چگونه فلز سیلیکون طبقه بندی می شود
"سیلیکون فلز" (که در چین به عنوان سیلیکون صنعتی نیز شناخته می شود) نام تجاری است که در اواسط-1960 ظهور کرد. ظهور آن با ظهور صنعت نیمه هادی همراه بود. روش معمول بین المللی تقسیم سیلیکون تجاری به فلز سیلیکون و سیلیکون برای نیمه هادی ها است. فلز سیلیکون محصولی است که از کوارتز و کک ذوب شده در کوره حرارت داده شده با الکتریکی، با محتوای سیلیکون اصلی در حدود 98 درصد (99.99 درصد Si نیز در فلز سیلیکون موجود است) و ناخالصی های باقی مانده آهن، آلومینیوم، کلسیم و غیره. سیلیکون نیمه هادی برای ساخت فلز سیلیکون با خلوص بالا برای دستگاه های نیمه هادی استفاده می شود. این به شکل های پلی کریستالی و تک کریستالی فروخته می شود که اولی ارزان و دومی گران است. بسته به کاربرد آن به مشخصات مختلفی تقسیم می شود. طبق آمار، جهان در سال 1985 حدود 500،{5}} تن فلز سیلیکون مصرف کرد که حدود 60 درصد آن برای آلیاژهای آلومینیوم، کمتر از 30 درصد برای سیلیکون آلی، حدود 3 درصد برای نیمه هادی ها استفاده شد. و بقیه برای ذوب فولاد و سرامیک های دقیق و غیره استفاده می شد.
طبقه بندی فلز سیلیکون معمولا بر اساس محتوای سه ناخالصی اصلی آهن، آلومینیوم و کلسیم موجود در ترکیب فلز سیلیکون است. با توجه به محتوای آهن، آلومینیوم و کلسیم موجود در فلز سیلیکون، فلز سیلیکون را می توان به گریدهای مختلفی مانند 553، 441، 411، 421، 3303، 3305، 2202، 2502، 1501 و 1101 طبقه بندی کرد.
در صنعت، فلز سیلیکون معمولاً با کاهش دی اکسید سیلیکون از کربن در یک کوره الکتریکی تولید می شود. معادله واکنش شیمیایی: SiO2 به اضافه 2C → Si به اضافه 2CO سیلیسیم تولید شده به این ترتیب 97-98 درصد خالص است و فلز سیلیکون نامیده می شود. سپس ذوب و تبلور مجدد می شود و ناخالصی ها با اسید حذف می شوند تا فلز سیلیکون با خلوص 99.7 تا 99.8 درصد به دست آید.
فلز سیلیکون عمدتاً از سیلیکون تشکیل شده است، بنابراین خواصی مشابه سیلیکون دارد. دو ایزومر سیلیکون وجود دارد، سیلیسیم آمورف و سیلیسیم کریستالی. سیلیکون آمورف پودری سیاه مایل به خاکستری است و در واقع یک میکروکریستال است. سیلیکون کریستالی دارای ساختار کریستالی و خواص نیمه هادی الماس با نقطه ذوب 1410 درجه، نقطه جوش 2355 درجه، سختی موس 7 و ماهیت شکننده است. سیلیکون آمورف از نظر شیمیایی فعال است و می تواند به شدت در اکسیژن بسوزد. در دماهای بالا با هالوژن ها، نیتروژن، کربن و سایر غیرفلزات واکنش می دهد و همچنین می تواند با منیزیم، کلسیم، آهن و سایر فلزات برای تولید سیلیسیدها واکنش نشان دهد. سیلیکون آمورف تقریباً در تمام اسیدهای معدنی و آلی از جمله اسید هیدروفلوئوریک نامحلول است، اما می تواند در مخلوطی از اسید نیتریک و اسید هیدروفلوئوریک حل شود. محلول غلیظ هیدروکسید سدیم می تواند سیلیکون آمورف را حل کرده و گاز هیدروژن آزاد کند. سیلیکون کریستالی نسبتاً غیر فعال است و حتی در دماهای بالا از نظر شیمیایی با اکسیژن ترکیب نمی شود. همچنین در هر نوع اسید معدنی و آلی نامحلول است، اما در مخلوطی از اسید نیتریک و اسید هیدروفلوئوریک و همچنین در محلول های غلیظ هیدروکسید سدیم محلول است.
