Áhrif óhreinindainnihalds á frammistöðu málmkísils

Kísil málmurEinkunnir einkennast af „tölunúmerum“ sem tákna leyfilegt hámarksinnihald (í hlutum á tíu þúsund) af járni (Fe), áli (Al) og kalsíum (Ca). Samsvörun og staðalgrundvöllur kjarnaeinkunna eru sem hér segir (sjá GB/T 2881-2014 og ASTM E478-22):

Athugið:ppm er hlutar á milljón, 1%=10000ppm; Alþjóðlegar einkunnir (eins og ASTM) hafa örlítið mismunandi tjáningu, en óhreinindakóðun er í samræmi.

(1) Járn (Fe): Kjarnaáhrif á rafeiginleika og hörku álfelgur

Vélbúnaður:Járn myndar millimálmsambönd eins og FeSi₂ og ​​Fe₃Si í málmkísil. Þessi efnasambönd eru hálfleiðara- eða leiðarafasar, sem munu eyðileggja grindarheilleika kísils, sem leiðir til verulegrar aukningar á viðnám (td þegar Fe innihaldið eykst úr 100ppm í 500ppm, eykst viðnám kísilmálms úr 2000Ω・cm í yfir 8000cm). Munur á aðlögunarhæfni iðnaðarins:

Hálfleiðari/ljósmyndasvið:Fe þarf að vera stjórnað undir 100 ppm (td,Kísilmálmur flokkur 1101), annars mun það leiða til styttri líftíma burðarefnis í kísilskífum og 0,5% -1% minnkunar á skilvirkni ljósafrumumbreytingar;

álfelgur:Hæfilegt magn af Fe (300-500 ppm) getur myndað dreifðan styrkingarfasa, aukið styrkleika málmblöndunnar, en yfir 800 ppm myndar grófan FeAl₃ fasa, sem leiðir til 20% -30% lækkunar á hörku málmblöndu og auðveldar sprungur við vinnslu.

(2) Ál (Al): Jafnvægi álfelgur árangur og leiðni kröfur

Áhrifakerfi:Ál myndar Al-Si fasta lausn með sílikoni, sem bætir steypufljótleika og styrk málmblöndunnar. Hins vegar er atómradíus áls verulega frábrugðinn því sem er fyrir kísil og fast lausn mun valda grindarröskun, sem dregur úr leiðni. Munur á samhæfni iðnaðarins:
Álblöndur fyrir bíla (td 6061 álfelgur): Gráða 441 kísilmálmur(Al Minna en eða jafnt og 400ppm) er valið. Al og Si hámarka samverkandi afköst steypu, auka hæfileikahlutfall hjóla um 10% -15%.
Rafmagns álblöndur (td 1350 álfelgur fyrir víra og kapla):Einkunnir fyrir neðan2202 Kísilmálmur(Al Minna en eða jafnt og 200ppm) verður að vera valið; annars lækkar leiðnin úr 62% IACS niður í 58% IACS, og uppfyllir ekki kröfur um skilvirkni raforkuflutnings.

(3) Kalsíum (Ca): Hefur áhrif á efnafræðilegan stöðugleika og ferlisamhæfni.

Áhrifamáttur:Kalsíum er til í kísilmálmi sem CaSi₂, sýnir sterka efnahvarfsemi og hvarfast auðveldlega við súrefni, brennisteini og önnur frumefni til að mynda lág-bræðslumark-sambönd (td CaO・SiO₂, bræðslumark 1464 gráður). Munur á samhæfni iðnaðarins:
Lífræn kísilmyndun:Ca innihaldi verður að vera stjórnað undir 30 ppm (td,Kísilmálmur flokkur 3303), annars hvetur það hliðarhvörf, sem leiðir til ójafnrar mólþungadreifingar kísillífrænu fjölliðunnar og 15%-20% minnkunar á togstyrk.
Afoxun í stálframleiðslu:Viðeigandi magn af Ca (100-300 ppm) getur bætt vökvun bráðins stáls og aukið brennisteinshraðann um 10% -15%, en magn sem fer yfir 500 ppm myndar CaC₂ harðan og brothættan fasa, sem dregur úr höggseigni stálsins.

