Como material fundamental de la industria moderna,metal de siliciose utiliza ampliamente en una variedad de campos, incluidos la metalurgia, la química y la electrónica. Desde mejorar el rendimiento del acero en la fabricación de acero hasta ser una materia prima clave en la fabricación de chips semiconductores, la calidad del silicio metálico determina directamente la calidad de los productos derivados. Por tanto, el establecimiento de un conjunto de estándares científicos y perfectos de juicio de calidad se ha convertido en la clave para garantizar el funcionamiento estable de la cadena industrial.
Indicadores químicos
Estándares de composición química
En el sistema de evaluación de calidad del silicio metálico, la composición química es el índice más importante. Según el estándar de la industria, el contenido de silicio del metal de silicio de alta-calidad generalmente debe alcanzar más del 99 %. Al mismo tiempo, el contenido de impurezas como hierro, aluminio, calcio, magnesio y otros elementos nocivos está estrictamente limitado a un cierto rango.
Pureza
La pureza es una medida importante de la calidad demetal de silicio. El contenido de impurezas de metal de silicio de alta pureza es bajo, los indicadores están en línea con el estándar y pueden aprovechar al máximo sus propiedades físicas y químicas; mientras que la baja pureza del silicio metálico de baja-calidad reducirá considerablemente el rendimiento del producto posterior, lo que afectará el uso final del efecto.
Impurezas
Diferentes elementos de impureza tienen diferentes efectos sobre el silicio metálico y sus productos derivados. Un contenido excesivo de hierro y aluminio reducirá la pureza del silicio, afectando la conductividad o la resistencia mecánica del silicio semiconductor y fotovoltaico; El calcio puede desencadenar reacciones secundarias en reacciones químicas, por lo que su contenido debe controlarse estrictamente en aplicaciones relacionadas. En las aplicaciones-de silicio de grado semiconductor-de gama alta, el control de oligoelementos como el boro y el fósforo es aún más exigente, ya que requiere un contenido de boro <0,1 ppm y un contenido de fósforo <0,5 ppm, porque estos elementos pueden afectar significativamente las propiedades eléctricas del silicio.
Propiedades físicas
Estándares de propiedad física
Las propiedades físicas del silicio metálico, como el tamaño de las partículas, la dureza y la densidad, también son una base importante para la evaluación de la calidad. Estas propiedades deben cumplir con las normas nacionales para garantizar su aplicabilidad en diferentes escenarios industriales.
Distribución del tamaño de partículas
El tamaño de las partículas del silicio metálico tiene un impacto significativo en el rendimiento de su aplicación. Dependiendo de la industria y de las necesidades del usuario, se establecen estándares apropiados para la distribución del tamaño de partículas. Por ejemplo, la industria metalúrgica utiliza comúnmente silicio metálico con un rango de tamaño de partículas de 10 a 100 nm o menos para cumplir con los requisitos de reacción del proceso de fundición.
Pruebas de densidad, dureza y eliminación de impurezas.
El silicio metálico tiene una densidad de aproximadamente 2,33 g/cm³ y una dureza de Mohs de aproximadamente 6,5. Estas propiedades físicas deben verificarse mediante pruebas especializadas. Además, se requiere una inspección visual o una prueba de separación magnética para garantizar que el silicio metálico no contenga impurezas no metálicas visibles a simple vista (p. ej., suciedad, astillas de madera) u objetos metálicos extraños (p. ej., hierro).
Otros indicadores de control de calidad
Juicio de apariencia
La apariencia es un estándar intuitivo para juzgar la calidad del silicio metálico.Metal de silicio de alta-calidadUniformidad y suavidad de la superficie, color consistente, sin grietas, burbujas y otros defectos. Estas características de apariencia no sólo reflejan el nivel de tecnología de producción, sino que también afectan indirectamente el rendimiento del producto.
Dureza y tenacidad
Además de la dureza estándar, el silicio metálico de alta-calidad también debe tener cierta dureza, que no sea fácil de deformar o romper. Buena dureza y tenacidad para garantizar la estabilidad del silicio metálico en el procesamiento y uso del proceso.
La influencia de las cenizas, las materias volátiles y la humedad.
Las cenizas, las materias volátiles y el contenido de humedad también tienen un impacto importante en la calidad del silicio metálico. Un aumento del 1% en las cenizas aumentará la cantidad de silicio metálico utilizado en la fundición en altos hornos entre un 2 y un 2,5%; la madurez del silicio metálico se puede juzgar por el contenido de materia volátil; y las fluctuaciones en la humedad darán lugar a mediciones inexactas, lo que afectará la estabilidad del estado del horno y la precisión de la prueba.
Requisitos de calidad especiales para escenarios de aplicación
industria metalúrgica
En la industria metalúrgica, el foco demetal de siliciose basa principalmente en el contenido de silicio y las impurezas de hierro y aluminio, y los requisitos para el tamaño de las partículas son relativamente flexibles. Esto se debe a que en el proceso metalúrgico, el silicio metálico desempeña principalmente el papel de desoxidante y aleado, y los diferentes contenidos de impurezas afectarán directamente el rendimiento del acero.
Síntesis de silicio orgánico
El proceso de síntesis de silicona debe controlar estrictamente el calcio, el magnesio y otras impurezas de metales alcalinos. Estas impurezas pueden provocar un envenenamiento del catalizador, lo que puede afectar gravemente a la reacción de síntesis y, en consecuencia, a la calidad del producto de silicona.
Semiconductores / Fotovoltaicos
Las aplicaciones de semiconductores y fotovoltaicas requieren una alta pureza del silicio metálico, normalmente superior al 99,999 % (grado 5N). Además, debe procesarse adicionalmente mediante purificación mediante fusión zonal o deposición química de vapor (CVD), y la precisión de la detección de oligoelementos también es estrictamente necesaria para satisfacer las necesidades especiales de los materiales de silicio de grado electrónico.
Conclusión
Con el progreso continuo de la tecnología industrial, los requisitos de calidad del silicio metálico serán cada vez más altos. Las empresas deben seguir optimizando el proceso de producción y controlando estrictamente la calidad; Al elegir productos de silicio metálico, los usuarios deben evaluar científicamente los indicadores de calidad de acuerdo con las necesidades reales para garantizar el funcionamiento eficiente de la cadena industrial.
