fe-Si

Lexikon der Photovoltaik-Begriffe

fe-Si ist das chemische Kürzel für Ferrosilizium, ein Gemisch aus Silizium (chem. Kürzel Si), Eisen (lat. Ferrum, chem. Kürzel Fe) und Drittelementen (wie Aluminium oder Calcium) in veränderlichen Anteilen, bei denen der Gehalt an Drittelementen rund 2% und der Eisengehalt bis über 80% betragen kann.

fe-Si ist nicht identisch mit mg-Si, metallurgischem Silizium, wie leider vielerorts im Internet behauptet. mg-Si ist Rohsilizium mit einem Reinheitsgrad von 98-99%, das in der Solarzellen-Produktion erst aufwendig (u.a. über den Siemensprozess) zu Solarsilizium mit einem Reinheitsgrad von 99,9999% gereinigt werden muss. Bisher wird mg-Si nur versuchsweise als “dirty silicon” für die Photovoltaik-Herstellung genutzt.

Für die Verwendung in der Metallurgie allerdings reicht der geringere Reinheitsgrad des mg-Si aus. So wird es in fe-Si als Siliziumbestandteil eingesetzt.

fe-Si in der Metallurgie

fe-Si erfüllt in der Metallurgie eine Reihe von Aufgaben.

• Als Legierung:
  Eine fe-Si-Legierung kann Stahl hitzebeständiger machen oder die Eigenschaften von Elektroblechen verbessern.
• Als Impfkeime für Erstarrungsprozesse:
  Um Erstarrungsprozesse der Schmelze von Gusseisen mit Kugelgraphit zu steuern, können fe-Si-Gemische als Impfkeime eingesetzt werden, an denen sich die Schlacke anlagern kann.
• In der Gusseisenmetallurgie:
  fe-Si-Gemische oder mg-fe-Si-Gemische (mg für Magnesium) unterstützen die gewünschte “kugelige” Ausbildung der Materials in der Erstarrung von Gusseisen mit Kugelgraphit.
• In der “Stahlberuhigung”:
  Wie das mg-Si wird fe-Si zur “Stahlberuhigung” eingesetzt: Die Silicium-Atome (Si) des Ferro-Silicium-Gemischs haben eine hohe Affinität zu Sauerstoffmolekülen (O2), die sie in der erstarrenden Metall-Schlacke zu SiO2-Molekülen binden. Der Silizium-Anteil des Ferrosiliciums wirkt daher desoxidierend (sauerstoffentziehend), vermindert auf diese Weise die Bildung von Gasbläschen im aushärtenden Metall und verhindert die korrisive Bedrohung des Stahls durch den aggressiven Sauerstoff. Der Effekt der Stahlberuhigung ist, dass der Stahl geschmeidiger und alterungsbeständiger wird.

fe-Si-Gemische können zwischen 14% und 90% metallurgisches Silizium enthalten.

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