่นกว่าสำหรับเหล็กและอะลูมิเนียม ยอดคงเหลือคือซิลิคอน
องค์ประกอบได้รับการตรวจสอบโดยการวิเคราะห์สเปกตรัมของตัวอย่างจากความร้อนแต่ละครั้ง และผลลัพธ์จะถูกรายงานในใบรับรองของโรงงาน ผู้ซื้อควรระบุมาตรฐานเกรดที่ใช้ควบคุมเสมอ เช่น GB/T 2881 ในระบบของจีนหรือข้อกำหนดสากลที่เทียบเท่า เพื่อให้มีการกำหนดขีดจำกัดการยอมรับแทนที่จะสันนิษฐาน
อลูมิเนียมอัลลอยด์เป็นผู้บริโภคโลหะซิลิคอนรายใหญ่ที่สุด การเติมซิลิคอน 5 ถึง 12 เปอร์เซ็นต์จะทำให้โลหะผสมหล่อมีความลื่นไหลและแข็งแรง และโลหะผสม-ที่สูงกว่านั้นใช้สำหรับเสื้อสูบ ลูกสูบ และชิ้นส่วนที่ต้านทานการสึกหรอ- อุตสาหกรรมเคมีเปลี่ยนโลหะซิลิคอนให้เป็นซิลิโคน ไซเลน และซิลิการมควัน ซึ่งปรากฏในสารเคลือบหลุมร่องฟัน สารเคลือบ ผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคล และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ในการผลิตเหล็ก โลหะซิลิกอนเป็นตัวกำจัดออกซิไดซ์ที่รุนแรงซึ่งช่วยขจัดออกซิเจนที่ละลายในน้ำและปรับปรุงความสะอาดของเหล็ก วัสดุทนไฟใช้ผงโลหะซิลิคอนเป็นสารต้านอนุมูลอิสระและสารยึดเกาะ และอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ใช้ซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูง-เป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับเวเฟอร์โพลีซิลิคอนและเซมิคอนดักเตอร์
โลหะวิทยาอุตสาหกรรม: มาตรฐานโลหะซิลิคอนและโลหะผสมขั้นสูง
การรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างของโครงสร้างพื้นฐานระดับสูง-นั้นจำเป็นต้องมีการใช้โลหะผสม-ซิลิคอนและเฟอร์โร-ที่มีความบริสุทธิ์สูงอย่างแม่นยำ ในภาคโลหะวิทยาทั่วโลก วัสดุเช่นซิลิคอนเมทัล ตะกรันซิลิคอน และอะลูมิเนียม-ช็อตเหล็กจำเป็นสำหรับการควบคุมคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพขั้นสุดท้ายของการหลอมเหลว วัสดุเหล่านี้ให้ "ความลื่นไหล" และ "การดีออกซิเดชั่น" ที่จำเป็นต่อการผลิต-สมรรถนะสูงสมัยใหม่
1. การให้เกรดโลหะซิลิคอนและประสิทธิภาพ
ซิลิคอนเมทัลเป็นรากฐานสำหรับอุตสาหกรรมโลหะผสมอะลูมิเนียมและเคมี
เกณฑ์ความบริสุทธิ์:เกรดเช่น 3303 และ 441 กำหนดขีดจำกัด Fe, Al และ Ca ที่จำเป็นสำหรับโลหะผสมชนิดพิเศษ
สารตั้งต้นของเซมิคอนดักเตอร์:ซิลิคอนอุตสาหกรรมที่มีความบริสุทธิ์สูง-เป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับโพลีซิลิคอนที่ใช้ในชิ้นส่วนพลังงานแสงอาทิตย์และอิเล็กทรอนิกส์
2. โซลูชั่นการตะกรันที่ประหยัด
