Els materials basats en silici-juguen un paper clau en una àmplia gamma de materials industrials. Tanmateix, "pols de silici metàl·lic" i "pols de silici" són dos materials de nom semblant que sovint es confonen. Tot i que tots dos estan en forma de pols, hi ha diferències significatives en la seva naturalesa química, processos de producció, propietats físiques i escenaris d'aplicació. En aquest article, desmuntarem aquestes diferències des d'un punt de vista professional per proporcionar una base científica per a la selecció industrial.
Introducció a la pols de silici metàl·lic
La pols de silici metàl·lic, també coneguda com a pols de silici industrial, és un bloc de silici de grau metal·lúrgic com a matèria primera per trituració física feta de pols. El seu component central és el silici cristal·lí (Si), la puresa sol ser superior al 98%, l'aspecte de gris plata o negre, amb una brillantor metàl·lica. Aquesta gran puresa el converteix en un material bàsic per a indústries-de gamma alta.
Introducció a la pols de silici
La pols de silici, comunament coneguda com a micropols de silici o cendres de silici, és un subproducte polsós-recuperat del procés de fosa de silici metall i ferroaliatges. El seu component principal és el diòxid de silici (SiO₂), el contingut del qual pot arribar al 85%-97% i conté una petita quantitat de ferro, alumini i altres impureses. A causa de les partícules extremadament fines i l'activitat de la cendra volcànica, la pols de sílice s'utilitza àmpliament en materials de construcció, refractaris i altres camps, aconseguint la utilització dels recursos dels residus industrials.
Diferències entre la pols de silici metàl·lic i la pols de silici
Propietats físiques i diferències d'aspecte
Silici metall en polsés d'aspecte gris plata o negre, amb brillantor metàl·lic i conductivitat semiconductora d'alta puresa. La pols de silici té una àmplia gamma de colors, des del blanc fins al gris fosc, la mida de les partícules és molt fina, la densitat és lleugerament inferior, les propietats aïllants generals.
Composició química i propietats essencials
La naturalesa química de la pols de silici metàl·lic és silici monolític (Si), la puresa del qual sol ser superior al 98%, i existeix en forma de silici cristal·lí, que és químicament estable a temperatura ambient i reacciona amb substàncies alcalines només en condicions d'alta temperatura.
El component principal de la pols de silici és el diòxid de silici (SiO₂), amb un rang de puresa del 85%-97%, que conté ferro, alumini i altres impureses, pertanyents a l'estructura amorfa dels materials inorgànics no metàl·lics, amb una activitat volcànica important, i pot reaccionar amb substàncies alcalines.
Procés de producció i diferències de costos
La pols de silici metàl·lic pren com a matèria primera el bloc de silici de grau metal·lúrgic, que es fa amb sorra de quars mitjançant la fosa de reducció i es transforma en pols mitjançant un procés físic, amb un alt consum d'energia en el procés de producció.
La pols de silici és un sub-producte del silici metàl·lic en el procés de fosa de ferroaliatges, el cost es concentra principalment en el procés de recollida i cribratge, amb avantatges de cost evidents.
Per a què s'utilitza la pols de silici metàl·lic?
Indústria de la fosa metal·lúrgica
En la producció d'aliatges de metalls no-ferrosos, l'addició de pols de silici metàl·lic pot regular la duresa, la resistència al desgast i la resistència a la corrosió de l'aliatge.
Quan s'utilitza en la producció d'acer al silici, com a desoxidant, pot reduir el contingut d'oxigen del líquid d'acer i, al mateix temps, millorar la conductivitat magnètica i la resistència a la corrosió de l'acer.
A més, en el procés de ferro colat, la pols de silici metàl·lic pot promoure la grafitització, millorar les propietats mecàniques del ferro colat i reduir els defectes de colada.
Electrònica i Semiconductors
La pols metàl·lica de silici d'alta puresa es pot purificar encara més en silici monocristal·lí, que és la matèria primera bàsica per a la indústria dels semiconductors: el silici monocristal·lí es talla i es poli en hòsties de silici, que s'utilitzen per a la producció de circuits integrats i altres components electrònics. A la indústria fotovoltaica, la pols de silici metàl·lic es pot convertir en silici policristalí després de la purificació, utilitzada en la producció de panells solars.
Indústria química del silici orgànic
La pols de silici metàl·lic és la matèria primera bàsica per a la síntesi de polímers de silicona, mitjançant la reacció amb clor, oxigen i altres elements per generar monòmers de silici, i després produir diversos tipus de productes de silicona.
Cautxú de silicona: àmpliament utilitzat en dispositius mèdics, peces d'automòbils, camp aeroespacial.
Resina de silicona: s'utilitza en la fabricació de recobriments resistents a altes-temperatura, materials aïllants i adhesius, adequats per a la corrosió d'equips d'alta-temperatura i encapsulació de components electrònics.
Indústria de materials refractaris
En escenaris d'alta-temperatura, com ara la fosa de ferro i acer, la fabricació de vidre, etc., la pols de silici metàl·lic s'utilitza com a additiu refractari: pot millorar la resistència a alta-temperatura del material, la resistència a l'oxidació i la resistència al fregat, i allargar la vida útil de l'equip.
