סיליקון תעשייתי (נקרא גם "סיליקון מתכותי" באזורים מסוימים) מתייחס למוצר המבוסס על סיליקון- סינתטי המיוצר על ידי התכת סיליקה (SiO₂) ופחמן בכבשן קשת חשמלי. זהו מונח כללי המכסה את כל מוצרי הסיליקון המשמשים ביישומים תעשייתיים (למעט סיליקון בדרגת מוליכים למחצה-בטוהר גבוה). המאפיין המרכזי שלו הוא תכולת סיליקון הנעה בין 98.0% ל-99.5%, עם רמות שונות של זיהומים כמו ברזל (Fe), אלומיניום (Al) וסידן (Ca) שקובעות את דרגתו.
סיליקון תעשייתי משמש כחומר גלם בסיסי לסגסוגות ברזל, כימיקלים ומוצרים מבוססי סיליקון-עד-בטוהר בינוני-. לעתים קרובות הוא מסווג לפי תכולת הטומאה שלו (למשל Fe-Al-Ca סה"כ פחות או שווה ל-0.5% או פחות או שווה ל-1.0%) במקום סף טוהר גבוה קבוע.
מתכת סיליקוןהיא תת-קבוצה ברמת טוהר- גבוהה של סיליקון תעשייתי, המוגדרת על ידי תכולת סיליקון של 99.5% ומעלה (בדרך כלל 99.5%-99.9%) ורמות טומאה נמוכות במיוחד. הלכלוכים העיקריים (Fe, Al, Ca) נשלטים בקפדנות-עבור דרגות פרימיום, התכולה הכוללת של שלושת האלמנטים הללו היא לעתים קרובות פחות או שווה ל-0.3% (למשל, Fe פחות מ- או שווה ל-0.2%, Al פחות או שווה ל-0.1%, Ca פחות או שווה ל-0.05%).
ה"מתכת" בשמה מדגישה את הטוהר הגבוה והברק המתכתי שלה (לעומת סיליקון תעשייתי בטוהר- נמוך יותר, בעל מראה עמום יותר). הוא מותאם ליישומים הדורשים יציבות כימית ותכונות פיזיקליות מעולה, כגון סגסוגות- באיכות גבוהה וקרמיקה מתקדמת.
יישומים: מותאמים לדרישות טוהר המידות
ההבדל המשמעותי ביותר בין מתכת סיליקון לסיליקון תעשייתי טמון בתרחישי היישום שלהם-הטוהר מכתיב ישירות אילו תעשיות הם משרתים. להלן מקרי השימוש העיקריים שלהם:
יישומי סיליקון תעשייתיים (98.0%-99.5% טוהר)
העלות-היעילות והטוהר המתון של הסיליקון התעשייתי הופכים אותו לאידיאלי עבור יישומים מונעי נפח-, נמוך-עד-בדיוק בינוני:
ייצור סגסוגת ברזל:
היישום הגדול ביותר- המשמש לייצורסיליקון ברזל (FeSi), מסיר חמצון מפתח בייצור פלדה. סיליקון תעשייתי מגיב עם ברזל ויוצר FeSi, אשר מסיר חמצן מפלדה מותכת ומשפר את קשיחותה.
סגסוגת אלומיניום:
נוסף לאלומיניום כדי לייצר סגסוגות אלומיניום בעלות חוזק- גבוה עבור חלקי רכב (למשל, בלוקים של מנוע), חומרי בנייה (למשל, פרופילי אלומיניום) ורדיד אריזה. זה משפר את עמידות הבלאי של האלומיניום ואת מוליכות החום.
תוצרי ביניים כימיים:
משמש לייצור תרכובות סיליקון בסיסיות כמו סיליקון טטרכלוריד (SiCl₄) ונתרן סיליקט (זכוכית מים) עבור חומרי ניקוי, דבקים וכימיקלים לטיפול במים.
קרמיקה-בדרגה נמוכה:
ייצור של לבנים עקשן, אריחי קרמיקה וחומרי שוחקים (למשל, סיליקון קרביד) שבהם אין צורך בטוהר גבוה.
יישומי מתכת סיליקון (גדול או שווה ל-99.5% טוהר)
הטוהר הגבוה של מתכת הסיליקון הופך אותה למתאימה לתעשיות-מתוחכמות ודיוק-יותר שבהן רמות הטומאה משפיעות ישירות על ביצועי המוצר:
סגסוגות-איכותיות:
ייצור סגסוגות אלומיניום מיוחדות עבור תעופה וחלל (למשל, גופי מטוסים), ימיים (למשל, גופי ספינות) ויישומים צבאיים. תכולת Fe/Al/Ca נמוכה מונעת שלבים שבירים בסגסוגת.
תעשיית הסיליקון האורגני:
חומר הגלם הליבה לייצור סיליקונים (פוליסילוקסנים), המשמשים בחומרי איטום, חומרי סיכה, קוסמטיקה (למשל, מרככי שיער) ומכשור רפואי. טוהר גבוה מבטיח את היציבות הכימית של הסיליקון ואת התאימות הביולוגית.
קרמיקה מתקדמת:
ייצור שלסיליקון ניטריד (Si₃N₄)וסיליקון קרביד (SiC)קרמיקה עבור רכיבים-בטמפרטורה גבוהה (למשל, להבי טורבינת גז), כלי חיתוך ופסקיות מוליכים למחצה. טוהר מונע היווצרות פגמים במבנים קרמיים.
תעשיית PV שמש:
מתכת סיליקון בדרגה-נמוכה (99.5%–99.7%) היא מבשר לדרגת שמש-פוליסיליקון, משמש בתאי פאנל סולארי. בקרת טומאה מבטיחה יעילות המרה פוטו-אלקטרית גבוהה.
שאלות נפוצות
- Q: האם סיליקון בדרגת-מוליכים למחצה זהה למתכת סיליקון?
ת: לא. לסיליקון בדרגת-מוליכים למחצה יש טוהר של יותר או שווה ל-99.9999% (6N+), גבוה בהרבה מ-99.5%-99.9% של מתכת סיליקון. זה דורש שלבי זיקוק נוספים (למשל, התכת אזור) והוא קטגוריה נפרדת.
- Q:האם ניתן לשדרג סיליקון תעשייתי למתכת סיליקון?
ת: כן, אבל זה יקר-לא סביר. שדרוג הסיליקון התעשייתי דורש התכה- מחדש וטיהור אינטנסיבי, דבר יקר יותר מייצור מתכת סיליקון ישירות מחומרי גלם בטוהר- גבוה.
- Q:מדוע מתכת סיליקון יקרה יותר מסיליקון תעשייתי?
ת: חומרי גלם בטוהר- גבוה (למשל, 99% חול סיליקה) עולים פי 2-3 מחול סיליקה רגיל, ושלבי העיבוד שלאחר-העיבוד (שטיפה חומצה, זיקוק ואקום) מוסיפים 20%-30% לעלויות הייצור.
