الأداء الأساسي وحدود التطبيقمعدن السيليكون(سي أكبر من أو يساوي 98%) يتم تحديدها من خلال نقائها. الحديد (Fe)، والألمنيوم (Al)، والكالسيوم (Ca) هي الشوائب الرئيسية، ويؤثر محتواها بشكل مباشر على كفاءة إزالة الأكسدة، وتأثير صناعة السبائك، وجودة المنتج النهائي للسيليكون المعدني. يعد التحكم الدقيق في محتوى الشوائب أمرًا ضروريًا لضمان الملاءمة للتطبيقات-الراقية.
الخصائص الأساسية والحدود القياسية لشوائب الحديد والألمنيوم والكالسيوم في معدن السيليكون
| درجة | حد محتوى الحديد | الحد الأقصى للمحتوى | حد محتوى الكالسيوم | إجمالي محتوى الشوائب | سيناريوهات التطبيق الأساسية |
| 553# | أقل من أو يساوي 0.5% | أقل من أو يساوي 0.4% | أقل من أو يساوي 0.3% | أقل من أو يساوي 1.3% | سبائك الألومنيوم المشتركة، وإزالة الأكسدة في صناعة الصلب |
| 441# | أقل من أو يساوي 0.4% | أقل من أو يساوي 0.4% | أقل من أو يساوي 0.1% | أقل من أو يساوي 0.9% | سبائك ألومنيوم -عالية الجودة، وصب دقيق |
| 3303# | أقل من أو يساوي 0.3% | أقل من أو يساوي 0.3% | أقل من أو يساوي 0.03% | أقل من أو يساوي 0.63% | البولي سيليكون الضوئية، وأشباه الموصلات |
| 2202# (درجة ممتازة) | أقل من أو يساوي 0.2% | أقل من أو يساوي 0.2% | أقل من أو يساوي 0.02% | أقل من أو يساوي 0.42% | مواد من السيليكون-من الدرجة الإلكترونية، وسبائك خاصة |
ملحوظة:يشكل Fe وAl بسهولة مركبات صلبة وهشة (مثل AlSi₃ وFeSi₂)، بينما يتفاعل Ca بسهولة مع الأكسجين والكبريت لتكوين شوائب ذات نقطة انصهار منخفضة--. جميع الشوائب الثلاثة تقلل من نقاء واستقرار أداء السيليكون المعدني مع زيادة المحتوى.
التأثير الكمي على الأداء والتطبيقات
تأثير الحديد
الخواص الميكانيكية:
قد يؤدي المحتوى العالي من الحديد إلى تقليل القوة الميكانيكية والصلابة لمعدن السيليكون ويجعل من السهل تشويهه.
تفاعل الأكسدة:
يتأكسد الحديد بسهولة في معدن السيليكون لتكوين أكسيد الحديد، مما يؤثر على اختزال السيليكون ويقلل من تأثير إزالة الأكسدة.
تأثير نقطة الانصهار:
إن وجود الحديد قد يقلل من درجة انصهار معدن السيليكون ويؤثر على سلوكه أثناء عملية الصهر.
تأثير الألمنيوم
أداء الصهر:
سوف يتفاعل الألومنيوم مع السيليكون لتكوين سيليسيد الألومنيوم، مما يؤثر على قدرة الاختزال والاستقرار الكيميائي لمعدن السيليكون.
تفاعل الأكسدة:
من السهل أيضًا أكسدة الألومنيوم ويمكن أن يشكل أكسيد الألومنيوم عند درجة حرارة عالية، مما يؤثر على نقاء وأداء التخفيض لمعدن السيليكون.
تأثير الكالسيوم
تقليل نشاط العامل:
يمكن للكالسيوم تحسين أداء الاختزال لمعدن السيليكون وتحسين قدرته على الاختزال للأكاسيد.
الذوبان الصلبة:
الذوبان الصلب للكالسيوم في معدن السيليكون محدود. إذا تجاوزت حدًا معينًا، فقد تشكل مرحلة صلبة، مما يؤثر على نقاء السيليكون وبنيته الشبكية.
حدود محتوى الشوائب لسيناريوهات التطبيق الأساسية
| سيناريو التطبيق | Fe أقل من أو يساوي | آل أقل من أو يساوي | كاليفورنيا أقل من أو يساوي | العلامة التجارية الموصى بها |
| سبائك الألومنيوم المشتركة، وإزالة الأكسدة في صناعة الصلب | 0.5% | 0.5% | 0.3% | 553# |
| سبائك ألومنيوم -عالية الجودة، وصب دقيق | 0.4% | 0.4% | 0.1% | 441# |
| البولي سيليكون الضوئية، وأشباه الموصلات | 0.3% | 0.3% | 0.03% | 3303# |
| سيليكون عضوي من الدرجة الإلكترونية، وسبائك خاصة | 0.2% | 0.2% | 0.02% | 2202# |
بشكل عام، يعتمد تأثير هذه الشوائب على معدن السيليكون على محتواها وسيناريوهات التطبيق المحددة. في الإنتاج الصناعي، عادة ما يتم التحكم بشكل صارم في تكوين معدن السيليكون وتعديله للتأكد من أنه يلبي المتطلبات الفنية المحددة واحتياجات التطبيق.
