จะเลือกผลิตภัณฑ์กราไฟท์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานของคุณได้อย่างไร

กราไฟท์เป็นคาร์บอนที่มีโครงสร้างเป็นชั้นคริสตัลหกเหลี่ยม มีการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม การนำความร้อน การหล่อลื่น ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อน และความเสถียรทางเคมี และเป็นที่รู้จักในชื่อ "ทองคำดำ" ด้วยเหตุผลเหล่านี้ จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา เครื่องจักร วิศวกรรมเคมี พลังงานแสงอาทิตย์ สารกึ่งตัวนำ อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ การป้องกันประเทศ และอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ และได้กลายเป็นวัสดุอโลหะที่ขาดไม่ได้สำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีชั้นสูงและใหม่ในปัจจุบัน

สถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกันมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกันสำหรับผลิตภัณฑ์กราไฟท์ ทำให้การเลือกวัสดุที่แม่นยำเป็นขั้นตอนหลักในการใช้งานผลิตภัณฑ์กราไฟท์ การเลือกส่วนประกอบกราไฟท์ที่มีประสิทธิภาพตรงกับสถานการณ์การใช้งานไม่เพียงแต่ช่วยยืดอายุการใช้งานและลดความถี่และต้นทุนในการเปลี่ยนได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ยังช่วยปรับปรุงคุณภาพการผลิตและผลผลิตของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอีกด้วย

1. ความบริสุทธิ์ของวัสดุกราไฟท์

ความบริสุทธิ์ของวัสดุกราไฟท์จะกำหนดความทนทานของส่วนประกอบโดยตรง สิ่งเจือปน (เช่น Fe, Si, Al) ในส่วนประกอบกราไฟท์จะก่อตัวเป็นสารประกอบที่มีจุดหลอมเหลวต่ำในสภาพแวดล้อมสุญญากาศที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งจะกัดเซาะส่วนประกอบกราไฟท์อย่างช้าๆ และนำไปสู่การแตกร้าวและความเสียหาย สำหรับการใช้งานเตาสุญญากาศที่มีความแม่นยำสูงในสาขาเซมิคอนดักเตอร์ ส่วนประกอบหลัก เช่น เครื่องทำความร้อนกราไฟท์ ถ้วยใส่กราไฟท์ กระบอกฉนวนกราไฟท์ และตัวพากราไฟท์ จะต้องทำจากกราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูง โดยมีความบริสุทธิ์ 5N ขึ้นไป และปริมาณเถ้าของวัสดุจะต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดต่ำกว่า 10ppm

2. ความหนาแน่นและโครงสร้างของวัสดุกราไฟท์

ความหนาแน่นและโครงสร้างมักถูกมองข้ามในการเลือกใช้วัสดุกราไฟท์ แต่ตัวชี้วัดทั้งสองนี้เป็นปัจจัยหลักที่กำหนดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความต้านทานการคืบของส่วนประกอบกราไฟท์ ยิ่งวัสดุกราไฟท์มีความหนาแน่นสูง ความพรุนของส่วนประกอบก็จะยิ่งต่ำลง ความต้านทานต่อการแทรกซึมของก๊าซและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันก็ยิ่งดีขึ้น และมีโอกาสเกิดการแตกร้าวระหว่างการใช้งานน้อยลง ใช้กราไฟท์อัดไอโซสแตติกเป็นตัวอย่าง: กราไฟท์ประเภทนี้มีข้อผิดพลาดไอโซโทรปิกน้อยกว่า 1% และมีลักษณะการขยายตัวเนื่องจากความร้อนสม่ำเสมอ ความต้านทานการกระแทกจากความร้อนสูงกว่ากราไฟท์ที่ขึ้นรูปทั่วไปมากกว่า 30% และความต้านทานการคืบของกราไฟท์ที่อัดขึ้นรูป 3 ถึง 5 เท่า ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับเตาสุญญากาศที่ต้องผ่านวงจรความร้อนบ่อยครั้ง