(4) Snefilóhreinindi (fosfór, bór): „banaleg áhrif“ á háum-reitum

Fosfór og bór eru talin „mikilvæg snefilóhreinindi“ í málmkísil. Jafnvel við styrk undir 1 ppm geta þau breytt frammistöðu verulega:
Í hálfleiðara sviðinu:Bór er P-dælingarefni og bór er N-gerð blöndunarefni. Snefilóhreinindi geta valdið stjórnlausri leiðni kísilþráða, sem minnkar flísafraksturinn um meira en 30%. Þeim verður að stjórna undir 0,1 ppm (rafræns-gæða málmkísilstaðall).
Á ljósvakasviðinu:Styrkur P og bórs sem fer yfir 0,5 ppm getur myndað endurröðunarstöðvar, sem dregur úr ljósmyndaða líftíma burðarefnisins. Nota verður málmkísill af -gráðu (P Minna en eða jafnt og 0,3 ppm, B Minna en eða jafnt og 0,3 ppm).

(1) Kjarnastýringarferli

Hreinsun hráefna:

Hár-kvarssandur (SiO₂ Stærri en eða jafnt og 99,9%) og lítill-óhreinindisafoxunarefni (jarðolíukoksaska Minna en eða jafnt og 0,5%) eru valdir til að draga úr innleiðingu óhreininda frá upprunanum;

Bræðslueftirlit:

Hreinsunarferli á kafi ljósbogaofni er tekið upp. Með því að stilla rafskautsstöðu og andrúmsloft ofnsins er stuðlað að viðbrögðum og aðskilnaði óhreininda með gjalli. Fjarlægingarhlutfall Fe og Al getur náð 60% -70%;

Hreinsun eftir-meðferð:

Hágæða málmkísill (eins og rafrænan flokkur) þarf að sýru-þvo (saltsýra + flúorsýrublanda) og lofttæmabræðslu. Fjarlægingarhlutfall snefilóhreininda er meira en eða jafnt og 99%.

(2) Viðurkenndar uppgötvunaraðferðir

Algeng óhreinindi (Fe, Al, Ca):

ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer) er notað, með greiningarmörk upp á 1 ppm og villu minni en eða jafnt og 5%;

Snefilóhreinindi (P, B):

ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer) er notað, með greiningarmörk upp á 0,01 ppm, sem uppfyllir kröfur um hálfleiðara-gráðu;

Hröð uppgötvun á-síðu:

Röntgenflúrljómun (XRF) er notuð, sem lýkur skimun á helstu óhreinindum innan 10 mínútna, hentugur fyrir gæðaskoðun iðnaðarframleiðslu.

(1) Hálfleiðara/rafeindaiðnaður
 Valkröfur:Notaðu gráðu 1101 eða hærri hreinleika, Fe minna en eða jafnt og 100ppm, Al Minna en eða jafnt og 100ppm, Ca Minna en eða jafnt og 10ppm, P Minna en eða jafnt og 0,1ppm, B Minna en eða jafnt og 0,1ppm;
 Kjarnakröfur:Gakktu úr skugga um heilleika grindar og stöðugleika rafmagns, forðastu bilun í tæki af völdum óhreininda.

(2) Ljósvökvaiðnaður
 Valkröfur:Notaðu 2202 eða ljósvökva-einkunn, Fe minna en eða jafnt og 200ppm, Al Minna en eða jafnt og 200ppm, Ca Minna en eða jafnt og 20ppm, P Minna en eða jafnt og 0,3ppm, B Minna en eða jafnt og 0,3ppm;
 Kjarnakröfur:Jafnvægi viðskipta skilvirkni og kostnaðar; Innihald óhreininda verður að passa við klippingu á sílikonskífu og framleiðsluferli rafhlöðu.

(3) Lífræn kísiliðnaður
 Valkröfur:Notaðu 3303 eða 441 einkunn, Fe minna en eða jafnt og 400ppm, Al Minna en eða jafnt og 400ppm, Ca Minna en eða jafnt og 30ppm;
 Kjarnakröfur:Forðastu óhreinindi-hvötuð aukaverkanir og tryggðu stöðugan árangur lífrænna kísilvara.

(4) Álblöndur / málmvinnsluiðnaður
 Valkröfur:Notaðu553 gæða kísilmálmur(Fe minna en eða jafnt og 500 ppm, Al minna en eða jafnt og 500 ppm, Ca minna en eða jafnt og 300 ppm) til að byggja álblöndur, ogSilicon 441 gæðafyrir álblöndur í bifreiðum;