Was Siliziummetall 98 in der Praxis bedeutet
Siliziummetall im 98 %-Bereich ist der metallurgische Grad, der normalerweise mit der Bezeichnung Si-553 beschrieben wird, wobei Eisen, Aluminium und Kalzium auf 0,5 %, 0,5 % bzw. 0,3 % begrenzt sind, wobei Silizium mindestens 98,5 % beträgt. Im Handel wird das Material oft einfach als 98-Silizium oder 98,5-Qualität bezeichnet. Es ist die Sorte mit der größten Produktionsmenge und der Basisrohstoff für die Organosiliciumindustrie, wo das Silizium zunächst in ein reaktives Zwischenprodukt umgewandelt und dann zu Silikonflüssigkeiten, Harzen und Elastomeren verarbeitet wird.
Warum Silikonöl für fortschrittliche Schmierstoffe geeignet ist
Silikonöl ist eine Polysiloxanflüssigkeit, deren Viskosität weitaus weniger temperaturempfindlich ist als die von Mineralöl. Diese einzelne Eigenschaft erklärt den größten Teil seiner Verwendung: Ein Schmierstoff, der seine Filmdicke über einen weiten Betriebsbereich beibehält, sorgt dafür, dass Lager und Dichtungen funktionieren, ohne dass zwischen Kaltstart und stationärem Betrieb ein Qualitätswechsel erfolgt. Dieselbe Flüssigkeit wird als Poliermittelträger, als flüssiges Federmedium und als dielektrische Flüssigkeit in elektrischen Geräten verwendet.
Das Material kann auch zu einer farblosen, transparenten Flüssigkeit verarbeitet und als wasserabweisende Behandlung auf Gebäudeoberflächen gesprüht werden, wobei die niedrige Oberflächenenergie des Siloxangerüsts dazu führt, dass Wasser abperlt und abfließt, anstatt in den Untergrund einzudringen. Bei all diesen Aufgaben wird von der Flüssigkeit erwartet, dass sie Oxidation widersteht und gegenüber den Oberflächen, mit denen sie in Berührung kommt, chemisch inert bleibt.
Von Industriesilizium bis hin zu Elektroniksilizium
Industrielles Silizium wird durch eine Reihe physikalischer und chemischer Schritte veredelt, zu denen typischerweise Zerkleinern, Beizen, Umschmelzen, Raffinieren und Kristallisieren gehören. Das gereinigte Produkt wird dann zu polykristallinem Silizium weitergeführt, dessen Kristallanordnung ungeordnet ist, und in eine Einkristallrichtung gezogen, um monokristallines Silizium zu ergeben. In jeder Stufe wird eine definierte Gruppe von Verunreinigungen entfernt: Beim Beizen werden metallische Einschlüsse an der Oberfläche angegriffen, einzelne Verunreinigungen werden erneut geschmolzen und durch Dichte und Dampfdruck verfeinert, und durch gerichtete Erstarrung werden sie in die letzte Fraktion zum Erstarren verworfen.
Aufgrund des hohen Schmelzpunkts und der stabilen Chemie des Elements vertragen Siliziumkomponenten Betriebstemperaturen von bis zu etwa 200 °C. Außerdem ist das Rohmaterial reichlich vorhanden, was die Herstellungskosten relativ niedrig hält. Diese beiden Faktoren erklären, warum Silizium andere Materialien in Gleichrichtern und Thyristorgleichrichtern verdrängt hat und warum monokristallines Silizium heute das Standardsubstrat für große integrierte Schaltkreise, diskrete elektronische Komponenten und Solarzellen ist. Die Nachfrage nach Industriesilizium aus dem optoelektronischen Sektor hat den Verbrauch Berichten zufolge um 20 bis 30 % pro Jahr erhöht, was schnell genug ist, um mit den traditionellen metallurgischen Absatzmärkten für die gleiche Ofenkapazität zu konkurrieren.
