Quelles sont les différentes qualités de métaux de silicium

Silicium métalest un métal semi-conducteur à l'éclat grisâtre, également connu sous le nom de silicium cristallin ou silicium industriel, qui est principalement utilisé comme additif dans les alliages de métaux non-ferreux. Sa production est réalisée par une réaction de réduction entre du sable de quartz et du coke dans un four électrique (formule chimique : SiO₂ + 2C → Si + 2CO), avec une pureté conventionnelle d'environ 98 % et une pureté élevée de plus de 99,99 %.

Silicium métalLes qualités sont principalement basées sur la teneur en fer, aluminium, calcium et autres impuretés, et les qualités courantes incluent 553, 441, 411, 3303, 2202 et 1101. Comprendre les différences entre ces qualités est la clé de la sélection des matériaux industriels.

Noyau de classification : teneur en pureté et en impuretés

Silicium métalles qualités sont classées en fonction de la teneur en silicium et de la limite supérieure des impuretés (fer, aluminium et calcium). Dans le processus de production, la pureté initiale de 97 à 98 % du silicium métallique est produite par réduction au four électrique, et après recristallisation à l'état fondu et traitement acide, la pureté peut être augmentée à 99,7 à 99,8 %.

Le silicium métallique est souvent nommé par une combinaison de nombres (par exemple, 553, 441), dont chacun correspond à un décile de pourcentage de teneur en impuretés.

Silicium métallique de faible qualité- (teneur en silicium de 97 à 98 %)

Silicium métallique de qualité 97 (qualité industrielle)

Teneur en silicium supérieure ou égale à 97%, avec une teneur élevée en impuretés. En raison de son faible coût, il est principalement utilisé dans la désoxydation de l'acier, la production de fonte bas de gamme ou comme matière première pour le carbure de silicium. Dans la fusion des lingots d'aluminium, le silicium de qualité 97 améliore l'écoulement de l'alliage et les performances de coulée.

Silicium métallique de qualité industrielle/métallurgique (teneur en silicium de 98 à 99,5 %)

Silicium métallique de qualité 553

Teneur en silicium supérieure ou égale à 98,5%, fer, aluminium inférieure ou égale à 0,5%, calcium inférieure ou égale à 0,3%. Largement utilisé dans la fabrication d'alliages aluminium-silicium, qui peuvent améliorer la résistance à la corrosion et les performances de coulée de l'alliage, et est également couramment utilisé dans la modification de la fonte et la désoxydation de la fabrication de l'acier.

Silicium métal de qualité 441

Teneur en silicium supérieure ou égale à 99,0%, fer, aluminium inférieure ou égale à 0,4%, calcium inférieure ou égale à 0,1%. Il convient à la production d'alliages d'aluminium et de produits chimiques à base de silicone de haute-qualité (tels que l'huile de silicone et la résine de silicone) et constitue une matière première importante dans l'industrie chimique.

Silicium métal de qualité 411

Teneur en silicium supérieure ou égale à 99,4%, fer inférieure ou égale à 0,4%, aluminium, calcium inférieure ou égale à 0,1%. En raison de sa faible teneur en aluminium et en calcium, il est couramment utilisé dans le moulage de précision d'alliages d'aluminium et la préparation de matériaux intermédiaires semi-conducteurs pour répondre aux exigences de pureté plus élevées des scénarios industriels.

Qualité industrielle haut de gammeSilicium Métal(99,3-99,5 % de silicium)

Silicium métal de qualité 3303

Teneur en silicium de 99,37 % ou plus, fer, aluminium inférieure ou égale à 0,3 %, calcium inférieure ou égale à 0,03 %. Il appartient à la qualité supérieure du silicium métallique et convient à la fusion d'aciers spéciaux, d'alliages d'aluminium à haute -performance (par exemple, pièces aérospatiales) et à la production de caoutchouc de silicone, et peut être utilisé pour préparer davantage de produits en silicium ayant des exigences plus élevées grâce au processus de purification.

Silicium métal de qualité 2202

Teneur en silicium supérieure ou égale à 99,5%, fer, aluminium inférieure ou égale à 0,2%, calcium inférieure ou égale à 0,02%. Principalement utilisé dans les matériaux aérospatiaux,-produits en silicone haut de gamme, pour répondre aux besoins des industries extrêmement sensibles aux impuretés.

Silicium métallique d'ultra-pureté (99,999 % ou plus)

Silicium de qualité solaire (SoG-Si)

Une pureté jusqu'à 5N (99,999 %), des impuretés totales < 100 ppm, constituent la matière première de base des plaquettes de cellules photovoltaïques, et le coût est inférieur à celui du silicium de qualité semi-conducteur-.

Silicium de qualité électronique (EG-Si)

Pureté 6N-7N (99,9999 % -99,99999 %), impuretés < 10 ppm, utilisées dans la fabrication de plaquettes semi-conductrices, de circuits intégrés et d'autres composants microélectroniques, est le matériau de base de l'industrie des puces.

Métallurgie

Alliages d'aluminium-silicium : le silicium de qualité 553 et 441 est utilisé dans les pièces automobiles et aérospatiales pour réduire la densité de l'alliage et améliorer la résistance à l'usure ;

Tôles d'acier au silicium : l'ajout de silicium (par exemple de qualité 3303) à l'acier améliore la perméabilité magnétique et réduit la perte d'énergie dans les transformateurs et les moteurs.

Electronique et semi-conducteurs

Le silicium de qualité électronique-(EG-Si) est un matériau de base pour la fabrication de puces, prenant en charge des domaines-haut de gamme tels que les ordinateurs et les équipements de communication ;

Le silicium de qualité solaire-(SoG-Si) favorise le développement de l'industrie photovoltaïque et facilite la transition vers une énergie propre.

Produits chimiques et matériaux

Le silicium de qualité 3303, 2202 est utilisé pour synthétiser du silicone (huile de silicone, caoutchouc de silicone), et les produits sont largement utilisés dans les joints à haute température -, les revêtements imperméables, etc. ;

Préparation de matériaux-résistants à la chaleur (par exemple, Si₃N₄), utilisés dans des composants industriels-résistants à l'usure et à la corrosion-.

Exigences de candidature

La fabrication de semi-conducteurs nécessite du silicium de qualité électronique-(EG-Si), tandis que la fabrication de l'acier ne nécessite que du silicium de qualité-métallurgique (par exemple, grade 97) ;

La coulée d'aluminium, où la teneur en fer doit être contrôlée pour éviter que l'alliage ne devienne cassant, nécessite une nuance 441 ou supérieure.

Coût et performances

Le prix du silicium de haute pureté (par exemple de qualité . 2202) est beaucoup plus élevé que celui de qualité industrielle (par exemple de qualité . 553), il est donc nécessaire de choisir en fonction des exigences de performances réelles et d'éviter une recherche excessive de pureté pour augmenter les coûts.

Compatibilité des processus

Différents procédés de fusion ont des sensibilités différentes aux impuretés du silicium. Par exemple, le moulage de précision nécessite un contrôle strict de la teneur en calcium et le grade 3303 est préféré au grade 553.

La classification du silicium métallique est une expression typique de la « sélection des matériaux en fonction de la demande » dans le domaine industriel. Avec le développement des industries des semi-conducteurs, des nouvelles énergies et d'autres industries, la demande de silicium métallique de haute pureté va continuer de croître, et une sélection raisonnable de qualités, optimiser les coûts et les performances, reste la clé pour améliorer la compétitivité de diverses industries.