Silikónový kov v hliníkových zliatinách a odlievaní

Jeden z najuznávanejšíchpoužitie kremíkového kovuje výroba hliníkových zliatin. Kremík sa pridáva do hliníka, pretože mení správanie zliatiny pri tuhnutí, zlepšuje tekutosť odlievania a môže prispieť k požadovaným mechanickým vlastnostiam a vlastnostiam opotrebenia, keď je správne kontrolované úplné zloženie zliatiny a tepelné spracovanie.

V hliníkových-zliatinách na odlievanie kremíka kremík mení mikroštruktúru vytváraním fáz obsahujúcich kremík-v hliníkovej matrici. Presná morfológia závisí od koncentrácie kremíka, rýchlosti ochladzovania, legujúcich prvkov a následnej úpravy alebo tepelného spracovania. Jemná a dobre{4}}kontrolovaná mikroštruktúra môže poskytnúť inú rovnováhu tekutosti, pevnosti, ťažnosti a odolnosti proti opotrebovaniu ako hrubá silikónová štruktúra.

Tieto rady sú skôr praktickými technickými radmi než univerzálnymi špecifikáciami. Jednotlivé normy zliatin by sa mali vždy pred výrobou skontrolovať.

Prečo kremík zlepšuje zlievateľnosť

Zvýšenie obsahu kremíka vo vhodnom zliatinovom systéme môže zlepšiť schopnosť roztaveného hliníka vyplniť zložité geometrie formy. To je jeden z dôvodov, prečo sa zliatiny Al-Si široko používajú na odlievané súčasti s tenkými časťami alebo komplikovanými tvarmi.

Vyšší kremík však nie je automaticky lepší. Nadmerné alebo nedostatočne kontrolované kremíkové fázy môžu znížiť ťažnosť a ovplyvniť únavové správanie. Morfológia, veľkosť a distribúcia častíc kremíka môžu byť rovnako dôležité ako celkové percento kremíka.

Interakcia s horčíkom a meďou

horčíkameďmôže podstatne zmeniť správanie zliatin Al-Si. Horčík môže vo vhodných systémoch umožniť precipitačné vytvrdzovanie, zatiaľ čo meď môže zvýšiť pevnosť, ale môže tiež ovplyvniť korózne správanie a ťažnosť.

Pre inžinierov, ktorí nakupujú kremíkový kov, to znamená, že požadovaná surovina by sa mala posudzovať podľa konečného receptu zliatiny, a nie ako izolovaná surovina.

Kremíkový kov ako surovina pre silikóny, silány a solárne prekurzory

Druhá hlavná skupinaaplikácie silikónového kovuje chemická výroba. Kov kremíka môže slúžiť ako surovina na výrobu chemikálií obsahujúcich kremík- vrátane medziproduktov používaných v silikónovom priemysle.

Od silikónového kovu po silikónové chemikálie

Priemyselná silikónová chémia bežne začína reakciou kremíkového kovu s vhodnými organickými zlúčeninami alebo zlúčeninami obsahujúcimi halogén- za kontrolovaných katalytických podmienok. Napríklad pri výrobe metylchlórsilánov kremík reaguje s metylchloridom v priamom procese za vzniku chlórsilánových medziproduktov, ktoré možno následne hydrolyzovať a spracovať na silikónové polyméry a iné produkty.

Tieto nadväzujúce materiály zahŕňajúsilikónové oleje, silikónové kaučuky, tmely, nátery a elastomérne výrobky. Požadovaná špecifikácia kremíkového-kovu závisí od procesu výrobcu, katalyzátorového systému a tolerancie nečistôt.

Pre kupujúcich chemikálií preto kľúčovou otázkou nie je jednoducho „Je kremík 99 %?“ ale skôr "Ktoré prvky nečistôt zasahujú do nášho reakčného alebo katalytického systému a v akej koncentrácii?"

