Πώς κατασκευάζονται τα μπλοκ γραφίτη

Πώς κατασκευάζονται τα μπλοκ γραφίτη;

Τα ισοστατικά συμπιεσμένα τεμάχια γραφίτη υψηλής-καθαρότητας είναι ένα υλικό γραφίτη υψηλής-τελείας που χρησιμοποιείται σε ημιαγωγούς, φωτοβολταϊκά, αεροδιαστημική και άλλα πεδία. Τα βασικά τους χαρακτηριστικά είναι η «υψηλή καθαρότητα» και η «ισοτροπία».

Η παραγωγή ισοστατικά συμπιεσμένων μπλοκ γραφίτη υψηλής-καθαρότητας είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που ενσωματώνει τη φυσική, τη χημεία και τη μηχανική ακριβείας. Μπορεί να χωριστεί στα ακόλουθα βασικά βήματα:

Βήμα 1: Προετοιμασία και επεξεργασία πρώτων υλών
1. Επιλογή: Ο οπτάνθρακας πετρελαίου ή οπτάνθρακας πίσσας χρησιμοποιείται ως κύρια πρώτη ύλη, καθώς έχει υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα και χαμηλές ακαθαρσίες. Πρώτα φρύζεται σε υψηλή θερμοκρασία (περίπου 1300 μοίρες) για να αφαιρεθούν τα πτητικά και η υγρασία, αυξάνοντας έτσι την πραγματική πυκνότητα και τη χημική του σταθερότητα.
2. Θραύση και ταξινόμηση: Το φρυγμένο κοκ συνθλίβεται και αλέθεται χρησιμοποιώντας εξοπλισμό όπως σπαστήρες σιαγόνων και μύλους Raymond για την παραγωγή σκόνης διαφορετικών μεγεθών σωματιδίων. Ένας στρατηγικά ισορροπημένος συνδυασμός μεγάλων, μεσαίων και μικρών μεγεθών σωματιδίων είναι το κλειδί για την επίτευξη μιας πράσινης δομής σώματος υψηλής-πυκνότητας. Μικρά σωματίδια γεμίζουν τα κενά μεταξύ μεγαλύτερων σωματιδίων, θέτοντας τα θεμέλια για επόμενα προϊόντα υψηλής-πυκνότητας. 3. Καθαρισμός: Για να επιτευχθούν απαιτήσεις "υψηλής καθαρότητας" (συνήθως περιεκτικότητα σε τέφρα κάτω από 50 ppm ή ακόμα και 5 ppm), η σκόνη του συσσωματώματος πλένεται με οξύ{{8} ή υδροφθορικό οξύ, υπόκειται σε υδροφθορές (υδροφθορές κ.λπ. χλωρίωση σε υψηλή{10}}θερμοκρασία για την αποτελεσματική απομάκρυνση των μεταλλικών ακαθαρσιών.

Βήμα 2: Ανάμιξη και χύτευση (Βήμα πυρήνα)
1. Προσθήκη συνδετικού: Η διαβαθμισμένη σκόνη αδρανών αναμειγνύεται με ένα συνδετικό υλικό (συνήθως μέτριας- ή υψηλής-θερμοκρασίας λιθανθρακόπισσα) ενώ θερμαίνεται. Ο σκοπός της ανάμειξης είναι να επικαλυφθεί ομοιόμορφα η επιφάνεια κάθε σωματιδίου αδρανούς με την πίσσα, σχηματίζοντας μια πλαστική πάστα.
2. Ισοστατική πίεση: Αυτό είναι το κλειδί για την επίτευξη «ισότροπων» μπλοκ γραφίτη. Η πάστα τοποθετείται σε ελαστικό καλούπι από καουτσούκ, σφραγίζεται και στη συνέχεια τοποθετείται σε ισοστατική πρέσα υψηλής-πίεσης γεμάτη με υδραυλικό λάδι (ή νερό). Μια αντλία υψηλής-πίεσης ασκεί ομοιόμορφη πίεση (συνήθως 100-200 MPa) στο υγρό. Επειδή η πίεση του υγρού είναι ίση προς όλες τις κατευθύνσεις, η πάστα συμπιέζεται ομοιόμορφα σε όλες τις διαστάσεις, με αποτέλεσμα μια διαταραγμένη διάταξη των εσωτερικών σωματιδίων, εξαλείφοντας τον προσανατολισμό των σωματιδίων που προκαλείται από τη συμβατική πίεση. Το αποτέλεσμα είναι ένα πράσινο σώμα με ομοιόμορφη δομή και σταθερή πυκνότητα.

