Metalni silicij u aluminijskim legurama i lijevanju

Jedan od najuglednijihupotrebe metala silicijaje proizvodnja aluminijskih legura. Silicij se dodaje aluminiju jer mijenja ponašanje legure pri skrućivanju, poboljšava fluidnost lijevanja i može pridonijeti poželjnim mehaničkim karakteristikama i karakteristikama trošenja kada se kompletan sastav legure i toplinska obrada pravilno kontroliraju.

U aluminij-silicijskim legurama za lijevanje, silicij mijenja mikrostrukturu formiranjem faza koje-sadrže silicij unutar aluminijske matrice. Točna morfologija ovisi o koncentraciji silicija, brzini hlađenja, legirajućim elementima i naknadnoj modifikaciji ili toplinskoj obradi. Fina i dobro-kontrolirana mikrostruktura može pružiti drugačiju ravnotežu fluidnosti, čvrstoće, rastezljivosti i otpornosti na trošenje od grube silikonske strukture.

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

Zašto silicij poboljšava sposobnost lijevanja

Povećanje silicija unutar odgovarajućeg sustava legura može poboljšati sposobnost rastaljenog aluminija da ispuni složene geometrije kalupa. To je jedan od razloga zašto se legure Al-Si široko koriste za lijevane komponente s tankim presjecima ili kompliciranim oblicima.

Međutim, više silicija nije automatski bolje. Prekomjerne ili loše kontrolirane silicijeve faze mogu smanjiti duktilnost i utjecati na ponašanje pri zamoru. Morfologija, veličina i raspodjela čestica silicija mogu biti jednako važni kao i ukupni postotak silicija.

Interakcija s magnezijem i bakrom

Magnezijibakarmože značajno promijeniti ponašanje Al-Si legura. Magnezij može omogućiti precipitacijsko otvrdnjavanje u odgovarajućim sustavima, dok bakar može povećati čvrstoću, ali također može utjecati na korozijsko ponašanje i duktilnost.

Za inženjere koji kupuju metalni silicij, to znači da bi potrebnu sirovinu trebalo procijeniti u odnosu na konačni recept legure, a ne tretirati je kao izoliranu sirovinu.

Metalni silicij kao sirovina za silikone, silane i solarne prekursore

Druga velika skupinaprimjene metala silicijaje kemijska proizvodnja. Metalni silicij može poslužiti kao sirovina za proizvodnju kemikalija-koje sadrže silicij, uključujući intermedijere koji se koriste u industriji silikona.

Od metalnog silicija do silikonskih kemikalija

Industrijska kemija silikona obično počinje reakcijom metalnog silicija s odgovarajućim organskim spojevima ili spojevima koji-sadrže halogen pod kontroliranim katalitičkim uvjetima. U proizvodnji metilklorosilana, na primjer, silicij reagira s metil kloridom u izravnom procesu da bi proizveo međuprodukte klorosilana koji se kasnije mogu hidrolizirati i preraditi u silikonske polimere i druge proizvode.

Ovi nizvodni materijali uključujusilikonska ulja, silikonske gume, brtvila, premazi i elastomerni proizvodi. Potrebna specifikacija metala-silicija ovisi o proizvodnom procesu, sustavu katalizatora i toleranciji na nečistoće.

Za kupce kemikalija ključno pitanje stoga nije jednostavno "Je li silicij 99%?" nego "Koji elementi nečistoće ometaju našu reakciju ili sustav katalizatora i u kojoj koncentraciji?"

Metalni silicij protiv polisilicija

Metalni silicij se stoga ne bi trebao stavljati na tržište kao izravna zamjena za polisilicij. Zauzimaju različite točke u lancu vrijednosti silicija i zahtijevaju različite razine pročišćavanja.

Metalni silicij za-lance opskrbe vezane uz solarnu energiju

U fotonaponskoj proizvodnji metalni silicij može poslužiti kao ulazna sirovina za procese koji u konačnici proizvode silicij puno veće-čistoće. Materijal se zatim pročišćava dodatnim kemijskim ili metalurškim koracima pročišćavanja.

Ova je razlika važna za timove za nabavu. Proizvođač solarnog-materijala može zahtijevati metalni silicij sa strožom kontrolom specifičnih metalnih ili hlapljivih nečistoća iako je konačni proizvod nekoliko koraka pročišćavanja udaljen od izvorne sirovine.

Metalni silicij u proizvodnji čelika, kontrola lijevanog željeza i kemijska redukcija

Iako je metalni silicij uže povezan s aluminijskom i kemijskom industrijom, također ima važnu metaluršku primjenu. Silicij može djelovati kaoelement za deoksidaciju i-prilagođavanje legureu proizvodnji čelika i može utjecati na strukturu lijevanog željeza.

Silicij u proizvodnji čelika

Silicij reagira s otopljenim kisikom i stoga može sudjelovati u deoksidaciji čelika. U komercijalnoj proizvodnji čelika, međutim, metalni silicij nije nužno najekonomičniji nosač silicija za svaku operaciju.ferosilicijnaširoko se koristi jer kombinira silicij sa željezom i dostupan je u više stupnjeva dizajniranih posebno za proizvodnju čelika.

Metalni silicij postaje relevantniji kada proizvođač treba visok-dodatak silicija bez uvođenja toliko dodatnog željeza ili kada specifična kemijska ravnoteža daje prednost izravnom dodavanju silicija.