Standardqualitäten und Verunreinigungsgrenzen
Güteklassencodes basieren auf den maximalen Eisen-, Aluminium- und Kalziumgehalten, ausgedrückt in Zehntelprozent, und die folgenden Familien folgen GB/T 2881-2014, dem nationalen Standard für Siliziummetall.
| Grad | Si (min., %) | Fe (max., %) | Al (max., %) | Ca (max., %) |
|---|---|---|---|---|
| Si-1101 | 99.7 | 0.1 | 0.1 | 0.01 |
| Si-2202 | 99.5 | 0.2 | 0.2 | 0.02 |
| Si-3303 | 99.3 | 0.3 | 0.3 | 0.03 |
| Si-411 | 99.3 | 0.4 | 0.1 | 0.1 |
| Si-421 | 99.2 | 0.4 | 0.2 | 0.1 |
| Si-441 | 99.0 | 0.4 | 0.4 | 0.1 |
| Si-553 | 98.5 | 0.5 | 0.5 | 0.3 |
Die Sortenauswahl für die Organosiliciumchemie wird durch das Katalysatorsystem bestimmt und nicht allein durch die Reinheit des Siliciums. Sowohl Eisen als auch Aluminium stören die direkte Reaktion zwischen Silizium und einem organischen Halogenid. Daher geben Hersteller von Silikonzwischenprodukten in der Regel eine Qualität mit niedrigem -Eisen- und niedrigem -Aluminiumgehalt an, selbst wenn ein billigeres Material mit 98,5 % eine einfache chemische Prüfung bestehen würde. Die Standardgrößenfraktion für Ofenbeschickung beträgt 10–100 mm mit einem Mindestbereich von 90 %, und Brechverluste unterhalb dieses Bereichs sollten bei der Ausbeuteberechnung berücksichtigt werden.
Kaufnotizen für Siliziummetall 98
Drei Punkte entscheiden darüber, ob eine 98-Silizium-Ladung die erwartete Leistung erbringt. Erstens der tatsächliche Kalziumgehalt, da Kalzium das Schlackenverhalten und die Menge an Material, das in Form von Feinanteilen verloren geht, stark beeinflusst. Zweitens die Siebanalyse bei der Ankunft, da es bei Losen, die als 10-100 mm verkauft werden, immer noch schwierig sein kann, sie in Rechnung zu stellen, wenn sie einen hohen Anteil an Untermaß enthalten. Drittens Feuchtigkeit, die von der Lagerung ferngehalten werden muss, da feuchtes Siliziummetall an der Oberfläche oxidiert und Sauerstoff in die Schmelze einbringt. Güten außerhalb der Standardtabelle und nicht standardmäßige Größenfraktionen werden normalerweise auf Bestellung hergestellt und nicht auf Lager gehalten.
Häufig gestellte Fragen
Q:Worauf bezieht sich der Begriff Siliziummetall 98?
A: Ein Silizium in metallurgischer Qualität im Bereich von 98 %, normalerweise als Si-553 mit mindestens 98,5 % Silizium und begrenztem Eisen-, Aluminium- und Kalziumgehalt von 0,5 %, 0,5 % und 0,3 %.
Q:Warum wird Silikonöl in modernen Schmiermitteln verwendet?
A: Seine Viskosität ändert sich kaum mit der Temperatur, sodass die Filmdicke über einen weiten Betriebsbereich beibehalten wird, ohne dass zu einem anderen Viskositätsgrad gewechselt werden muss.
Q:Welche weiteren Aufgaben erfüllt Silikonöl?
A: Es wird als Poliermittelträger, flüssiges Federmedium und dielektrische Flüssigkeit verwendet und kann als transparente Imprägnierbehandlung auf Gebäudeoberflächen gesprüht werden.
Q:Wie wird industrielles Silizium zu Material in Elektronikqualität gereinigt?
A: Durch Zerkleinern, Beizen, Umschmelzen, Raffinieren und Kristallisieren, gefolgt von der Umwandlung in polykristallines Silizium und dem gerichteten Ziehen in monokristallines Silizium.
Q:Warum vertragen Siliziumgeräte Temperaturen bis etwa 200 Grad C?
A: Silizium hat einen hohen Schmelzpunkt und eine gute chemische Stabilität und ist reichlich vorhanden, wodurch auch die Herstellungskosten relativ niedrig bleiben.
Q:Welche Qualität sollte für Silikonzwischenprodukte gewählt werden?
A: Eine Qualität mit niedrigem-Eisen- und niedrigem-Aluminiumgehalt, da Eisen und Aluminium die direkte Reaktion zwischen Silizium und dem organischen Halogenid stören.