Silicon Slag เป็นทางเลือกที่ประหยัดแทนโลหะซิลิคอนมาตรฐานสำหรับการกำจัดออกซิไดซ์และการดัดแปลงตะกรันในโรงหล่อเหล็ก ด้วยการใช้ซิลิคอนที่ตกค้างในตะกรัน ผู้ผลิตสามารถลดต้นทุนการจัดซื้อได้อย่างมาก โดยไม่กระทบต่อคุณภาพเชิงกลของการหล่อขั้นพื้นฐาน
การประกันคุณภาพและเอกสารประกอบ
ห่วงโซ่อุปทานด้านโลหะวิทยาที่เชื่อถือได้สร้างขึ้นจากเอกสารประกอบ ทุกชุดควรตรวจสอบย้อนกลับไปยังหมายเลขความร้อน และใบรับรองการทดสอบโรงงานควรระบุการวิเคราะห์ทางเคมีและผลการทดสอบที่เกี่ยวข้องสำหรับเกรดที่สั่ง ผู้ซื้อควรระบุมาตรฐานที่ใช้บังคับ ขีดจำกัดสิ่งเจือปนที่ยอมรับได้ ช่วงขนาดและบรรจุภัณฑ์ในขั้นตอนการสอบถาม เพื่อให้เกณฑ์การยอมรับได้รับการแก้ไขก่อนการผลิต ในกรณีที่การใช้งานมีความสำคัญ การตรวจสอบโดยบุคคลที่สาม-ก่อนการจัดส่งจะให้การตรวจสอบองค์ประกอบและขนาดโดยอิสระ
บรรจุภัณฑ์ การจัดเก็บ และการขนส่ง
โดยปกติแล้ว ผลิตภัณฑ์โลหะวิทยาจะถูกบรรจุเพื่อให้สามารถขนส่ง-ทางไกลได้: มัดเหล็ก-มัดมัด, ถังวางบนพาเลทสำหรับผง, การห่อกันน้ำสำหรับเกรดที่ไวต่อความชื้น- และเครื่องหมายเกรดที่ชัดเจนในทุกหน่วย เมื่อได้รับแล้ว ควรเก็บวัสดุไว้ในที่แห้งและมีอากาศถ่ายเทสะดวก- เก็บให้พ้นพื้น และป้องกันไม่ให้ฝนและการควบแน่น เกรดต่างๆ จะต้องจัดเก็บแยกกันโดยให้มองเห็นการระบุได้ เนื่องจากข้อผิดพลาดในการผสมในคลังสินค้าอาจทำให้คุณภาพล้มเหลวโดยไม่มีใครสังเกตเห็นในกระบวนการของลูกค้า
รายการตรวจสอบการคัดเลือกสำหรับผู้ซื้อ
รายการตรวจสอบในทางปฏิบัติก่อนสั่งซื้อนั้นมีไม่มากนัก: ยืนยันเกรดและมาตรฐานที่ใช้บังคับ ระบุขีดจำกัดและช่วงขนาดสารเคมีที่ต้องการ ยอมรับบรรจุภัณฑ์และการทำเครื่องหมาย ขอใบรับรองโรงงาน และตัดสินใจว่า-ต้องมีการตรวจสอบจากบุคคลที่สามหรือไม่ การเขียนประเด็นเหล่านี้ลงในข้อกำหนดการซื้อจะขจัดความคลุมเครือในส่วนท้ายการรับ และทำให้ข้อพิพาทเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก
ความยั่งยืนและการจัดหาวัตถุดิบ
การผลิตโลหะผสมซิลิคอนและเฟอร์โร-ต้องใช้พลังงานมาก และแหล่งที่มาของพลังงานซึ่งใช้ไฟฟ้าพลังน้ำเทียบกับถ่านหิน- มีผลกระทบโดยตรงต่อการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของวัสดุ ผู้ซื้อที่มีเป้าหมายด้านความยั่งยืนขอให้ซัพพลายเออร์ระบุส่วนผสมพลังงานของสถานที่ผลิตมากขึ้น และแสดงหลักฐานการจัดหาวัตถุดิบอย่างมีความรับผิดชอบ เช่น ควอตซ์ โค้ก และเศษเหล็ก
เกณฑ์การทดสอบและการยอมรับ
