پودر سیلیکون فلزی با خلوص بالا: درجه ها، اندازه های مش و ترکیب شیمیایی

پودر سیلیکون فلز چیست؟

پودر سیلیکون فلزی که به آن پودر سیلیکون صنعتی یا پودر سیلیکون کریستالی نیز می گویند، پودری است که از سیلیکون صنعتی تولید می شود. سیلیکون صنعتی خود درجه متالورژیکی عنصر است که با احیای کوارتز در یک کوره الکتریکی ساخته می شود و پودر از آسیاب کردن آن ماده به یک نوار مشبک مشخص به دست می آید. جزء اصلی پودر سیلیکون است، بنابراین رفتار آن از عنصر پیروی می کند: سخت، از نظر شیمیایی در دمای اتاق پایدار است، و ویژگی نیمه هادی دارد که سیلیکون را به ماده پایه صنعت الکترونیک تبدیل می کند.

سیلیکون صنعتی عمدتاً به عنوان یک افزودنی برای آلیاژهای غیر آهنی استفاده می شود. همچنین به عنوان یک عامل آلیاژی سخت برای فولاد سیلیکونی و به عنوان یک اکسید کننده برای گریدهای فولادی خاص و مذاب های آلیاژ غیر آهنی عمل می کند. پس از پردازش بیشتر، همان ماده پایه را می توان برای استفاده الکترونیکی به داخل سیلیکون تک کریستال کشید، به همین دلیل است که سطح ناخالصی پودر در وهله اول به شدت کنترل می شود.

پودر سیلیکون فلزی بر اساس محتوای سه ناخالصی اصلی آهن، آلومینیوم و کلسیم درجه بندی می شود. مجموع ناخالصی کمتر به معنای اتلاف سیلیکون کمتر در مذاب، سرباره کمتر و بازیافت قابل پیش بینی افزودنی سیلیکون است، چیزی که کارخانه فولاد یا آلومینیوم به جای سفارش دادن سیلیکون صرفاً وقتی یک درجه را مشخص می کند، خریداری می کند.

نمرات و ترکیب شیمیایی

جدول سری تجزیه و تحلیل مورد استفاده برای پودر سیلیکون فلز را نشان می دهد. هر گرید به عنوان حداقل محتوای سیلیکون با حداکثر آهن، آلومینیوم و کلسیم ذکر شده است و مقادیر بر حسب درصد وزنی پودر تحویل داده شده بیان می شود.

درجه، حداقل Si	Si، درصد دقیقه	آهن، درصد حداکثر	Al، درصد حداکثر	کلسیم، درصد حداکثر
Si 99.6	99.6	0.2	0.15	0.05
Si 99.2	99.2	0.4	0.2	0.1
Si 99.0	99.0	0.4	0.4	0.2
Si 98.5	98.5	0.5	0.5	0.3
Si 98.0	98.0	0.6	0.5	0.3
درجه پایین	95 تا 97	محتوای ناخالصی کل حداکثر 3.0 درصد

رقم سیلیکون یک حداقل و ارقام ناخالصی حداکثر است، بنابراین دسته ای که 99.7 درصد سیلیکون با آهن، آلومینیوم و کلسیم کمتر از حد درجه سفارش داده شده آنالیز می شود، ماده قابل قبولی است تا درجه متفاوت. آزمایش به ازای هر لات انجام می شود و در گواهی آنالیز گزارش می شود، که سندی است که برای رهاسازی پودر در تولید استفاده می شود.

اندازه مش و توزیع ذرات

اندازه ذرات به صورت مش ذکر شده است و متناسب با روشی که پودر به فرآیند وارد می شود انتخاب می شود. بخش‌های درشت‌تر آزادانه جریان می‌یابند و به راحتی وزن می‌شوند، در حالی که قطعات ریزتر سریع‌تر پراکنده می‌شوند و در جایی که سطح بالایی نیاز است استفاده می‌شوند. پودر سیلیکون شیمیایی در نوارهای مش زیر موجود است:

Si 20-100 مش

Si 30-120 mesh

Si 40-160 مش

Si 100-200 مش

Si 45-325 mesh

Si 50-500 mesh

پودر سیلیکون نسوز در برش های ظریف تر، از مش 150 تا مش 600 عرضه می شود و از همان سری آنالیز جدول بالا استفاده می کند. پودر درجه پایین در مش 200 و مش 325 با محتوای سیلیکون بین 95 تا 97 درصد ارائه می شود. یک نوار مش پنجره غربالگری را توصیف می‌کند و نه یک اندازه ذره، بنابراین توزیع اندازه ذرات یک قطعه تحویل‌شده باید از گزارش غربالگری خوانده شود نه اینکه فقط از عدد مش استنتاج شود.