3. การจับคู่อุณหภูมิ

ไม่จำเป็นต้องเลือกวัสดุคุณภาพสูงสุ่มสี่สุ่มห้าในการเลือกส่วนประกอบกราไฟท์ การเลือกวัสดุที่แม่นยำตามอุณหภูมิการทำงานสูงสุดของเตาสุญญากาศไม่เพียงแต่สามารถควบคุมต้นทุน แต่ยังรับประกันความทนทานของส่วนประกอบ ทำให้ได้ประสิทธิภาพด้านต้นทุนสูงสุด

อุณหภูมิในการทำงานต่ำกว่า 1,600 ℃:กราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงทั่วไปสามารถนำมาใช้เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการใช้งานขั้นพื้นฐานได้

อุณหภูมิในการทำงานที่ 1600°C ถึง 2000°C:เนื้อละเอียดมีความบริสุทธิ์สูงกราไฟท์แบบไอโซสแตติกเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมซึ่งสร้างความสมดุลระหว่างความทนทานและความคุ้มค่า

อุณหภูมิในการทำงานเกิน 2,000 ℃:ควรเลือกกราไฟท์ไอโซสแตติก กราไฟท์ไพโรไลติก หรือคอมโพสิต C/C เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่คงที่ภายใต้สภาวะการทำงานที่อุณหภูมิสูงที่รุนแรง

4. การรักษาพื้นผิว

การใช้การปรับสภาพพื้นผิวที่เหมาะสมกับส่วนประกอบกราไฟท์เทียบเท่ากับการเพิ่ม "เกราะป้องกัน" ซึ่งสามารถต้านทานการเกิดออกซิเดชันและการกัดเซาะปานกลางได้อย่างมีประสิทธิภาพ และยืดอายุการใช้งานได้อย่างมาก ต่อไปนี้เป็นวิธีการรักษาพื้นผิวทั่วไปสำหรับส่วนประกอบกราไฟท์:

การเคลือบ CVD SiC

มีความสม่ำเสมอและหนาแน่นการเคลือบ CVD SiCสามารถเพิ่มอุณหภูมิต้านทานการเกิดออกซิเดชันของส่วนประกอบกราไฟท์ได้อย่างมีนัยสำคัญ และเหมาะสำหรับส่วนประกอบกราไฟท์ส่วนใหญ่ของเตาสุญญากาศเช่นเครื่องทำความร้อน, ถ้วยใส่ตัวอย่างและกระบอกฉนวน สารเคลือบนี้สามารถต้านทานการกัดกร่อนของก๊าซเคมี เช่น ออกซิเจน คลอรีน และไอซิลิคอนในสภาพแวดล้อมการทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ทาซีเคลือบ

เมื่อเปรียบเทียบกับการเคลือบ CVD SiCการเคลือบแทนทาลัมคาร์ไบด์มีความทนทานต่อการกัดกร่อนและทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดีกว่า และสามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงเป็นพิเศษและสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนของสารเคมีที่รุนแรง เช่น สถานการณ์การใช้งานที่รุนแรงของเตาเติบโตคริสตัลซิลิคอนคาร์ไบด์

การแทรกซึมของซิลิคอน/การเพิ่มความหนาแน่นของพื้นผิว

แนะนำให้ใช้การบำบัดการแทรกซึมของซิลิคอนสำหรับส่วนประกอบกราไฟท์ที่รองรับน้ำหนักและคอมโพสิต C/C หลังการรักษา ความแข็ง ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานการคืบของส่วนประกอบจะดีขึ้นอย่างมาก การเคลือบเรซินหรือการบำบัดคาร์บอนแบบไพโรไลติกยังสามารถนำมาใช้เพื่อเติมเต็มรูพรุนบนพื้นผิวของส่วนประกอบกราไฟท์ ลดการปล่อยก๊าซ และปรับปรุงความหนาแน่นของอากาศ