Jak se vyrábí grafitové bloky

Jak se vyrábí grafitové bloky?

Izostaticky lisované vysoce-grafitové bloky jsou špičkovým-grafitovým materiálem používaným v polovodičích, fotovoltaice, letectví a dalších oborech. Jejich základními vlastnostmi jsou „vysoká čistota“ a „izotropie“.

Výroba izostaticky lisovaných vysoce čistých grafitových bloků-je složitý proces, který integruje fyziku, chemii a přesné inženýrství. Lze jej rozdělit do následujících základních kroků:

Krok 1: Příprava a zpracování suroviny
1. Výběr: Ropný koks nebo smolný koks se používá jako primární surovina, protože má vysoký obsah uhlíku a málo nečistot. Nejprve se kalcinuje při vysoké teplotě (přibližně 1300 stupňů), aby se odstranily těkavé látky a vlhkost, čímž se zvýšila jeho skutečná hustota a chemická stabilita.
2. Drcení a klasifikace: Kalcinovaný koks se drtí a mele za použití zařízení, jako jsou čelisťové drtiče a Raymondovy mlýny, aby se vyrobily prášky s různou velikostí částic. Strategicky vyvážená směs velkých, středních a malých částic je klíčem k dosažení vysoké-hustoty zelené struktury těla. Malé částice vyplňují mezery mezi většími částicemi a pokládají základ pro následné produkty s vysokou -hustotou. 3. Čištění: K dosažení požadavků na „vysokou čistotu“ (obvykle obsah popela pod 50 ppm nebo dokonce 5 ppm) se práškový agregát promyje kyselinou- (pomocí kyseliny chlorovodíkové, kyseliny fluorovodíkové atd.) nebo se podrobí vysokoteplotní chloraci, která účinně odstraňuje kovové nečistoty.

Krok 2: Míchání a formování (hlavní krok)
1. Přidání pojiva: Tříděný práškový kamenivo se za zahřívání smíchá s pojivem (obvykle středně- nebo vysoko{2}}uhelným dehtem). Účelem míchání je rovnoměrně pokrýt povrch každé částice kameniva dehtem, čímž se vytvoří plastická pasta.
2. Izostatické lisování: Toto je klíč k dosažení "izotropních" grafitových bloků. Pasta je umístěna do elastické pryžové formy, utěsněna a poté umístěna do vysokotlakého- izostatického lisu naplněného hydraulickým olejem (nebo vodou). Vysokotlaké-čerpadlo aplikuje na kapalinu rovnoměrný tlak (obvykle 100–200 MPa). Protože je tlak kapaliny ve všech směrech stejný, pasta je rovnoměrně stlačena ve všech rozměrech, což má za následek neuspořádané uspořádání vnitřních částic, čímž se eliminuje orientace částic způsobená konvenčním lisováním. Výsledkem je zelené tělo s jednotnou strukturou a konzistentní hustotou.

Krok 3: Kalcinace
Vzniklé surové těleso se vloží do kalcinátoru a pod ochrannou atmosférou (buď koksovým práškem nebo inertním plynem) se pomalu zahřívá na teplotu přibližně 1000 stupňů. Během tohoto procesu pojivová smola prochází složitými rozkladnými a polymerizačními reakcemi a přeměňuje se na silný smolný koks, který pevně váže částice kameniva dohromady a přeměňuje surové těleso na uhlíkové těleso s vysokou mechanickou pevností.

Krok 4: Grafitizace
Toto je základní proces, který dodává materiálu vlastnosti grafitu. Těleso z kalcinovaného uhlíku se umístí do pece Acheson nebo interně vyhřívané tandemové grafitizační pece pod atmosférou inertního plynu, kde se přímo zahřívá na teploty 2000-3000 stupňů. Při těchto extrémních teplotách se neuspořádané "turbostratické" atomy uhlíku v uhlíkovém materiálu samy přeskupují a vytvářejí pravidelnou, trojrozměrnou -krystalickou strukturu grafitu. Tento proces výrazně zlepšuje elektrickou a tepelnou vodivost materiálu, odolnost proti tepelným šokům a chemickou stabilitu a dále odpařuje většinu zbytkových nečistot, čímž je dosaženo nejvyšší ultra vysoké čistoty.

Krok 5: Obrábění a kontrola kvality
Po grafitizaci jsou polotovary soustruženy, frézovány, hoblovány a broušeny pomocí vysoce přesných CNC obráběcích strojů podle výkresů zákazníků, čímž se získávají rozměrově přesné izostaticky lisované vysoce čisté grafitové produkty. Před odesláním procházejí přísným testováním hustoty, tvrdosti, měrného odporu, obsahu popela a pevnosti v ohybu.

Stručně řečeno, výjimečných vlastností izostaticky lisovaných vysoce-grafitových bloků{1}}vysoké čistoty, vysoké hustoty, izotropie a vynikajících tepelných a elektrických vlastností-je dosaženo prostřednictvím pečlivě kontrolovaného procesního řetězce: „zušlechťování surovin → izotropní izostatické lisování → vysoká-teplota kalcinace a vytvrzování → ultra-vysoko{5}}teplotní grafitizace a krystalizace.“ Izostatické lisování zajišťuje strukturní jednotnost, zatímco vysokoteplotní grafitizace určuje konečné fyzikální a chemické vlastnosti.

O NÁS