Hogyan válasszuk ki az alkalmazásához optimális grafittermékeket?

A grafit hatszögletű kristályréteges szerkezetű szén allotróp. Kiváló elektromos vezetőképességgel, hővezető képességgel, kenőképességgel, magas hőmérséklet-állósággal, hősokkállósággal és kémiai stabilitással büszkélkedhet, és „fekete aranyként” ismert. Ezen okok miatt széles körben használják a kohászatban, a gépiparban, a vegyiparban, a fotovoltaikus, a félvezető-, a nukleáris iparban, a honvédelemben és a repülőgépiparban, és napjainkban a magas és új technológiák fejlesztésének nélkülözhetetlen nem fémes anyagává vált.

A különböző alkalmazási forgatókönyvek eltérő teljesítménykövetelményeket írnak elő a grafittermékekre vonatkozóan, így a pontos anyagválasztás a grafittermékek alkalmazásának alapvető lépése. Az alkalmazási forgatókönyveknek megfelelő teljesítményű grafit alkatrészek megválasztása nemcsak hatékonyan meghosszabbíthatja azok élettartamát és csökkentheti a csere gyakoriságát és a költségeket, hanem hozzájárulhat a végtermékek gyártási minőségének és hozamának javításához is.

1. Grafit anyag tisztasága

A grafit anyag tisztasága közvetlenül meghatározza az alkatrészek tartósságát. A grafitkomponensekben lévő szennyeződések (például Fe, Si, Al) magas hőmérsékletű vákuumkörnyezetben alacsony olvadáspontú vegyületeket képeznek, amelyek lassan erodálják a grafitkomponenseket, és repedésekhez és károsodásokhoz vezetnek. A nagy pontosságú vákuumkemencék félvezető térben történő alkalmazásához az olyan magkomponenseket, mint a grafitmelegítők, grafittégelyek, grafitszigetelő hengerek és grafithordozók 5 N és nagyobb tisztaságú, nagy tisztaságú grafitból kell készíteni, és az anyag hamutartalmát szigorúan 10 ppm alatt kell ellenőrizni.

2. Grafit anyag sűrűsége és szerkezete

A sűrűséget és a szerkezetet gyakran figyelmen kívül hagyják a grafitanyag kiválasztásánál, mégis ez a két mutató a fő tényező, amely meghatározza a grafit alkatrészek hősokk- és kúszásállóságát. Minél nagyobb a grafitanyag sűrűsége, annál kisebb az alkatrészek porozitása, annál erősebb az ellenállásuk a gáz behatolásával és hősokkjával szemben, és annál kisebb az esélye, hogy használat közben megrepednek. Vegyük például az izosztatikusan préselt grafitot: ennek a grafittípusnak az izotróp hibája kevesebb, mint 1%, és egyenletes a hőtágulási jellemzői. Hősokkállósága több mint 30%-kal magasabb, mint a közönséges fröccsöntött grafité, kúszási ellenállása pedig 3-5-szöröse az extrudált grafiténak, így ideális anyag a gyakori hőciklusoknak kitett vákuumkemencékhez.

3. Hőmérséklet-illesztés

A grafitkomponensek kiválasztásához nem szükséges vakon követni a csúcsminőségű anyagokat. A vákuumkemence maximális üzemi hőmérsékletén alapuló, precíz anyagválasztással nemcsak a költségeket lehet ellenőrizni, hanem az alkatrészek tartósságát is biztosíthatja, így a maximális költségteljesítmény érhető el.

Az üzemi hőmérséklet 1600 ℃ alatt van:A közönséges, nagy tisztaságú grafit felhasználható az alapvető alkalmazási követelmények teljesítésére.

Üzemi hőmérséklet 1600 ℃ és 2000 ℃ között:Nagy tisztaságú finomszemcsésizosztatikus grafita megfelelő választás, amely egyensúlyt teremt a tartósság és a költséghatékonyság között.

Az üzemi hőmérséklet meghaladja a 2000 ℃-ot:Izosztatikus grafitot, pirolitikus grafitot vagy C/C kompozitokat kell választani, hogy biztosítsák az állandó teljesítményt zord, magas hőmérsékletű üzemi körülmények között.

4. Felületkezelés

A grafit alkatrészek megfelelő felületkezelése egyenértékű egy "védőpajzs" hozzáadásával, amely hatékonyan ellenáll az oxidációnak és a közepes eróziónak, és jelentősen meghosszabbítja élettartamukat. A következő néhány általános felületkezelési módszer található a grafit alkatrészekhez:

CVD SiC bevonat

Egyenletes és sűrűCVD SiC bevonatjelentősen növelheti a grafit alkatrészek oxidációállósági hőmérsékletét, és alkalmas a vákuumkemencék legtöbb grafit alkatrészéhez, mint pl.melegítők, olvasztótégelyekés szigetelő hengerek. Ez a bevonat hatékonyan ellenáll a vegyi gázok, például oxigén, klór és szilíciumgőz eróziójának a működési környezetben.

TaC bevonat

A CVD SiC bevonattal összehasonlítvatantál-karbid bevonatjobb korrózióállósággal és magas hőmérséklettel szembeni ellenállással rendelkezik, és ellenáll az ultramagas hőmérsékletnek és az extrém kémiai korróziós környezetnek, például a szilícium-karbid kristálynövekedő kemencék kemény alkalmazási forgatókönyveinek.

Szilícium beszivárgás/felületi sűrűsödés

Szilícium infiltrációs kezelés javasolt egyes teherhordó grafit alkatrészek és C/C kompozitok esetében. A kezelés után az alkatrészek keménysége, kopásállósága és kúszásállósága jelentősen javul. Gyanta impregnálás vagy pirolitikus szénkezelés is alkalmazható a grafit alkatrészek felületi pórusainak kitöltésére, a gázkibocsátás csökkentésére és a légtömörség javítására.