Kim loại silicon trong hợp kim nhôm và đúc

Một trong những tổ chức được thành lập nhấtứng dụng của kim loại siliconlà sản xuất hợp kim nhôm. Silicon được thêm vào nhôm vì nó làm thay đổi đặc tính hóa rắn của hợp kim, cải thiện tính lưu động của vật đúc và có thể góp phần tạo ra các đặc tính cơ học và mài mòn mong muốn khi thành phần hợp kim hoàn chỉnh và xử lý nhiệt được kiểm soát hợp lý.

Trong hợp kim đúc nhôm{0}}silicon, silicon thay đổi cấu trúc vi mô bằng cách hình thành các pha chứa silicon-trong ma trận nhôm. Hình thái chính xác phụ thuộc vào nồng độ silicon, tốc độ làm mát, các nguyên tố hợp kim và sự biến đổi hoặc xử lý nhiệt tiếp theo. Cấu trúc vi mô mịn và{4}}được kiểm soát tốt có thể mang lại sự cân bằng khác về tính lưu động, độ bền, độ dẻo và khả năng chống mài mòn so với cấu trúc silicon thô.

Những phạm vi này là phạm vi kỹ thuật thực tế chứ không phải là thông số kỹ thuật phổ quát. Các tiêu chuẩn hợp kim riêng lẻ phải luôn được kiểm tra trước khi sản xuất.

Tại sao Silicon cải thiện khả năng đúc

Tăng cường silicon trong một hệ thống hợp kim thích hợp có thể cải thiện khả năng của nhôm nóng chảy để lấp đầy các hình dạng khuôn phức tạp. Đây là một lý do khiến hợp kim Al{1}}Si được sử dụng rộng rãi cho các bộ phận đúc có tiết diện mỏng hoặc hình dạng phức tạp.

Tuy nhiên, silicon cao hơn không tự động tốt hơn. Các pha silicon được kiểm soát quá mức hoặc kém có thể làm giảm độ dẻo và ảnh hưởng đến hiện tượng mỏi. Hình thái, kích thước và sự phân bố của các hạt silicon có thể quan trọng như tổng phần trăm silicon.

Tương tác với Magiê và Đồng

MagieVàđồngcó thể thay đổi đáng kể tính chất của hợp kim Al{0}}Si. Magiê có thể cho phép làm cứng kết tủa trong các hệ thống phù hợp, trong khi đồng có thể tăng cường độ nhưng cũng có thể ảnh hưởng đến hành vi ăn mòn và độ dẻo.

Đối với các kỹ sư mua kim loại silicon, điều này có nghĩa là nguyên liệu thô cần thiết phải được đánh giá theo công thức hợp kim cuối cùng thay vì được coi là nguyên liệu thô riêng biệt.

Kim loại silic làm nguyên liệu cho silicon, silan và tiền chất năng lượng mặt trời

Nhóm chính thứ hai củaứng dụng kim loại siliconlà sản xuất hóa chất. Kim loại silicon có thể dùng làm nguyên liệu để sản xuất các hóa chất có chứa silicon, bao gồm cả các chất trung gian được sử dụng trong ngành công nghiệp silicon.

Từ kim loại silicon đến hóa chất silicon

Hóa học silicon công nghiệp thường bắt đầu bằng việc kim loại silicon phản ứng với các hợp chất hữu cơ hoặc halogen-thích hợp trong điều kiện xúc tác được kiểm soát. Ví dụ, trong quá trình sản xuất methylchlorosilane, silicon phản ứng với metyl clorua trong quy trình trực tiếp để tạo ra các chất trung gian chlorosilane mà sau đó có thể được thủy phân và xử lý thành polyme silicon và các sản phẩm khác.

Những vật liệu tiếp theo này bao gồmdầu silicon, cao su silicon, chất bịt kín, chất phủ và các sản phẩm đàn hồi. Thông số kỹ thuật-kim loại silicon cần thiết phụ thuộc vào quy trình của nhà sản xuất, hệ thống xúc tác và khả năng chịu tạp chất.

Do đó, đối với người mua hóa chất, câu hỏi quan trọng không chỉ đơn giản là "Có phải silicon là 99% không?" mà đúng hơn là "Những nguyên tố tạp chất nào cản trở phản ứng hoặc hệ thống xúc tác của chúng ta và ở nồng độ nào?"

Kim loại silicon và Polysilicon

Do đó, kim loại silicon không nên được bán trên thị trường như một chất thay thế trực tiếp cho polysilicon. Chúng chiếm các vị trí khác nhau trong chuỗi giá trị silicon và yêu cầu mức độ tinh chế khác nhau.