Què ésSilici metall en polsutilitzat per?
Indústria metal·lúrgica i foneria
La pols de silici s'utilitza en la metal·lúrgia com a additiu no-ferrós i com a agent d'aliatge d'acer de silici, que pot millorar la tempabilitat de l'acer i optimitzar les propietats mecàniques dels materials metàl·lics.
Indústria del silici orgànic
La pols de silicona és la matèria primera bàsica per a la síntesi de materials de silicona, utilitzada principalment en la producció de cautxú de silicona, resina de silicona, oli de silicona i altres productes. Aquests materials es caracteritzen per resistència a altes temperatures, aïllament elèctric, resistència a la corrosió, impermeabilització, etc.
Indústria de materials refractaris
La pols de silici s'utilitza com a additiu antioxidant, que pot millorar significativament la resistència a la temperatura alta-del material, la resistència a l'abrasió i la resistència a l'oxidació, garanteix el funcionament estable de l'equip en entorns de temperatura extrema-i allarga la vida útil dels materials refractaris.
Indústria electrònica i semiconductors
La pols de silici és un dels materials bàsics per a les indústries d'electrònica i semiconductors:
La pols de silici d'alta puresa es purifica i es converteix en silici monocristal·lí, que després es processa en hòsties de silici i es converteix en el material bàsic per a la producció de components electrònics.
La pols de silici ultrafina s'utilitza àmpliament en la fabricació de cèl·lules fotovoltaiques per convertir l'energia lluminosa en electricitat, que és una matèria primera clau per a la indústria de l'energia solar.
Avantatges de la pols de silici metàl·lic
Forta capacitat d'aliatge
Millora de l'aliatge d'alumini: afegir pols de metall de silici a l'aliatge d'alumini pot reduir els defectes de fosa alhora que millora la resistència del material i la resistència al desgast.
Optimització de la indústria siderúrgica: com a agent desoxidant i aliatge, redueix el contingut d'oxigen de l'acer i millora la duresa, la duresa i el rendiment de processament de l'acer.
Fabricació d'aliatges especials: s'utilitza en aliatges d'alta temperatura i aliatges magnètics per satisfer les necessitats especials de l'aviació, l'energia elèctrica i altres camps.
Excel·lent conductivitat tèrmica i elèctrica
Conductivitat tèrmica excepcional: pot dissipar la calor de manera eficient i s'utilitza habitualment en la fabricació de dissipadors de calor per a dispositius electrònics i components de gestió tèrmica per a bateries en vehicles d'energia nova.
Propietats dels semiconductors: la pols de silici d'alta -puresa es processa per convertir-se en silici monocristal·lí, que és el material bàsic dels circuits integrats (xips) i les cèl·lules fotovoltaiques, i les seves propietats de semiconductors donen suport directament a les indústries de la informació electrònica i les energies renovables.
Resistència a altes temperatures i estabilitat química
Avantatge d'alt punt de fusió: el punt de fusió fins a uns 1414 graus C, a l'entorn d'alta temperatura per mantenir l'estabilitat estructural, es pot utilitzar com a additius refractaris o components d'aliatge d'alta -temperatura.
Resistència a la corrosió: tret de l'àcid fluorhídric, no és fàcil reaccionar amb àcids i àlcalis, i és adequat per a escenaris resistents a la corrosió-com ara recobriments anticorrosius per a equips químics i materials d'enginyeria marina.
Avantatges de la pols de silici
Excel·lent rendiment dels semiconductors
Com a material semiconductor, el silici s'utilitza àmpliament en la fabricació de transistors, díodes i circuits integrats, formant la base de la indústria electrònica moderna.
Alt punt de fusió i estabilitat tèrmica
Amb un punt de fusió d'aproximadament 1414 graus, les pols de silici presenten una excel·lent estabilitat tèrmica en entorns d'alta-temperatura, cosa que els fa ideals per a escenaris d'aplicació industrial d'alta-temperatura.
Alta estabilitat química
La pols de sílice té un alt grau de resistència àcid i àlcali, especialment en estat oxidat, formarà una capa d'òxid densa, que millora encara més la seva resistència a la corrosió i és adequada per a entorns corrosius com la indústria química i l'enginyeria marina.
Excel·lent resistència mecànica
Malgrat la ductilitat limitada del silici pur, la pols de silici es pot processar mitjançant el procés de metal·lúrgia de pols per formar un material d'alta -resistència, que s'utilitza àmpliament en la fabricació de peces mecàniques.
Conclusió
La diferència essencial entre la pols de silici metàl·lic i la pols de silici són els diferents papers de "element de silici" i "òxid de silici" en el sistema industrial. Des de les hòsties de semiconductors fins al formigó de construcció, des d'aliatges-de gamma alta fins a materials reciclats, tots dos tenen un paper insubstituïble en els seus respectius camps. Només a través d'una comprensió profunda de les seves característiques i aplicacions podem assolir el doble objectiu d'optimització de costos de producció i millora del rendiment del producte.