کاربرد در فولادسازی، آلومینیوم و صنعت الکترونیک

به عنوان یک اکسید کننده، سیلیکون با اکسیژن محلول در حمام فولاد ترکیب می شود و محصول واکنش مذاب را با سرباره ترک می کند که باعث کاهش محتوای اکسیژن و بهبود پاکیزگی می شود. به عنوان یک عامل آلیاژی، استحکام و مقاومت الکتریکی را در فولاد سیلیکونی افزایش می‌دهد، محصول مسطحی که برای لایه‌بندی ترانسفورماتور و موتور استفاده می‌شود، جایی که محتوای سیلیکون در یک نوار باریک کنترل می‌شود.

در متالورژی غیرآهنی، آلیاژهای سیلیکون آلومینیوم پودر را به عنوان منبع سیلیکون می گیرند و پودر ریز به سرعت در مذاب آلومینیوم حل می شود. از همین ماده در مخلوط های نسوز استفاده می شود، جایی که پودر سیلیکون ریز چگالی بسته بندی پوشش را بهبود می بخشد و در واکنش های دمای بالا که از سطح آجر محافظت می کند، شرکت می کند.

درجه خلوص در مسیر الکترونیکی مهم است، جایی که مواد پایه تصفیه می شود و سپس به سیلیکون تک کریستالی برای ویفر کشیده می شود. این مسیر مواد شیمیایی کاملاً تعریف شده را مصرف می کند، اما این نکته کلی را نشان می دهد که خلوص سیلیکون یک ویژگی با پیامدهای فرآیند واقعی است نه یک برچسب بازاریابی.

بسته بندی، ذخیره سازی و کنترل کیفیت

پودر سیلیکون فلزی در کیسه‌ها یا درام‌های مقاوم در برابر رطوبت بسته‌بندی می‌شود تا مواد در حمل و نقل خشک بمانند، زیرا پودر مرطوب می‌تواند گاز تولید کند که در حمام داغ شارژ شود و همچنین می‌تواند توده‌هایی را تشکیل دهد که دیگر به طور یکنواخت تغذیه نمی‌شوند. ذخیره سازی در زیر پوشش، به دور از آب ایستاده و با کیسه های دور از کف، از نوار توری به اندازه مواد شیمیایی محافظت می کند، زیرا کسر ریز قسمتی است که ابتدا با رطوبت واکنش می دهد.

کنترل کیفیت بر اساس تجزیه و تحلیل شیمیایی زیادی برای سیلیکون، آهن، آلومینیوم و کلسیم همراه با غربالگری برای تایید نوار مش است. از آنجایی که نمرات فقط در سطح همان سه ناخالصی متفاوت است، یک بررسی دسته‌ای که یکی از آنها را نادیده می‌گیرد می‌تواند موادی را آزاد کند که رفتار کاملاً متفاوتی در مذاب دارند، بنابراین هر سه در گواهی گزارش می‌شوند.

سوالات متداول: پودر سیلیکون فلزی درجات و موارد استفاده

س: آیا پودر سیلیکون فلزی همان پودر سیلیکون صنعتی است؟
بله. پودر سیلیکون صنعتی، پودر سیلیکون فلز و پودر سیلیکون کریستالی به همان محصول اطلاق می شود که از سیلیکون صنعتی آسیاب شده و بر اساس محتوای آهن، آلومینیوم و کلسیم درجه بندی می شود.

س: نمرات چگونه تعریف می شوند؟
هر گرید حداقل مقدار سیلیکون را با حداکثر آهن، آلومینیوم و کلسیم، از Si 99.6 در بالای محدوده تا درجه پایین 95 تا 97 درصد سیلیکون با محتوای ناخالصی کل حداکثر 3.0 درصد تعیین می کند.

س: کدام اندازه های مش موجود است؟
پودر سیلیکون شیمیایی در باندهای مش 20-100 تا مش 50-500، پودر سیلیکون نسوز از مش 150 تا مش 600 و پودر درجه پایین با مش 200 و مش 325 عرضه می شود.

س: کاربرد اصلی پودر در فولادسازی چیست؟
این ماده به عنوان یک اکسید کننده برای گریدهای فولادی خاص و مذاب های غیر آهنی و به عنوان یک عامل آلیاژی برای فولاد سیلیکونی عمل می کند، جایی که افزودن سیلیکون باعث افزایش استحکام و مقاومت الکتریکی می شود.

س: آیا پودر خواص نیمه هادی دارد؟
سیلیکون یک عنصر نیمه هادی است و پودر رفتار عنصر پایه را دارد، اما مواد درجه الکترونیکی به شیمی بسیار محکم تری نیاز دارند و از طریق یک مسیر تصفیه جداگانه تولید می شوند.

س: لات تحویلی چگونه بررسی می شود؟
در مقابل گواهی لات تجزیه و تحلیل برای سیلیکون، آهن، آلومینیوم و کلسیم به علاوه یک گزارش غربالگری برای نوار مش، با بسته بندی بررسی شده برای آسیب رطوبت.