Hur väljer man de optimala grafitprodukterna för din applikation?

Grafit är en allotrop av kol med en hexagonal kristallskiktad struktur. Den har utmärkt elektrisk ledningsförmåga, värmeledningsförmåga, smörjförmåga, hög temperaturbeständighet, termisk chockbeständighet och kemisk stabilitet, och är känt som det "svarta guldet". Av dessa skäl används det i stor utsträckning inom metallurgi, maskiner, kemiteknik, solceller, halvledare, kärnkraftsindustri, nationellt försvar och flygindustri, och har blivit ett oumbärligt icke-metalliskt material för utvecklingen av hög och ny teknik idag.

Olika applikationsscenarier har olika prestandakrav för grafitprodukter, vilket gör exakt materialval till ett centralt steg i applikationen av grafitprodukter. Att välja grafitkomponenter med prestanda som matchar applikationsscenarierna kan inte bara effektivt förlänga deras livslängd och minska utbytesfrekvensen och -kostnaderna, utan också bidra till att förbättra produktionskvaliteten och utbytet av slutprodukter.

1. Renhet hos grafitmaterial

Renheten hos grafitmaterial avgör direkt komponenternas hållbarhet. Föroreningar (som Fe, Si, Al) i grafitkomponenter kommer att bilda föreningar med låg smältpunkt i en högtemperaturvakuummiljö, som långsamt eroderar grafitkomponenterna och leder till sprickbildning och skador. För tillämpning av högprecisionsvakuumugnar i halvledarfältet ska kärnkomponenter såsom grafitvärmare, grafitdeglar, grafitisoleringscylindrar och grafitbärare vara gjorda av högren grafit med en renhet på 5N och högre, och askhalten i materialet ska kontrolleras strikt 10ppm nedan.

2. Densitet och struktur hos grafitmaterial

Densitet och struktur förbises ofta vid val av grafitmaterial, men dessa två indikatorer är kärnfaktorerna som bestämmer grafitkomponenternas termiska chock och krypmotstånd. Ju högre densitet grafitmaterial har, desto lägre porositet hos komponenterna, desto starkare är deras motståndskraft mot gaspenetration och termisk chock, och desto mindre sannolikt är det att de spricker under användning. Ta isostatiskt pressad grafit som ett exempel: denna typ av grafit har ett isotropiskt fel på mindre än 1% och enhetliga termiska expansionsegenskaper. Dess värmechockbeständighet är mer än 30 % högre än den för vanlig formgjuten grafit, och dess krypmotstånd är 3 till 5 gånger högre än extruderad grafit, vilket gör det till ett idealiskt material för vakuumugnar som utsätts för frekventa termiska cykler.

3. Temperaturmatchning

Det finns ingen anledning att blint eftersträva avancerade material för val av grafitkomponenter. Exakt materialval baserat på vakuumugnens maximala driftstemperatur kan inte bara kontrollera kostnaderna utan också säkerställa komponenternas hållbarhet och uppnå maximal kostnadsprestanda.

Driftstemperaturen är under 1600 ℃:Vanlig högren grafit kan användas för att uppfylla grundläggande applikationskrav.

Driftstemperaturen vid 1600℃ till 2000℃:Finkornig med hög renhetisostatisk grafitär det lämpliga valet, som balanserar hållbarhet och kostnadsprestanda.

Driftstemperaturen överstiger 2000 ℃:Isostatisk grafit, pyrolytisk grafit eller C/C-kompositer bör väljas för att säkerställa konstant prestanda under hårda driftförhållanden vid höga temperaturer.

4. Ytbehandling

Att applicera lämplig ytbehandling på grafitkomponenter motsvarar att lägga till en "skyddande sköld" till dem, som effektivt kan motstå oxidation och medium erosion och avsevärt förlänga deras livslängd. Följande är flera vanliga ytbehandlingsmetoder för grafitkomponenter:

CVD SiC-beläggning

En enhetlig och tätCVD SiC-beläggningkan avsevärt öka oxidationsbeständighetstemperaturen för grafitkomponenter, och är lämplig för de flesta grafitkomponenter i vakuumugnar som t.ex.värmare, deglaroch isoleringscylindrar. Denna beläggning kan effektivt motstå erosion av kemiska gaser som syre, klor och kiselånga i driftsmiljön.

TaC beläggning

Jämfört med CVD SiC-beläggning,tantalkarbidbeläggninghar bättre korrosionsbeständighet och hög temperaturbeständighet, och kan motstå ultrahöga temperaturer och extrema kemiska korrosionsmiljöer, såsom de hårda tillämpningsscenarierna för kiselkarbidkristalltillväxtugnar.

Kiselinfiltration/Ytförtätning

Silikoninfiltrationsbehandling rekommenderas för vissa bärande grafitkomponenter och C/C-kompositer. Efter behandlingen kommer komponenternas hårdhet, slitstyrka och krypmotstånd att förbättras avsevärt. Hartsimpregnering eller pyrolytisk kolbehandling kan också användas för att fylla ytporerna på grafitkomponenter, minska avgasning och förbättra lufttätheten.