Hvordan vælger man de optimale grafitprodukter til din applikation?

Grafit er en allotrop af kulstof med en sekskantet krystallagstruktur. Den kan prale af fremragende elektrisk ledningsevne, termisk ledningsevne, smøreevne, høj temperaturbestandighed, termisk stødbestandighed og kemisk stabilitet og er kendt som det "sorte guld". Af disse grunde er det meget udbredt i metallurgi, maskineri, kemiteknik, fotovoltaik, halvledere, nuklear industri, nationale forsvars- og rumfartsindustrier og er blevet et uundværligt ikke-metallisk materiale til udvikling af høje og nye teknologier i dag.

Forskellige anvendelsesscenarier har varierende ydeevnekrav til grafitprodukter, hvilket gør præcist materialevalg til et kernetrin i anvendelsen af ​​grafitprodukter. Valg af grafitkomponenter med ydeevne, der matcher applikationsscenarierne, kan ikke kun effektivt forlænge deres levetid og reducere udskiftningsfrekvensen og -omkostningerne, men også hjælpe med at forbedre produktionskvaliteten og udbyttet af slutprodukter.

1. Renhed af grafitmateriale

Renheden af ​​grafitmateriale bestemmer direkte komponenternes holdbarhed. Urenheder (såsom Fe, Si, Al) i grafitkomponenter vil danne forbindelser med lavt smeltepunkt i et højtemperaturvakuummiljø, som langsomt eroderer grafitkomponenterne og fører til revner og beskadigelse. Til anvendelse af højpræcisionsvakuumovne i halvlederområdet skal kernekomponenter såsom grafitvarmere, grafitdigler, grafitisoleringscylindre og grafitbærere være fremstillet af højrent grafit med en renhed på 5N og derover, og askeindholdet i materialet skal være strengt kontrolleret 10ppm nedenfor.

2. Densitet og struktur af grafitmateriale

Densitet og struktur overses ofte ved valg af grafitmateriale, men alligevel er disse to indikatorer kernefaktorerne, der bestemmer grafitkomponenternes termiske stød og krybemodstand. Jo højere tætheden af ​​grafitmateriale er, jo lavere porøsitet af komponenterne, jo stærkere er deres modstand mod gasindtrængning og termisk stød, og jo mindre sandsynligt er det, at de revner under brug. Tag isostatisk presset grafit som et eksempel: denne type grafit har en isotropisk fejl på mindre end 1% og ensartede termiske ekspansionskarakteristika. Dens termiske stødmodstand er mere end 30 % højere end for almindelig støbt grafit, og dens krybemodstand er 3 til 5 gange den for ekstruderet grafit, hvilket gør det til et ideelt materiale til vakuumovne, der udsættes for hyppige termiske cyklusser.

3. Temperaturtilpasning

Der er ingen grund til blindt at forfølge high-end materialer til valg af grafitkomponenter. Præcis materialevalg baseret på den maksimale driftstemperatur for vakuumovnen kan ikke kun kontrollere omkostningerne, men også sikre komponenternes holdbarhed og opnå den maksimale omkostningsydelse.

Driftstemperaturen er under 1600 ℃:Almindelig højrent grafit kan bruges til at opfylde grundlæggende anvendelseskrav.

Driftstemperatur ved 1600℃ til 2000℃:Finkornet høj renhedisostatisk grafiter det passende valg, som balancerer holdbarhed og omkostningseffektivitet.

Driftstemperaturen overstiger 2000 ℃:Isostatisk grafit, pyrolytisk grafit eller C/C-kompositter bør vælges for at sikre den konstante ydeevne under barske driftsforhold ved høje temperaturer.

4. Overfladebehandling

Anvendelse af passende overfladebehandling på grafitkomponenter svarer til at tilføje et "beskyttende skjold" til dem, som effektivt kan modstå oxidation og medium erosion og i høj grad forlænge deres levetid. Følgende er flere almindelige overfladebehandlingsmetoder for grafitkomponenter:

CVD SiC belægning

En ensartet og tætCVD SiC belægningkan øge oxidationsmodstandstemperaturen for grafitkomponenter markant, og er velegnet til de fleste grafitkomponenter i vakuumovne som f.eks.varmelegemer, diglerog isoleringscylindre. Denne belægning kan effektivt modstå erosion af kemiske gasser såsom oxygen, klor og siliciumdampe i driftsmiljøet.

TaC belægning

Sammenlignet med CVD SiC-belægning,tantalcarbid belægninghar bedre korrosionsbestandighed og høj temperaturbestandighed og kan modstå ultrahøje temperaturer og ekstreme kemiske korrosionsmiljøer, såsom de barske anvendelsesscenarier for siliciumcarbid krystalvækstovne.

Siliciuminfiltration/overfladefortætning

Siliciuminfiltrationsbehandling anbefales til nogle bærende grafitkomponenter og C/C-kompositter. Efter behandlingen vil komponenternes hårdhed, slidstyrke og krybemodstand blive væsentligt forbedret. Harpiksimprægnering eller pyrolytisk kulstofbehandling kan også anvendes til at fylde overfladeporerne på grafitkomponenter, reducere afgasning og forbedre lufttætheden.