Silikónový kov vs Polysilikón

Kremíkový kov by sa preto nemal uvádzať na trh ako priama náhrada za polysilikón. Zaberajú rôzne miesta v hodnotovom reťazci kremíka a vyžadujú rôzne úrovne čistenia.

Silikónový kov pre solárne{0}}dodávacie reťazce

Vo fotovoltaickej výrobe môže kremíkový kov slúžiť ako vstupná surovina pre procesy, ktoré v konečnom dôsledku produkujú kremík oveľa vyššej{0}}čistoty. Materiál sa následne zušľachťuje pomocou ďalších krokov chemického alebo metalurgického čistenia.

Toto rozlíšenie je dôležité pre obstarávacie tímy. Výrobca solárneho-materiálu môže vyžadovať kremíkový kov s prísnejšou kontrolou špecifických kovových alebo prchavých nečistôt, aj keď je konečný produkt vzdialený od pôvodnej suroviny niekoľko krokov čistenia.

Kremíkový kov pri výrobe ocele, kontrole liatiny a chemickej redukcii

Hoci je kremíkový kov užšie spojený s hliníkom a chemickým priemyslom, má tiež dôležité metalurgické aplikácie. Kremík môže pôsobiť ako adezoxidačný a zliatinový-prvok na úpravupri výrobe ocele a môže ovplyvniť štruktúru liatiny.

Kremík vo výrobe ocele

Kremík reaguje s rozpusteným kyslíkom a môže sa preto podieľať na dezoxidácii ocele. Pri komerčnej výrobe ocele však kremíkový kov nie je nevyhnutne najekonomickejším nosičom kremíka pre každú operáciu.Ferosiliconje široko používaný, pretože kombinuje kremík so železom a je dostupný vo viacerých druhoch určených špeciálne na výrobu ocele.

Kremíkový kov sa stáva relevantnejším, keď výrobca potrebuje vysoký{0}}prídavok kremíka bez toho, aby pridával toľko dodatočného železa, alebo keď špecifická chemická rovnováha umožňuje priame pridávanie kremíka.

Štruktúra kremíka a liatiny

V liatine je kremík hlavným prvkom ovplyvňujúcim grafitizáciu. Zvýšenie množstva kremíka v rámci vhodnej chémie môže podporiť tvorbu grafitu a znížiť tendenciu k tvorbe karbidu, hoci konečná štruktúra závisí od uhlíkového ekvivalentu, rýchlosti chladenia, očkovania, legujúcich prísad a hrúbky prierezu.

Z tohto dôvodu by zlieváreň nemala určovať dávkovanie kremíka nezávisle od uhlíka. Praktický systém{1}}riadenia procesov zohľadňuje vzťah medziuhlík, kremík, mangán, síra, horčík a očkovanie.

Teplota a postupnosť pridávania

Vhodný bod pridávania závisí od pece a procesu odlievania. Silikónové-materiály sa môžu pridávať počas vsádzania pece, počas presunu alebo počas konečného spracovania v závislosti od cieľového zloženia.

Na účely riadenia výroby by mal technický tím definovať požadovaný konečný Si namiesto používania pevného pravidla kilogram-na{1}}tonu pre každé teplo. Požadovaný prídavok možno odhadnúť z požadovanej zmeny koncentrácie kremíka a očakávanej výťažnosti zvoleného prídavného materiálu.

Kremík ako chemické redukčné činidlo

Kremík sa môže podieľať aj ako redukčné činidlo na-metalurgických reakciách pri vysokých teplotách. Jeho silná afinita ku kyslíku umožňuje kremíku redukovať vybrané oxidy kovov za vhodných termodynamických podmienok, čím vznikajú oxidy kremíka a redukovaný kov alebo medziprodukt.

Takéto reakcie sa používajú pri výrobe určitých medziproduktov-obsahujúcich kremík, silicídov a špeciálnych materiálov. Vhodná stechiometria závisí od oxidového systému, teploty, atmosféry a požadovanej fázy produktu.

