מתכת סיליקון 441: הבנת הקשר בין תהליך התכה וחלוקת גודל גושים

ברכש שלמתכת סיליקון 441, אנשי רכש מתמקדים לעתים קרובות רק במפרטים כימיים (Fe פחות מ-0.4% או שווה ל-0.4%, Al פחות או שווה ל-0.4%, Ca פחות או שווה ל-0.1%), תוך התעלמות מפרמטר חשוב לא פחות: התפלגות גודל. עבור מהנדסים מתכות, גודל שקית מתכת סיליקון הוא לא רק עניין של נוחות להובלה והזנה, אלא גם שיקוף ישיר של יציבות תהליכי ההתכה במעלה הזרם. אבקה מרוסקת מדי פירושה אובדן התכה מוגבר, בעוד גושים גדולים מדי עלולים לגרום לעיכובי התכה בתנור האינדוקציה.

מתכת סיליקון 441 שייכת לסיליקון בדרגה מתכתית, ותהליך הייצור המרכזי שלה הוא שיטת ההפחתה הפחמימית. התהליך כולו הושלם בכבשן קשת שקוע גדול. דרגת Si441 דורשת תכולת סידן של פחות או שווה ל-0.1%, נמוכה בהרבה מה-0.3% שלמתכת סיליקון 553. משמעות הדבר היא כי במהלך תהליך ההיתוך יש צורך בטיהור קפדני יותר של מטען תנור או טיפולי זיקוק נוספים. רבים מסיליקון באיכות גבוהה-441 עוברים תהליך זיקוק-בתחתית במהלך הייצור. זה כרוך בנשיפה של תערובת של חמצן ואוויר לתוך הסיליקון המותך דרך לבנים חדירות, תוך שימוש בערבול בועה כדי להאיץ את התגובה ולהסיר זיהומים כגון אלומיניום וסידן. תהליך זה משפיע ישירות על מורפולוגיה וצפיפות הגבישים של מטיל הסיליקון שנוצר.

יציקה וקירור

לאחר שסיליקון נוזלי יוצא מהכבשן, הוא יצוק לתוך מטילי סיליקון. קצב הקירור הוא מכריע בקביעת גודל הגרגיר ההתחלתי של המטיל:

קירור איטי:

בדרך כלל, נעשה שימוש ביציקה. מטיל הסיליקון מתקרר באיטיות בתבנית, ויוצר מבנה גבישי עמודי גס. למבנה זה יש מתח פנימי נמוך, אך במהלך הריסוק שלאחר מכן, סדקים מתפשטים בקלות לאורך גבולות התבואה, ומייצרים חתיכות גדולות יחסית עם פחות אבקה.

קירור מהיר:

כמה תהליכי ייצור מתמשכים או קירור מטיל דק יכולים להוביל להיווצרות של מבנה עדין-. סיליקון עדין- הוא קשה יותר ושביר יותר, מה שהופך אותו נוטה יותר לייצר שברים לא סדירים ואבקה עדינה במהלך ריסוק מכאני.

ריסוק מכני

יש לכתוש ולסנן מטילי סיליקון כדי להשיג את הגודל הנדרש על ידי הלקוח, כגון 10-50 מ"מ או 10-100 מ"מ.

תהליך-קשור:

מבנה הגביש המקורי, שנקבע על ידי תהליך ההיתוך, קובע ישירות את קלות הריסוק ואת תפוקת האבקה.

אם טמפרטורת ההיתוך נשלטת בצורה לא אחידה או שהזיקוק-מבוקר יתר על המידה, ייתכן שקיימים מיקרו-סדקים או הפרדת זיהומים בתוך מטיל הסיליקון. במהלך ריסוק הלסת, זה מקל על ריסוק יתר-, ומייצר מספר רב של חתיכות קטנות ואבקה קטנה מ-10 מ"מ.

מטילי סיליקון 441 באיכות גבוהה-מתגבשים היטב- מייצרים יותר חתיכות בגודל מטרה (למשל, 20-80 מ"מ) במהלך הריסוק, עם חלוקת גודל חלקיקים מרוכזת.

חלוקת מידות

ספק מתכת סיליקון יציב 441 צריך להיות בעל פיזור גודל חלקיקים נורמלי ומרוכז. אם מתרחש מצב קיצוני באצווה:

Too many oversized pieces (>100 מ"מ):

זה עשוי להצביע על זמן קירור ארוך מדי לאחר יציאת התנור או בקרת איכות לא מספקת בתהליך הריסוק וההקרנה.

אבקה מוגזמת (<5mm): This may indicate:

גבישיות ירודה ומרקם רופף של מטיל הסיליקון עצמו (בעיות חומר גלם או התכה).

תהליך ריסוק קשה מדי, יוצר פסולת מוגזמת, כאשר הספק מערבב אבקה כדי להעלות משקל.

צריבה- והניבה

בהתכה של סגסוגת אלומיניום (למשל, בתנור בתדירות בינונית-), שטח הפנים הספציפי של מתכת הסיליקון קובע את אובדן החמצון.

אבקה עדינה (<3mm):

שטח פנים ספציפי גדול, מתחמצן בקלות מיד עם הוספה לאלומיניום מותך, יצירת סיגים והפחתת תפוקת הסיליקון. הערכות בתעשייה מצביעות על כך שלכל עלייה של 5% בתכולת האבקה העדינה, שיעור שריפת הסיליקון- עשוי לעלות ב-1-2%.

גודל חלקיקי יעד (10-50 מ"מ):

האיזון האופטימלי בין קצב הפירוק לאובדן חמצון מינימלי. חלקיקים יכולים לשקוע במהירות לתוך האלומיניום המותך כדי להמיס, ולצמצם את המגע עם האוויר.

יעילות התכה

Excessively large size (>100 מ"מ):

בתנורים מסורתיים בתדירות בינונית-, הדבר מאריך את זמן ההיתוך, מגביר את צריכת החשמל, ואף עלול לגרום לחסימה בפתח הכבשן, ומשפיע על יעילות ההזנה.

דיוק בקרת הרכב

לייצור סגסוגת מדויקת, באופן אידיאלי, ניתן לחשב במדויק את כמות הסיליקון שנוספה עבור כל פיסת סיליקון שנוספה. אם התפלגות הגדלים לא אחידה ביותר (נע בין אבקה לגושים גדולים), כמות הסיליקון שנוספה בכל פעם תשתנה מאוד, מה שישפיע על העקביות של הרכב הסגסוגת.

עבור מתכת סיליקון 441, טוהר הוא המזהה, בעוד הגודל הוא שפת התהליך. ספק אחראי יכול לא רק לספק דוח ניתוח ספקטרלי מוסמך אלא גם להדגים את יכולות בקרת התהליך שלו לאורך כל התהליך, מהתכת כבשן קשת שקוע ועד לריסוק והקרנה, דרך חלוקת גודל יציבה ומרוכזת.