Как делают графитовые блоки

Как изготавливаются графитовые блоки?

Изостатически прессованные графитовые блоки высокой-чистоты представляют собой высококачественный-графитовый материал, используемый в полупроводниках, фотогальванике, аэрокосмической и других областях. Их основными характеристиками являются «высокая чистота» и «изотропия».

Производство изостатически прессованных графитовых блоков высокой-чистоты — сложный процесс, объединяющий физику, химию и точное машиностроение. Его можно разделить на следующие основные этапы:

Шаг 1: Подготовка и обработка сырья
1. Выбор: в качестве основного сырья используется нефтяной кокс или пековый кокс, поскольку он имеет высокое содержание углерода и низкий уровень примесей. Сначала его прокаливают при высокой температуре (около 1300 градусов) для удаления летучих веществ и влаги, тем самым увеличивая его истинную плотность и химическую стабильность.
2. Дробление и классификация. Обожженный кокс дробится и измельчается с использованием такого оборудования, как щековые дробилки и мельницы Раймонда, для получения порошков с различными размерами частиц. Стратегически сбалансированное сочетание частиц крупного, среднего и мелкого размера является ключом к получению структуры сырого тела высокой-плотности. Мелкие частицы заполняют промежутки между более крупными частицами, закладывая основу для последующих продуктов с высокой -плотностью. 3.. Очистка: для достижения требований «высокой чистоты» (обычно зольность ниже 50 частей на миллион или даже 5 частей на миллион) заполнительный порошок промывается кислотой-(с использованием соляной кислоты, плавиковой кислоты и т. д.) или подвергается высокотемпературное-хлорирование для эффективного удаления металлических примесей.

Шаг 2: Смешивание и формование (основной этап)
1. Добавление связующего: сортированный заполнитель смешивается со связующим (обычно средне- или высоко- каменноугольной смолой) при нагревании. Цель смешивания – равномерно покрыть поверхность каждой частицы заполнителя смолой, образуя пластичную пасту.
2. Изостатическое прессование. Это ключ к получению «изотропных» графитовых блоков. Пасту помещают в эластичную резиновую форму, герметизируют, а затем помещают в изостатический пресс высокого-давления, наполненный гидравлическим маслом (или водой). Насос высокого-давления создает равномерное давление (обычно 100–200 МПа) к жидкости. Поскольку давление жидкости одинаково во всех направлениях, паста равномерно сжимается во всех измерениях, что приводит к беспорядочному расположению внутренних частиц, устраняя ориентацию частиц, вызванную обычным прессованием. В результате получается зеленое тело с однородной структурой и постоянной плотностью.

Шаг 3: Кальцинирование
Сформированное сырое тело помещают в декарбонизатор и медленно нагревают примерно до 1000 градусов в защитной атмосфере (либо коксовом порошке, либо инертном газе). В ходе этого процесса связующий пек претерпевает сложные реакции разложения и полимеризации, превращаясь в прочный пековый кокс, который прочно связывает частицы заполнителя между собой и превращает неспеченное тело в углеродное тело, обладающее высокой механической прочностью.

Шаг 4: Графитизация
Это основной процесс, который придает материалу свойства графита. Прокаленное углеродное изделие помещают в печь Ачесона или тандемную печь графитации с внутренним нагревом в атмосфере инертного газа, непосредственно нагревая его до температуры 2000-3000 градусов. При таких экстремальных температурах неупорядоченные «турбостратные» атомы углерода внутри углеродного материала перестраиваются, образуя регулярную трехмерную кристаллическую структуру графита. Этот процесс значительно улучшает электро- и теплопроводность материала, стойкость к термическому удару и химическую стабильность, а также дополнительно улетучивает большинство остаточных примесей, достигая предельной сверхвысокой чистоты.

Шаг 5: Обработка и контроль качества
После графитизации заготовки подвергаются токарной обработке, фрезерованию, строганию и шлифовке на высокоточных станках с ЧПУ-по чертежам заказчика, в результате чего получаются изделия из графита высокой-чистоты с точными размерами. Перед отправкой они проходят строгие испытания на плотность, твердость, удельное сопротивление, зольность и прочность на изгиб.

Таким образом, исключительные свойства изостатически прессованных графитовых блоков высокой-чистоты-высокой чистоты, высокой плотности, изотропности и превосходных термических и электрических свойств-достигаются за счет тщательно контролируемой технологической цепочки: «очистка сырья → изотропное изостатическое прессование → высокая-температура прокаливание и отверждение → сверх-высоко-графитизация и кристаллизация." Изостатическое прессование обеспечивает структурную однородность, а высокотемпературная графитизация определяет конечные физические и химические свойства.

О нас