Cum să selectați produsele optime din grafit pentru aplicația dvs.?

Grafitul este un alotrop al carbonului cu o structură stratificată de cristal hexagonal. Se mândrește cu o conductivitate electrică excelentă, conductivitate termică, lubrifiere, rezistență la temperaturi ridicate, rezistență la șocuri termice și stabilitate chimică și este cunoscut sub numele de „aurul negru”. Din aceste motive, este utilizat pe scară largă în metalurgie, mașini, inginerie chimică, fotovoltaic, semiconductor, industria nucleară, industria națională de apărare și industria aerospațială și a devenit un material nemetalic indispensabil pentru dezvoltarea tehnologiilor înalte și noi astăzi.

Diferitele scenarii de aplicare au cerințe de performanță diferite pentru produsele din grafit, făcând selecția precisă a materialului un pas de bază în aplicarea produselor din grafit. Alegerea componentelor din grafit cu performanță potrivită scenariilor de aplicare nu numai că poate prelungi în mod eficient durata de viață a acestora și poate reduce frecvența și costurile de înlocuire, dar poate contribui și la îmbunătățirea calității producției și a randamentului produselor finale.

1. Puritatea materialului de grafit

Puritatea materialului de grafit determină în mod direct durabilitatea componentelor. Impuritățile (cum ar fi Fe, Si, Al) din componentele din grafit vor forma compuși cu punct de topire scăzut într-un mediu de vid la temperatură înaltă, care erodează încet componentele din grafit și duc la crăpare și deteriorare. Pentru aplicarea cuptoarelor cu vid de înaltă precizie în domeniul semiconductorilor, componentele centrale, cum ar fi încălzitoarele din grafit, creuzetele din grafit, cilindrii de izolație din grafit și suporturile din grafit, trebuie să fie fabricate din grafit de înaltă puritate, cu o puritate de 5 N și mai mult, iar conținutul de cenușă al materialului trebuie controlat strict sub 10 ppm.

2. Densitatea și structura materialului grafit

Densitatea și structura sunt adesea trecute cu vederea în selecția materialului de grafit, totuși acești doi indicatori sunt factorii de bază care determină șocul termic și rezistența la fluaj a componentelor din grafit. Cu cât densitatea materialului grafit este mai mare, cu atât porozitatea componentelor este mai mică, cu atât rezistența acestora la pătrunderea gazului și la șoc termic este mai mare și cu atât este mai puțin probabil ca acestea să se crape în timpul utilizării. Luați ca exemplu grafitul presat izostatic: acest tip de grafit are o eroare izotropă mai mică de 1% și caracteristici uniforme de dilatare termică. Rezistența sa la șocuri termice este cu peste 30% mai mare decât cea a grafitului turnat obișnuit, iar rezistența la fluaj este de 3 până la 5 ori mai mare decât a grafitului extrudat, făcându-l un material ideal pentru cuptoarele cu vid supuse unor cicluri termice frecvente.

3. Potrivirea temperaturii

Nu este nevoie să urmăriți orbește materiale de ultimă generație pentru selectarea componentelor din grafit. Selectarea precisă a materialelor pe baza temperaturii maxime de funcționare a cuptorului cu vid poate nu numai să controleze costurile, ci și să asigure durabilitatea componentelor, realizând performanța maximă a costurilor.

Temperatura de funcționare este sub 1600℃:Grafitul obișnuit de înaltă puritate poate fi utilizat pentru a îndeplini cerințele de bază ale aplicației.

Temperatura de funcționare de la 1600℃ până la 2000℃:Granulație fină de înaltă puritategrafit izostaticeste alegerea potrivită, care echilibrează durabilitatea și performanța costurilor.

Temperatura de funcționare depășește 2000℃:Grafitul izostatic, grafitul pirolitic sau compozitele C/C trebuie selectate pentru a asigura performanța constantă în condiții dure de funcționare la temperatură ridicată.

4. Tratarea suprafeței

Aplicarea unui tratament adecvat de suprafață la componentele din grafit este echivalentă cu adăugarea unui „scut de protecție” acestora, care poate rezista eficient la oxidare și eroziune medie și poate prelungi foarte mult durata de viață a acestora. Următoarele sunt câteva metode comune de tratare a suprafeței pentru componentele din grafit:

Acoperire CVD SiC

Un uniform și densAcoperire CVD SiCpoate crește semnificativ temperatura de rezistență la oxidare a componentelor din grafit și este potrivit pentru majoritatea componentelor din grafit ale cuptoarelor cu vid, cum ar fiîncălzitoare, creuzeteși cilindri de izolație. Această acoperire poate rezista eficient la eroziunea gazelor chimice, cum ar fi oxigenul, clorul și vaporii de siliciu în mediul de operare.

Acoperire TaC

În comparație cu acoperirea CVD SiC,acoperire cu carbură de tantalare o rezistență mai bună la coroziune și rezistență la temperaturi ridicate și poate rezista la temperaturi ultra-înalte și medii de coroziune chimică extremă, cum ar fi scenariile dure de aplicare a cuptoarelor de creștere a cristalelor cu carbură de siliciu.

Infiltrarea siliciului/Densificarea suprafeței

Tratamentul prin infiltrare de siliciu este recomandat pentru unele componente de grafit portante și compozite C/C. După tratament, duritatea, rezistența la uzură și rezistența la fluaj a componentelor vor fi mult îmbunătățite. Impregnarea cu rășină sau tratamentul cu carbon pirolitic pot fi, de asemenea, adoptate pentru a umple porii de suprafață ai componentelor din grafit, pentru a reduce degajarea și pentru a îmbunătăți etanșeitatea la aer.