การทดสอบการยอมรับมาตรฐานสำหรับวัสดุโลหะวิทยาครอบคลุมการวิเคราะห์ทางเคมี ลักษณะทางกายภาพ การกระจายขนาด และคุณสมบัติทางกล (หากมี) ตัวอย่างจะถูกนำมาจากแต่ละชุดตามมาตรฐานที่ใช้บังคับ และผลลัพธ์จะถูกบันทึกไว้ในใบรับรอง ผู้ซื้อที่ต้องการประสิทธิภาพที่รับประกันควรเขียนข้อกำหนดการทดสอบลงในข้อกำหนด รวมถึงวิธีการวิเคราะห์ เพื่อให้การตัดสินใจยอมรับมีวัตถุประสงค์มากกว่าการมองเห็น
การประกันคุณภาพและเอกสารประกอบ
ห่วงโซ่อุปทานด้านโลหะวิทยาที่เชื่อถือได้สร้างขึ้นจากเอกสารประกอบ ทุกชุดควรตรวจสอบย้อนกลับไปยังหมายเลขความร้อน และใบรับรองการทดสอบโรงงานควรระบุการวิเคราะห์ทางเคมีและผลการทดสอบที่เกี่ยวข้องสำหรับเกรดที่สั่ง ผู้ซื้อควรระบุมาตรฐานที่ใช้บังคับ ขีดจำกัดสิ่งเจือปนที่ยอมรับได้ ช่วงขนาดและบรรจุภัณฑ์ในขั้นตอนการสอบถาม เพื่อให้เกณฑ์การยอมรับได้รับการแก้ไขก่อนการผลิต ในกรณีที่การใช้งานมีความสำคัญ การตรวจสอบโดยบุคคลที่สาม-ก่อนการจัดส่งจะให้การตรวจสอบองค์ประกอบและขนาดโดยอิสระ
บรรจุภัณฑ์ การจัดเก็บ และการขนส่ง
โดยปกติแล้ว ผลิตภัณฑ์โลหะวิทยาจะถูกบรรจุเพื่อให้สามารถขนส่ง-ทางไกลได้: มัดเหล็ก-มัดมัด, ถังวางบนพาเลทสำหรับผง, การห่อกันน้ำสำหรับเกรดที่ไวต่อความชื้น- และเครื่องหมายเกรดที่ชัดเจนในทุกหน่วย เมื่อได้รับแล้ว ควรเก็บวัสดุไว้ในที่แห้งและมีอากาศถ่ายเทสะดวก- เก็บให้พ้นพื้น และป้องกันไม่ให้ฝนและการควบแน่น เกรดต่างๆ จะต้องจัดเก็บแยกกันโดยให้มองเห็นการระบุได้ เนื่องจากข้อผิดพลาดในการผสมในคลังสินค้าอาจทำให้คุณภาพล้มเหลวโดยไม่มีใครสังเกตเห็นในกระบวนการของลูกค้า
รายการตรวจสอบการคัดเลือกสำหรับผู้ซื้อ
รายการตรวจสอบในทางปฏิบัติก่อนสั่งซื้อนั้นมีไม่มากนัก: ยืนยันเกรดและมาตรฐานที่ใช้บังคับ ระบุขีดจำกัดและช่วงขนาดสารเคมีที่ต้องการ ยอมรับบรรจุภัณฑ์และการทำเครื่องหมาย ขอใบรับรองโรงงาน และตัดสินใจว่า-ต้องมีการตรวจสอบจากบุคคลที่สามหรือไม่ การเขียนประเด็นเหล่านี้ลงในข้อกำหนดการซื้อจะขจัดความคลุมเครือในส่วนท้ายการรับ และทำให้ข้อพิพาทเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก
ความยั่งยืนและการจัดหาวัตถุดิบ
การผลิตโลหะผสมซิลิคอนและเฟอร์โร-ต้องใช้พลังงานมาก และแหล่งที่มาของพลังงานซึ่งใช้ไฟฟ้าพลังน้ำเทียบกับถ่านหิน- มีผลกระทบโดยตรงต่อการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของวัสดุ ผู้ซื้อที่มีเป้าหมายด้านความยั่งยืนขอให้ซัพพลายเออร์ระบุส่วนผสมพลังงานของสถานที่ผลิตมากขึ้น และแสดงหลักฐานการจัดหาวัตถุดิบอย่างมีความรับผิดชอบ เช่น ควอตซ์ โค้ก และเศษเหล็ก
คำถามที่พบบ่อย
ความแตกต่างระหว่างโลหะซิลิคอนและเฟอร์โรซิลิคอนคืออะไร?
