Las aleaciones de fundición de silicio

Las aleaciones de fundición de silicio

El silicio es el elemento de control de casi todas las aleaciones de fundición de aleación de aluminio tanto en la fundición en arena por gravedad y la cáscara (Al Si7Mg0.3 Al Si12, Al Si7Cu3, ...) en fundición a presión o inyectada (Al Si9Cu3Fe Al Si17Cu3). Silicio también se utiliza en aleaciones ferrosas donde se añade en forma de ferrosilicio. Hay esencialmente tres cualidades de la silicona industrial se distinguen por su nivel de impurezas. El silicio metalúrgico tiene un bajo nivel de pureza mientras que las aplicaciones electrónicas y solares fotovoltaicas requieren un nivel de pureza mucho mayor. Varias formas de silicio


minerai_silicium

Diferentes tipos de silicio
Hay tres niveles de pureza de silicio, designados en función del uso:

  • Silicio metalúrgico (pureza del 99%), denota MG-silicio (Inglés: metalúrgico)
  • Silicio de grado solar (pureza 99,9999%), señaló SOG-silicio (grado solar)
  • Silicio de grado electrónico (pureza 99,99999999%), denota EG-silicio (grado electrónico).

silicium_graphique
Uso metalúrgico Mayoría

Descubrimiento
El silicio fue descubierto en 1824 por JJ Berzelius en Estocolmo, Suecia.

Es, después de carbono, el elemento más abundante en la tierra, la distribución es de 277.000 ppm. Se encuentra generalmente en forma de silicato en muchas rocas, arcillas y suelos. El silicio se obtiene por reducción de sílice (arena, SiO2) con carbono. Una zona de fusión posterior da un elemento más puro para aplicaciones que requieren de silicio de alta pureza (por ejemplo, los semiconductores). Silicio existe en dos formas alotrópicas: el silicio es un polvo de color marrón, mientras que el silicio cristalino (metálico) es gris y es esta última la que más se utiliza. Granel de silicio no reacciona con el oxígeno, el agua, los ácidos (excepto el ácido fluorhídrico), pero es soluble en álcalis caliente.

El silicio tiene muchas aplicaciones en diversas industrias. Se utiliza el silicio ultra puro, por ejemplo, en la industria de los semiconductores debido a sus propiedades semiconductoras. Silicio también se utiliza como elemento de aleación en algunas aleaciones (ferrosilicio, por ejemplo, una aleación de hierro y silicio que se utiliza para introducir silicio en el acero y el hierro). También se utiliza en la fabricación de vidrio.
   

Producción de silicio metalúrgico
Para el silicio libre (a veces equivocadamente llamado "metal de silicio" para distinguir ferrosilicio), que debe ser reducido; industrialmente, esta reducción se consigue por électrométallurgie en un horno de arco eléctrico con una potencia abierto hasta aproximadamente 30 MW. La reacción global es un principio de reacción carboreduction:

SiO2 + C → Si + CO2 
La realidad es más compleja, con reacciones intermedias que llevan por ejemplo a la formación de carburo de silicio, SiO (inestable).

En la práctica, el silicio se introduce en forma de piezas de sílice (piedras o pedazos de veta de cuarzo), mezclado con agentes reductores tales como madera, carbón vegetal, carbón, coque de petróleo. Teniendo en cuenta los requisitos de pureza de la aplicación final, la sílice debe ser relativamente pura (óxido de hierro bajo, en particular), y cuidadosamente elegido de engranajes (carbón lavado, por ejemplo).

La mezcla se vierte en un crisol de varios metros de diámetro, donde los electrodos de carbono cilíndricas (generalmente tres), que proporcionan la energía eléctrica y alcanzar temperaturas muy elevadas que buscaban reacciones necesitan caída (alrededor de 3000 ° C en la región del arco en la punta de los electrodos).

El silicio obtenido se recoge en "bolsas" en el estado líquido, a través de aberturas en el crisol. Se refina en los bolsillos, mediante la inyección de aire para oxidar el aluminio y calcio.

A continuación, se separa de la "lácteos" (óxidos producidos durante las diversas etapas del proceso y entrenado con el silicio) antes de ser solidificado:

  • o por colada en moldes o sobre una superficie plana,
  • o por granulación con agua (silicio líquido se vierte a continuación en agua y las gotas de silicio solidifique en pequeños gránulos: operación relativamente delicada).

Reacciones intermedios que conducen a la reducción de silicio también producen un polvo de sílice amorfa muy fina, que es impulsada por los gases calientes (principalmente dióxido de carbono del aire y) emitidos por el horno, en las modernas instalaciones, estos gases se filtran para recoger El polvo de sílice amorfa, que se utiliza como elemento de aditivo en hormigones de alto rendimiento.

Dependiendo de la aplicación, el silicio se usa en forma de piezas (producción de aleaciones de aluminio-silicio), o como un polvo obtenido por molienda (producción de siliconas). Cuatro de producción de silicio por carbotérmica

Elkem_silicon_in_Norway_carbothermic_arc_silicon_furnace

La electrónica de silicio se obtiene a partir del silicio electro-metalúrgica, pero requiere etapa química (purificación realizado en silano) y un conjunto de purificación física antes de que el dibujo de cristales individuales. Desde 2006, la aplicación de los paneles de silicio PV ha excedido en el uso de circuitos electrónicos (chips de silicio).

Características de silicio

  • El coeficiente de Poisson 0.42
  • Punto de fusión 1410 ° C
  • Calor latente de fusión de 1.650 kJ / kg
  • Calor específico 703 J / kg.K a 25 ° C
  • Coeficiente de dilatación térmica 4,7 a 7,6 x 10-6 a 0-100 ° C
  • La conductividad térmica de 80 a 150 W / mK a 0-100 ° C

 Fuente: My little blog fonderie

Modificado por última vez en Miércoles, 06 Noviembre 2013 14:57

Blog