Silicon Metal cho năng lượng mặt trời-Chuỗi cung ứng liên quan

Trong sản xuất quang điện, kim loại silicon có thể đóng vai trò là nguyên liệu thô đầu nguồn cho các quy trình cuối cùng tạo ra silicon có độ tinh khiết cao hơn nhiều. Vật liệu sau đó được tinh chế thông qua các bước tinh chế hóa học hoặc luyện kim bổ sung.

Sự khác biệt này rất quan trọng đối với các nhóm mua sắm. Nhà sản xuất vật liệu-năng lượng mặt trời có thể yêu cầu kim loại silicon kiểm soát chặt chẽ hơn các tạp chất kim loại hoặc dễ bay hơi cụ thể ngay cả khi sản phẩm cuối cùng cách nguyên liệu ban đầu vài bước tinh chế.

Kim loại silicon trong sản xuất thép, kiểm soát gang và khử hóa chất

Mặc dù kim loại silicon có liên quan chặt chẽ hơn với các ngành công nghiệp nhôm và hóa chất, nhưng nó cũng có những ứng dụng luyện kim quan trọng. Silicon có thể hoạt động như mộtphần tử điều chỉnh khử oxy và hợp kimtrong sản xuất thép và có thể ảnh hưởng đến cấu trúc của gang.

Silicon trong sản xuất thép

Silicon phản ứng với oxy hòa tan và do đó có thể tham gia vào quá trình khử oxy của thép. Tuy nhiên, trong sản xuất thép thương mại, kim loại silicon không nhất thiết phải là chất mang silicon tiết kiệm nhất cho mọi hoạt động.Ferrosiliconđược sử dụng rộng rãi vì nó kết hợp silicon với sắt và có nhiều loại được thiết kế đặc biệt cho sản xuất thép.

Kim loại silic trở nên phù hợp hơn khi nhà sản xuất cần bổ sung silic-cao mà không cần bổ sung nhiều sắt hoặc khi sự cân bằng hóa học cụ thể khiến việc bổ sung silic trực tiếp trở nên thuận lợi.

Cấu trúc silicon và gang

Trong gang, silicon là nguyên tố chính ảnh hưởng đến quá trình than chì hóa. Việc tăng silic trong một chất hóa học thích hợp có thể thúc đẩy sự hình thành than chì và giảm xu hướng hình thành cacbua, mặc dù cấu trúc cuối cùng phụ thuộc vào lượng cacbon tương đương, tốc độ làm nguội, sự cấy ghép, bổ sung hợp kim và độ dày của mặt cắt.

Vì lý do này, xưởng đúc không nên xác định liều lượng silicon một cách độc lập với carbon. Một hệ thống-kiểm soát quy trình thực tế xem xét mối quan hệ giữaxử lý carbon, silicon, mangan, lưu huỳnh, magiê và tiêm chủng.

Trình tự bổ sung và nhiệt độ

Điểm bổ sung thích hợp phụ thuộc vào lò và quá trình đúc. Vật liệu mang-silicon có thể được thêm vào trong quá trình nạp vào lò, trong quá trình vận chuyển hoặc trong quá trình xử lý cuối cùng tùy thuộc vào thành phần mục tiêu.

Để kiểm soát sản xuất, nhóm kỹ thuật nên xác định lượng Si cuối cùng cần thiết thay vì sử dụng quy tắc kilôgam{0}}mỗi{1}}tấn cố định cho mỗi lần gia nhiệt. Lượng bổ sung cần thiết có thể được ước tính từ sự thay đổi mong muốn về nồng độ silicon và khả năng thu hồi dự kiến ​​của vật liệu bổ sung đã chọn.

Silicon như một chất khử hóa học

Silicon cũng có thể tham gia với vai trò là chất khử trong các phản ứng luyện kim ở nhiệt độ cao-. Ái lực mạnh mẽ của nó với oxy cho phép silicon khử các oxit kim loại đã chọn trong điều kiện nhiệt động thích hợp, tạo ra các oxit silicon và kim loại khử hoặc chất trung gian.

Những phản ứng như vậy được sử dụng trong quá trình sản xuất một số chất trung gian chứa silicon, chất silic và vật liệu đặc biệt. Phép cân bằng hóa học thích hợp phụ thuộc vào hệ oxit, nhiệt độ, khí quyển và pha sản phẩm mong muốn.