โลหะซิลิคอนเป็นซิลิคอนทางโลหะวิทยาที่ได้รับการขัดเกลา โดยมีปริมาณซิลิกอนโดยทั่วไปมากกว่า 98.5 เปอร์เซ็นต์ ใช้ในโลหะผสมอะลูมิเนียม ซิลิโคน และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เฟอร์โรซิลิกอนเป็นโลหะผสมของเหล็กและซิลิคอน โดยปกติจะมีซิลิคอน 65 ถึง 75 เปอร์เซ็นต์ ใช้เป็นสารกำจัดออกซิไดซ์และสารผสมเจือในการผลิตเหล็กและการผลิตเหล็กหล่อเป็นหลัก
โลหะซิลิกอนผลิตได้อย่างไร?
โลหะซิลิคอนผลิตขึ้นในเตาหลอมอาร์กที่จมอยู่ใต้น้ำ-โดยรีดักชั่นคาร์บอเทอร์มิกของควอตซ์ด้วยสารรีดักท์คาร์บอน เช่น ถ่านหิน โค้ก และเศษไม้ ซิลิคอนหลอมเหลวจะถูกต๊าป กลั่น หล่อ จากนั้นบดและคัดแยกเป็นขนาดก้อนที่ต้องการ กระบวนการนี้ใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก
เหตุใดจึงเติมซิลิคอนลงในโลหะผสมอลูมิเนียม?
ซิลิคอนช่วยเพิ่มความลื่นไหลของอะลูมิเนียมหลอมเหลว ซึ่งช่วยให้การหล่อผนังบาง-สามารถเติมเต็มได้อย่างสมบูรณ์ และยังเพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอหลังการอบชุบด้วยความร้อน นอกจากนี้ยังช่วยลดค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมอะลูมิเนียม-ซิลิกอนอัลลอยด์จึงเป็นมาตรฐานสำหรับส่วนประกอบเครื่องยนต์
บทบาทของซิลิคอนในการผลิตเหล็กคืออะไร?
ซิลิคอนเป็นสารกำจัดออกซิไดซ์ที่ทรงพลัง โดยจะรวมกับออกซิเจนที่ละลายในน้ำเพื่อสร้างซิลิกา ช่วยขจัดออกซิเจนออกจากเหล็กที่หลอมละลาย และป้องกันความพรุนและข้อบกพร่องของออกไซด์ในผลิตภัณฑ์หล่อ นอกจากนี้ยังเพิ่มคุณสมบัติความแข็งแรงและความยืดหยุ่นเมื่อเก็บไว้ในสารละลายที่เป็นของแข็ง
เลขเกรด เช่น 441 หรือ 3303 หมายถึงอะไร?
การกำหนดเกรดเป็นการจดชวเลขสำหรับปริมาณสิ่งเจือปนสูงสุดโดยทั่วไปในหน่วยเปอร์เซ็นต์ ตัวอย่างเช่น เกรด 441 หมายความว่าเหล็ก อลูมิเนียม และแคลเซียมแต่ละรายการจะถูกจำกัดไว้ที่ประมาณ 0.4, 0.4 และ 0.1 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ ในขณะที่เกรด 3303 จะเก็บเหล็กไว้ประมาณ 0.3 เปอร์เซ็นต์ อลูมิเนียม 0.3 เปอร์เซ็นต์ และแคลเซียม 0.03 เปอร์เซ็นต์ เกรดความบริสุทธิ์ที่สูงขึ้น-จะทำให้ราคาสูงขึ้น
โลหะซิลิกอนสามารถจำหน่ายในรูปแบบผงได้หรือไม่?
ใช่. ผงโลหะซิลิคอนผลิตโดยการบดก้อนในสภาวะควบคุม และจำแนกตามขนาดตาข่าย เช่น 0-1 มม., 1-3 มม. หรือ 200 เมช ผงถูกนำมาใช้ในวัสดุทนไฟ การสังเคราะห์ทางเคมี การใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์และอิเล็กทรอนิกส์ และต้องใช้บรรจุภัณฑ์ที่ปิดสนิทและกันความชื้น