Βήμα 3: Ασβεστοποίηση
Το σχηματισμένο πράσινο σώμα τοποθετείται σε ασβεστοποιητή και θερμαίνεται αργά στους περίπου 1000 βαθμούς κάτω από προστατευτική ατμόσφαιρα (είτε με σκόνη οπτάνθρακα είτε με αδρανές αέριο). Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, το βήμα συνδετικού υφίσταται πολύπλοκες αντιδράσεις αποσύνθεσης και πολυμερισμού, μετατρέποντας σε ένα ισχυρό κοκ, το οποίο δεσμεύει σταθερά τα σωματίδια του συσσωματώματος και μετατρέπει το πράσινο σώμα σε σώμα άνθρακα με υψηλή μηχανική αντοχή.

Βήμα 4: Γραφιτοποίηση
Αυτή είναι η βασική διαδικασία που προσδίδει ιδιότητες γραφίτη στο υλικό. Το σώμα πυρωμένου άνθρακα τοποθετείται σε έναν κλίβανο Acheson ή σε έναν εσωτερικά θερμαινόμενο διπλό κλίβανο γραφιτοποίησης κάτω από ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου, θερμαίνοντάς το απευθείας σε θερμοκρασίες 2000-3000 μοιρών. Σε αυτές τις ακραίες θερμοκρασίες, τα διαταραγμένα «τουρμποστρατικά» άτομα άνθρακα μέσα στο υλικό άνθρακα αναδιατάσσονται, σχηματίζοντας μια κανονική, τρισδιάστατη κρυσταλλική δομή γραφίτη. Αυτή η διαδικασία βελτιώνει σημαντικά την ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα του υλικού, την αντοχή στο θερμικό σοκ και τη χημική σταθερότητα και εξατμίζει περαιτέρω τις περισσότερες υπολειμματικές ακαθαρσίες, επιτυγχάνοντας την απόλυτη εξαιρετικά υψηλή καθαρότητα.

Βήμα 5: Μηχανική κατεργασία και ποιοτικός έλεγχος
Μετά τη γραφιτοποίηση, τα ακατέργαστα τεμάχια περιστρέφονται, αλέθονται, πλανίζονται και αλέθονται χρησιμοποιώντας εργαλειομηχανές CNC υψηλής ακρίβειας, σύμφωνα με τα σχέδια των πελατών, δημιουργώντας τελικά προϊόντα γραφίτη με ισοστατική συμπίεση υψηλής ακρίβειας διαστάσεων. Πριν από την αποστολή, υποβάλλονται σε αυστηρό έλεγχο για πυκνότητα, σκληρότητα, ειδική αντίσταση, περιεκτικότητα σε τέφρα και αντοχή σε κάμψη.

Συνοπτικά, οι εξαιρετικές ιδιότητες των ισοστατικά συμπιεσμένων τεμαχίων γραφίτη υψηλής καθαρότητας-υψηλής καθαρότητας, υψηλής πυκνότητας, ισοτροπίας και εξαιρετικών θερμικών και ηλεκτρικών ιδιοτήτων-επιτυγχάνονται μέσω μιας σχολαστικά ελεγχόμενης αλυσίδας διεργασίας: "ραφινάρισμα πρώτων υλών → ισοτροπική ισοστατική πίεση{3} και σκλήρυνση → γραφιτοποίηση και κρυστάλλωση εξαιρετικά-υψηλής- θερμοκρασίας." Η ισοστατική συμπίεση εξασφαλίζει δομική ομοιομορφία, ενώ η γραφιτοποίηση υψηλής θερμοκρασίας καθορίζει τις τελικές φυσικές και χημικές ιδιότητες.

Σχετικά με εμάς