Kaip pasirinkti optimalius grafito gaminius jūsų pritaikymui?

Grafitas yra anglies alotropas, turintis šešiakampę kristalinę sluoksninę struktūrą. Jis gali pasigirti puikiu elektros laidumu, šilumos laidumu, tepimu, atsparumu aukštai temperatūrai, atsparumu šiluminiam smūgiui ir cheminiam stabilumui ir yra žinomas kaip „juodasis auksas“. Dėl šių priežasčių jis plačiai naudojamas metalurgijos, mašinų, chemijos inžinerijos, fotovoltinės, puslaidininkių, branduolinės pramonės, krašto apsaugos ir kosmoso pramonėje ir šiandien tapo nepakeičiama nemetaline medžiaga kuriant aukštąsias ir naujas technologijas.

Skirtingi taikymo scenarijai kelia skirtingus grafito gaminių veikimo reikalavimus, todėl tikslus medžiagų pasirinkimas yra pagrindinis grafito gaminių taikymo etapas. Pasirinkus grafito komponentus, kurių našumas atitinka taikymo scenarijus, galima ne tik efektyviai prailginti jų tarnavimo laiką ir sumažinti keitimo dažnumą bei išlaidas, bet ir padėti pagerinti gamybos kokybę bei galutinių produktų išeigą.

1. Grafitinės medžiagos grynumas

Grafitinės medžiagos grynumas tiesiogiai lemia komponentų ilgaamžiškumą. Grafito komponentų priemaišos (pvz., Fe, Si, Al) aukštos temperatūros vakuuminėje aplinkoje sudarys žemos lydymosi temperatūros junginius, kurie lėtai ardo grafito komponentus ir sukelia įtrūkimus bei pažeidimus. Norint naudoti didelio tikslumo vakuumines krosnis puslaidininkių srityje, pagrindiniai komponentai, tokie kaip grafito šildytuvai, grafito tigliai, grafito izoliaciniai cilindrai ir grafito laikikliai, turi būti pagaminti iš didelio grynumo 5 N ir didesnio grynumo grafito, o pelenų kiekis medžiagoje turi būti griežtai kontroliuojamas žemiau 10 ppm.

2. Grafitinės medžiagos tankis ir struktūra

Renkantis grafito medžiagas dažnai nepaisoma tankio ir struktūros, tačiau šie du rodikliai yra pagrindiniai veiksniai, lemiantys grafito komponentų šiluminį šoką ir atsparumą šliaužimui. Kuo didesnis grafito medžiagos tankis, tuo mažesnis komponentų poringumas, stipresnis jų atsparumas dujų prasiskverbimui ir šiluminiam smūgiui, taip pat mažesnė tikimybė, kad naudojant jie įtrūks. Kaip pavyzdį paimkite izostatiškai presuotą grafitą: šio tipo grafito izotropinė paklaida yra mažesnė nei 1%, o šiluminio plėtimosi charakteristikos yra vienodos. Jo atsparumas šiluminiam smūgiui yra daugiau nei 30 % didesnis nei įprasto formuoto grafito, o atsparumas šliaužimui yra 3–5 kartus didesnis nei ekstruzinio grafito, todėl tai ideali medžiaga vakuuminėms krosnims, kuriose dažnai vyksta šiluminiai ciklai.

3. Temperatūros suderinimas

Nereikia aklai ieškoti aukščiausios klasės medžiagų renkantis grafito komponentus. Tikslus medžiagų parinkimas, pagrįstas maksimalia vakuuminės krosnies darbo temperatūra, gali ne tik kontroliuoti išlaidas, bet ir užtikrinti komponentų ilgaamžiškumą, pasiekiant maksimalų sąnaudų efektyvumą.

Darbinė temperatūra yra žemesnė nei 1600 ℃:Įprastas didelio grynumo grafitas gali būti naudojamas pagrindiniams taikymo reikalavimams patenkinti.

Darbinė temperatūra nuo 1600 ℃ iki 2000 ℃:Didelio grynumo smulkiagrūdisizostatinis grafitasyra tinkamas pasirinkimas, subalansuojantis ilgaamžiškumą ir ekonomiškumą.

Darbinė temperatūra viršija 2000 ℃:Reikėtų pasirinkti izostatinį grafitą, pirolitinį grafitą arba C/C kompozitus, kad būtų užtikrintas pastovus veikimas atšiauriomis aukštos temperatūros darbo sąlygomis.

4. Paviršiaus apdorojimas

Tinkamas grafito komponentų paviršiaus apdorojimas prilygsta „apsauginio skydo“ pridėjimui, kuris gali veiksmingai atsispirti oksidacijai ir vidutinei erozijai bei žymiai pailginti jų tarnavimo laiką. Toliau pateikiami keli įprasti grafito komponentų paviršiaus apdorojimo metodai:

CVD SiC danga

Vienodas ir tankusCVD SiC dangagali žymiai padidinti grafito komponentų atsparumo oksidacijai temperatūrą ir tinka daugeliui vakuuminių krosnių grafito komponentų, tokių kaipšildytuvai, tigliaiir izoliaciniai cilindrai. Ši danga gali efektyviai atsispirti cheminių dujų, tokių kaip deguonis, chloras ir silicio garai, erozijai darbo aplinkoje.

TaC danga

Palyginti su CVD SiC danga,tantalo karbido dangaturi geresnį atsparumą korozijai ir atsparumą aukštai temperatūrai, gali atlaikyti itin aukštą temperatūrą ir ekstremalią cheminę korozijos aplinką, pvz., atšiaurius silicio karbido kristalų augimo krosnių taikymo scenarijus.

Silicio infiltracija/paviršiaus tankinimas

Kai kuriuos laikančius grafito komponentus ir C/C kompozitus rekomenduojama apdoroti silicio infiltracija. Po apdorojimo labai pagerės komponentų kietumas, atsparumas dilimui ir atsparumas šliaužimui. Taip pat gali būti naudojamas dervos impregnavimas arba pirolitinis anglies apdorojimas, siekiant užpildyti grafito komponentų paviršiaus poras, sumažinti dujų išsiskyrimą ir pagerinti oro sandarumą.