Špecifikácie, fyzikálne vlastnosti, testovanie a triedy

Najužitočnejšiešpecifikácia kremíkového kovukombinuje chemické zloženie s fyzikálnymi vlastnosťami. Materiál obsahujúci 99 % kremíka sa môže stále správať odlišne od iného 99 % produktu, ak sa veľkosť častíc, povrchová oxidácia, vlhkosť, Fe, Al, Ca alebo množstvo stopových -prvkov líšia.

Na veľkosti častíc záleží

Odporúčané metódy testovania

• XRF:užitočné pri rutinnom skríningu prvkov.
• ICP-OES:užitočné pre viacprvkovú chemickú analýzu, ak sú správne overené.
• Sitová analýza:vhodné pre bežné drvené produkty-veľkosti.
• Laserová difrakcia:užitočné pre jemné prášky tam, kde je to vhodné.
• Analýza kyslíka:relevantné tam, kde povrchová oxidácia alebo kontaminácia kyslíkom ovplyvňuje aplikáciu.
• Testovanie vlhkosti:užitočné na potvrdenie prepravných a skladovacích podmienok.

Dynamika trhu, manipulácia a bezpečnosť, životné prostredie a úvahy o zásobovaní

Trh prekremíkový kovje ovplyvnená výrobou hliníka, dopytom po chemikáliách po silikóne, dodávateľskými reťazcami súvisiacimi so solárnou energiou-, cenami energie a regionálnymi výrobnými podmienkami. Keďže výrobný proces je náročný na elektrinu-, zmeny v dostupnosti energie a nákladoch na elektrinu môžu mať priamy vplyv na ekonomiku výroby.

Čína zostáva hlavným zdrojom globálnych dodávok kremíkového-kovu, zatiaľ čo iní výrobcovia prispievajú materiálom na regionálne a medzinárodné trhy. Kupujúci v USA by mali zvážiť nielen hlavnú cenu, ale aj krajinu pôvodu, prepravnú vzdialenosť, obchodné opatrenia, kapacitu dodávateľa a kontinuitu dodávok.

Manipulácia so silikónovým kovom v zariadeniach v USA

Požiadavky na skladovanie a manipuláciu vo veľkej miere závisia od fyzickej formy. Veľké kusy kremíka-majú iné prachové charakteristiky ako jemný kremíkový prášok. Keď je materiál rozdrvený, preosievaný alebo rozomletý na jemné častice, tvorba prachu sa stáva dôležitejším aspektom bezpečnosti práce a procesu-.

Zariadenia by mali minimalizovať zbytočné hromadenie prachu, udržiavať vhodné postupy údržby a kontrolovať zdroje vznietenia tam, kde je relevantné nebezpečenstvo horľavého-pracha. Pokyny OSHA týkajúce sa horľavého-pracha by sa mali zvážiť pri operáciách s dostatočne jemnými časticami.

Odporúčané postupy skladovania

• Udržujte materiál v suchu a chráňte ho pred dažďom a kondenzáciou.
• Skladujte vrecia na vhodných paletách a nie priamo na mokrej podlahe.
• Chráňte obal pred prepichnutím a mechanickým poškodením.
• Tam, kde sa tvorí jemný prach, použite miestne odsávacie vetranie.
• Vyčistite nahromadený prach pomocou postupov vhodných na posúdenie nebezpečnosti zariadenia.
• Udržujte nekompatibilné chemikálie a zdroje vznietenia vhodne pod kontrolou.
• Pred manipuláciou s neznámymi triedami si prečítajte KBÚ aktuálneho dodávateľa.

Možnosti balenia

Otázky týkajúce sa environmentálneho obstarávania

V prípade obstarávania-zameraného na udržateľnosť sa opýtajte dodávateľa, ako sa vypočítava jeho spotreba elektrickej energie, uhlíková stopa a environmentálne kontroly. Zmysluplné porovnanie by malo špecifikovať, či vykazovaná stopa zahŕňa iba elektrickú energiu z pecí alebo aj suroviny, dopravu a iné procesy v procese výroby.