Til hovedinnhold

CorSiCa – Controlled Silicon thin Casting

CorSiCa – Controlled Silicon thin Casting

Publisert 9. september 2015

Hovedmålet med prosjektet er å optimalisere kvaliteten på silisium for produksjon av siloxane og silikoner. CorSiCa-prosjektet vil utvikle et numerisk verktøy kalt Sistruc som kan forutsi mikrostruktur og hvilke intermetalliske faser som dannes under størkning. Dette verktøyet skal benyttes i utviklingen av en ny støpeprosess som gir en mer kontrollerbar og homogen mikrostruktur i produktet.

Industriell støping i jernform fra Møll 2014, NTNU PhD avhandling, p.49 (http://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2%3A697392&dswid=8937)

I de siste 15 årene har Elkem fokusert på silisium og silisium-relaterte produkter. Tradisjonelle produkter er Silgrain, metallurgisk silisium, Ferrosilisium og støperi. Siden opprettelsen av Elkem Solar Silicon® i 2009, har et kontinuerlig arbeid på produktutvikling funnet sted inkludert et BIA prosjekt på Si til anoder i Li batterier. En generell trend i nye markeder er behovet for små Si-partikler og derfor ønsker Elkem å utvikle en robust teknologi som kan gi homogene partikler med valgte egenskaper. Tradisjonelle støpeteknikker forårsaker segregering og ujevn fordeling av doping og legeringselementer. Disse produksjonsmetodene er også forbundet med betydelig utvikling av støv og røyk. Regelverket på støveksponering i arbeidsmiljøet vil i kommende år tvinge industrien til å endre prosessene. Begge utfordringer kan håndteres ved støping til tynne produkter. Dette gir muligheter for bedre prosesskontroll og for å skreddersy produktegenskaper. Ombyggingen av utstyret for produksjon av tynnere støp åpner for forbedringer:

  1. mer kontrollerte størknings og avkjølings trinn,
  2. økt produktivitet og lavere kostnad fordi behovet for knusing reduseres.

Et tynn-støpt materiale har en annen mikrostruktur og dermed andre egenskaper enn tykkere støpte materialer. I det påfølgende trinnet med knusing er behovet for energi mindre for tynn-støpt materiale siden behovet for størrelsesreduksjon er mindre. Kvaliteten på finstoff som generes er også høyere og volumet av høy kvalitets silisium vil dermed øke.

Hovedmålet med CorSiCa prosjektet er å utvikle et numerisk verktøy, Sistruc, som kan støtte arbeidet med å utvikle en kontrollerbar prosess som gir homogen mikrostruktur i silisium, silisiumforbindelser og silisiumlegeringer som gjør produktene egnet for videre behandling nye bruksområder som Li batterier og termo-elektriske generatorer.

For å oppnå det ambisiøse målet i CorSiCa prosjektet, vil SINTEF fokusere på:

  • Utvikling av en numerisk modell som forutsier mikrostruktur og intermetalliske forbindelser i støpt materiale som funksjon av legeringsinnhold og termisk historie
  • Utvikle en effektiv metode for mikrostruktur karakterisering via avanserte karakteriseringsteknikker (f.eks SIMS, TEM)
  • Utvikle en matematisk modell for tynnstøpe-prosessen for å forstå komplekse fenomener i prosessen
  • Støtte utviklingen av neste versjon av tynnstøpe-prosessen ved å etablere forholdet mellom prosessdesign og prosessparameters.

BIA-IPN prosjekt er støttet av NFR fra 2015 til 2017, totalbudsjettet: 10,5 MNOK
Partnere: Elkem AS (prosjekteier), SINTEF, Teknova

SEM bilde av intermetalliske forbindelser i MG-Si fra Møll 2014, NTNU PhD avhandling, p.118 (http://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2%3A697392&dswid=8937)

Prosjektstart

15.04.2015