Thông số kỹ thuật, tính chất vật lý, kiểm tra và phân loại

Hữu ích nhấtđặc điểm kỹ thuật kim loại siliconkết hợp thành phần hóa học với các đặc tính vật lý. Vật liệu chứa 99% silicon vẫn có thể hoạt động khác với sản phẩm 99% khác nếu kích thước hạt, quá trình oxy hóa bề mặt, độ ẩm, Fe, Al, Ca hoặc mức nguyên tố vi lượng khác nhau.

Vấn đề kích thước hạt

Phương pháp thử nghiệm được đề xuất

• XRF:hữu ích cho việc sàng lọc nguyên tố thường xuyên.
• ICP-OES:hữu ích cho việc phân tích hóa học đa{0}}nguyên tố khi được xác thực đúng cách.
• Phân tích sàng:thích hợp cho các sản phẩm có kích thước-được nghiền nhỏ thông thường.
• Nhiễu xạ laser:hữu ích cho bột mịn nếu có.
• Phân tích oxy:có liên quan khi quá trình oxy hóa bề mặt hoặc ô nhiễm oxy ảnh hưởng đến ứng dụng.
• Kiểm tra độ ẩm:hữu ích cho việc xác nhận các điều kiện vận chuyển và bảo quản.

Động lực thị trường, Xử lý & An toàn, Cân nhắc về môi trường và nguồn cung

Thị trường chokim loại siliconbị ảnh hưởng bởi hoạt động sản xuất nhôm, nhu cầu hóa chất silicon, chuỗi cung ứng-liên quan đến năng lượng mặt trời, giá năng lượng và điều kiện sản xuất trong khu vực. Vì quy trình sản xuất sử dụng nhiều điện năng-nên những thay đổi về nguồn điện sẵn có và chi phí điện có thể ảnh hưởng trực tiếp đến kinh tế sản xuất.

Trung Quốc vẫn là nguồn cung cấp silicon{0}}kim loại chính trên toàn cầu, trong khi các nhà sản xuất khác đóng góp nguyên liệu cho thị trường khu vực và quốc tế. Người mua ở Mỹ không chỉ nên xem xét giá tiêu đề mà còn cả nước xuất xứ, khoảng cách vận chuyển, các biện pháp thương mại, năng lực của nhà cung cấp và tính liên tục của nguồn cung.

Xử lý kim loại silicon tại các cơ sở của Hoa Kỳ

Yêu cầu lưu trữ và xử lý phụ thuộc rất nhiều vào hình thức vật lý. Các miếng kim loại-silicon lớn có đặc tính bụi khác với bột silicon mịn. Sau khi vật liệu được nghiền, sàng lọc hoặc nghiền thành các hạt mịn, việc tạo bụi sẽ trở thành vấn đề cần cân nhắc-về an toàn quy trình và nghề nghiệp quan trọng hơn.

Các cơ sở nên giảm thiểu sự tích tụ bụi không cần thiết, duy trì các quy trình vệ sinh phù hợp và kiểm soát các nguồn bắt lửa ở những nơi có nguy cơ-bụi dễ cháy. Nên xem xét hướng dẫn về bụi-dễ cháy của OSHA đối với các hoạt động liên quan đến vật liệu dạng hạt đủ mịn.

Thực hành lưu trữ được đề xuất

• Giữ vật liệu khô ráo và tránh mưa và ngưng tụ.
• Lưu trữ túi trên các pallet phù hợp thay vì trực tiếp trên sàn ướt.
• Bảo vệ bao bì khỏi bị thủng và hư hỏng cơ học.
• Sử dụng hệ thống thông gió cục bộ nơi phát sinh bụi mịn.
• Làm sạch bụi tích tụ bằng các quy trình thích hợp để đánh giá mối nguy hiểm của cơ sở.
• Kiểm soát các hóa chất không tương thích và nguồn gây cháy một cách thích hợp.
• Xem lại SDS của nhà cung cấp hiện tại trước khi xử lý các loại không quen thuộc.

Tùy chọn đóng gói

Câu hỏi Mua sắm Môi trường

Đối với hoạt động mua sắm tập trung vào tính bền vững-, hãy hỏi nhà cung cấp cách tính toán mức tiêu thụ điện, lượng khí thải carbon và các biện pháp kiểm soát môi trường. Sự so sánh có ý nghĩa sẽ chỉ rõ liệu dấu chân được báo cáo chỉ bao gồm điện lò hay cả nguyên liệu thô, vận chuyển và các quy trình thượng nguồn khác.