Як вибрати оптимальні графітові продукти для вашого застосування?

Графіт є алотропом вуглецю з гексагональною кристалічною шаруватою структурою. Він може похвалитися чудовою електропровідністю, теплопровідністю, змащувальною здатністю, стійкістю до високих температур, стійкістю до термічного удару та хімічною стабільністю, і його називають «чорним золотом». З цих причин він широко використовується в металургії, машинобудуванні, хімічному машинобудуванні, фотоелектричній, напівпровідниковій, атомній промисловості, національній обороні та аерокосмічній промисловості, і став незамінним неметалевим матеріалом для розвитку високих і нових технологій сьогодні.

Різні сценарії застосування мають різні вимоги до продуктивності графітових виробів, що робить точний вибір матеріалу основним кроком у застосуванні графітових виробів. Вибір графітових компонентів із продуктивністю, що відповідає сценаріям застосування, може не тільки ефективно продовжити термін їх служби та зменшити частоту заміни та витрати, але й допоможе покращити якість виробництва та вихід кінцевої продукції.

1. Чистота графітового матеріалу

Чистота графітового матеріалу безпосередньо визначає довговічність компонентів. Домішки (такі як Fe, Si, Al) у графітових компонентах утворюють сполуки з низькою температурою плавлення у високотемпературному вакуумному середовищі, які повільно руйнують графітові компоненти та призводять до розтріскування та пошкодження. Для застосування високоточних вакуумних печей у галузі напівпровідників основні компоненти, такі як графітові нагрівачі, графітові тиглі, графітові ізоляційні циліндри та графітові носії, повинні виготовлятися з графіту високої чистоти з чистотою 5N і вище, а вміст золи в матеріалі має суворо контролюватись нижче 10 ppm.

2. Щільність і структура графітового матеріалу

Щільність і структура часто не враховуються при виборі графітового матеріалу, але ці два показники є основними факторами, що визначають стійкість до термічного удару та повзучості графітових компонентів. Чим вища щільність графітового матеріалу, тим менша пористість компонентів, тим сильніша їхня стійкість до проникнення газу та теплового удару, і тим менша ймовірність розтріскування під час використання. Візьмемо як приклад ізостатично спресований графіт: цей тип графіту має ізотропну похибку менше 1% і рівномірні характеристики теплового розширення. Його стійкість до термічного удару більш ніж на 30% вища, ніж у звичайного формованого графіту, а його стійкість до повзучості в 3-5 разів більша, ніж у екструдованого графіту, що робить його ідеальним матеріалом для вакуумних печей, які піддаються частим термічним циклам.

3. Температурне узгодження

Немає необхідності сліпо шукати високоякісні матеріали для вибору графітових компонентів. Точний вибір матеріалу на основі максимальної робочої температури вакуумної печі може не тільки контролювати витрати, але й забезпечити довговічність компонентів, досягаючи максимальної економічності.

Робоча температура нижче 1600 ℃:Звичайний високочистий графіт може використовуватися для задоволення основних вимог застосування.

Робоча температура від 1600 ℃ до 2000 ℃:Дрібнозернистий високої чистотиізостатичний графітє підходящим вибором, який поєднує довговічність і економічність.

Робоча температура перевищує 2000 ℃:Слід вибирати ізостатичний графіт, піролітичний графіт або композити C/C, щоб забезпечити постійну продуктивність у суворих умовах експлуатації при високих температурах.

4. Обробка поверхні

Застосування відповідної обробки поверхні до графітових компонентів еквівалентно додаванню до них «захисного екрану», який може ефективно протистояти окисленню та ерозії середовища та значно подовжує термін їх служби. Нижче наведено кілька поширених методів обробки поверхні для графітових компонентів:

CVD SiC покриття

Однорідний і щільнийCVD покриття SiCможе значно підвищити температуру стійкості до окислення графітових компонентів і підходить для більшості графітових компонентів вакуумних печей, таких якобігрівачі, тигліта ізоляційні циліндри. Це покриття може ефективно протистояти ерозії хімічних газів, таких як кисень, хлор і пари кремнію в робочому середовищі.

Покриття TaC

У порівнянні з покриттям CVD SiC,покриття з карбіду танталумає кращу стійкість до корозії та високих температур, а також може витримувати надвисокі температури та екстремальні хімічні корозійні середовища, такі як жорсткі сценарії застосування печей для вирощування кристалів карбіду кремнію.

Інфільтрація кремнієм/ущільнення поверхні

Для деяких несучих графітових компонентів і C/C композитів рекомендується обробка кремнієм. Після обробки твердість, зносостійкість і стійкість до повзучості компонентів значно покращаться. Для заповнення поверхневих пор графітових компонентів, зменшення виділення газів і покращення повітронепроникності також можна застосувати просочення смолою або обробку піролітичним вуглецем.