Struktura silicija i lijevanog željeza

U lijevanom željezu silicij je glavni element koji utječe na grafitizaciju. Povećanje količine silicija unutar odgovarajuće kemije može pospješiti stvaranje grafita i smanjiti tendenciju stvaranja karbida, iako konačna struktura ovisi o ekvivalentu ugljika, brzini hlađenja, inokulaciji, dodacima legure i debljini presjeka.

Iz tog razloga ljevaonica ne bi trebala određivati ​​dozu silicija neovisno o ugljiku. Praktični sustav-kontrole procesa razmatra odnos izmeđuugljik, silicij, mangan, sumpor, magnezij i tretman inokulacije.

Temperatura i redoslijed dodavanja

Odgovarajuća točka dodavanja ovisi o peći i postupku lijevanja. Materijali koji-sadrže silicij mogu se dodati tijekom punjenja peći, tijekom prijenosa ili tijekom završne obrade, ovisno o ciljanom sastavu.

Za kontrolu proizvodnje, inženjerski tim trebao bi definirati potrebni konačni Si umjesto korištenja fiksnog pravila kilogram-po-toni za svako zagrijavanje. Potreban dodatak može se procijeniti iz željene promjene u koncentraciji silicija i očekivanog oporavka odabranog dodatka.

Silicij kao kemijski reducent

Silicij također može sudjelovati kao redukcijsko sredstvo u visoko{0}}temperaturnim metalurškim reakcijama. Njegov jak afinitet prema kisiku omogućuje siliciju redukciju odabranih metalnih oksida pod odgovarajućim termodinamičkim uvjetima, proizvodeći silicijeve okside i reducirani metal ili intermedijer.

Takve se reakcije koriste u proizvodnji određenih međuproizvoda-koji sadrže silicij, silicida i posebnih materijala. Odgovarajuća stehiometrija ovisi o oksidnom sustavu, temperaturi, atmosferi i željenoj fazi proizvoda.

Specifikacije, fizička svojstva, testiranje i ocjene

Najkorisnijispecifikacija metala silicijakombinira kemijski sastav s fizičkim karakteristikama. Materijal koji sadrži 99% silicija ipak se može ponašati drugačije od drugog 99% proizvoda ako se razlikuju veličina čestica, površinska oksidacija, vlaga, Fe, Al, Ca ili -elementi u tragovima.

Veličina čestica je važna

Preporučene metode testiranja

• XRF:koristan za rutinski elementarni pregled.
• ICP-OES:korisno za kemijsku analizu više{0}}elemenata kada je ispravno validirano.
• Analiza sita:prikladno za konvencionalne zdrobljene-proizvode.
• Laserska difrakcija:korisno za fine pudere gdje je primjenjivo.
• Analiza kisika:relevantno kada površinska oksidacija ili onečišćenje kisikom utječu na primjenu.
• Ispitivanje vlage:korisno za potvrdu uvjeta otpreme i skladištenja.

Dinamika tržišta, rukovanje i sigurnost, okoliš i opskrba

Tržište zasilicijski metalpod utjecajem je proizvodnje aluminija, kemijske potražnje za silikonom, lanaca opskrbe-povezanih sa solarnom energijom, cijena energije i regionalnih proizvodnih uvjeta. Budući da je proizvodni proces-električno intenzivan, promjene u dostupnosti električne energije i troškovima električne energije mogu imati izravan učinak na ekonomiju proizvodnje.

Kina je i dalje glavni izvor globalne opskrbe metalom-silicija, dok drugi proizvođači doprinose materijalom regionalnim i međunarodnim tržištima. Kupci iz SAD-a trebali bi uzeti u obzir ne samo ukupnu cijenu, već i zemlju podrijetla, udaljenost dostave, trgovinske mjere, kapacitet dobavljača i kontinuitet opskrbe.

Rukovanje metalnim silicijem u pogonima u SAD-u

Zahtjevi skladištenja i rukovanja uvelike ovise o fizičkom obliku. Veliki komadi-metala od silicija imaju drugačija svojstva prašine od finog praha silicija. Nakon što se materijal zdrobi, prosije ili samelje u fine čestice, stvaranje prašine postaje važnije pitanje sigurnosti na radu i procesa-.

Objekti bi trebali smanjiti nepotrebno nakupljanje prašine, održavati odgovarajuće postupke održavanja i kontrolirati izvore paljenja tamo gdje su opasnosti od zapaljive-prašine relevantne. OSHA-ove smjernice o zapaljivoj-prašini treba uzeti u obzir za radnje koje uključuju dovoljno fini čestični materijal.

Preporučene prakse skladištenja

• Držite materijal suhim i zaštićenim od kiše i kondenzacije.
• Čuvajte vrećice na odgovarajućim paletama, a ne izravno na mokrim podovima.
• Zaštitite ambalažu od bušenja i mehaničkih oštećenja.
• Koristite lokalnu ispušnu ventilaciju gdje se stvara fina prašina.
• Očistite nakupljenu prašinu koristeći postupke prikladne za procjenu opasnosti u objektu.
• Držite nekompatibilne kemikalije i izvore paljenja pod odgovarajućom kontrolom.
• Pregledajte trenutni SDS dobavljača prije rukovanja s nepoznatim ocjenama.

Mogućnosti pakiranja

Pitanja ekološke nabave

Za nabavu-usmjerenu na održivost, pitajte dobavljača kako se izračunava njegova potrošnja električne energije, ugljični otisak i kontrola okoliša. Svrsishodna usporedba treba odrediti uključuje li prijavljeni otisak samo električnu energiju iz peći ili i sirovine, transport i druge uzvodne procese.