Bagaimana blok grafit dibuat

Bagaimana blok grafit dibuat?

Blok grafit-kemurnian tinggi yang ditekan secara isostatik adalah material-grafit kelas atas yang digunakan dalam semikonduktor, fotovoltaik, ruang angkasa, dan bidang lainnya. Karakteristik intinya adalah "kemurnian tinggi" dan "isotropi".

Produksi blok grafit-kemurnian tinggi yang ditekan secara isostatik adalah proses kompleks yang mengintegrasikan fisika, kimia, dan teknik presisi. Ini dapat dibagi menjadi langkah-langkah inti berikut:

Langkah 1: Persiapan dan Pengolahan Bahan Baku
1. Seleksi: Kokas minyak bumi atau kokas pitch digunakan sebagai bahan baku utama, karena memiliki kandungan karbon yang tinggi dan pengotor yang rendah. Ini pertama kali dikalsinasi pada suhu tinggi (kira-kira 1300 derajat) untuk menghilangkan zat yang mudah menguap dan lembab, sehingga meningkatkan kepadatan sebenarnya dan stabilitas kimianya.
2. Penghancuran dan Klasifikasi: Kokas terkalsinasi dihancurkan dan digiling menggunakan peralatan seperti penghancur rahang dan pabrik Raymond untuk menghasilkan bubuk dengan berbagai ukuran partikel. Perpaduan strategis yang seimbang antara ukuran partikel besar, sedang, dan kecil adalah kunci untuk mencapai-struktur benda ramah lingkungan dengan kepadatan tinggi. Partikel kecil mengisi celah di antara partikel yang lebih besar, sehingga meletakkan dasar bagi-produk dengan kepadatan tinggi. 3. Pemurnian: Untuk mencapai persyaratan "kemurnian tinggi" (biasanya kadar abu di bawah 50 ppm, atau bahkan 5 ppm), bubuk agregat dicuci dengan asam-(menggunakan asam klorida, asam fluorida, dll.) atau diklorinasi-suhu tinggi untuk menghilangkan pengotor logam secara efektif.

Langkah 2: Pencampuran dan Pencetakan (Langkah Inti)
1. Penambahan Bahan Pengikat: Serbuk agregat bergradasi dicampur dengan bahan pengikat (biasanya tar batubara bersuhu- atau tinggi-suhu tinggi) sambil dipanaskan. Tujuan pencampuran adalah untuk melapisi permukaan setiap partikel agregat dengan tar secara merata sehingga membentuk pasta plastik.
2. Penekanan Isostatik: Ini adalah kunci untuk mencapai blok grafit "isotropik". Pasta ditempatkan dalam cetakan karet elastis, disegel, dan kemudian ditempatkan dalam mesin press isostatik bertekanan tinggi yang diisi dengan oli hidrolik (atau air). Pompa bertekanan tinggi-memberikan tekanan seragam (biasanya 100-200 MPa) pada cairan. Karena tekanan cairan sama ke segala arah, pasta dikompresi secara seragam di semua dimensi, menghasilkan susunan partikel internal yang tidak teratur, menghilangkan orientasi partikel yang disebabkan oleh pengepresan konvensional. Hasilnya adalah benda berwarna hijau dengan struktur seragam dan kepadatan yang konsisten.

Langkah 3: Kalsinasi
Benda hijau yang terbentuk ditempatkan dalam kalsiner dan perlahan-lahan dipanaskan hingga kira-kira 1000 derajat di bawah atmosfir pelindung (baik dengan bubuk kokas atau gas inert). Selama proses ini, pitch pengikat mengalami reaksi dekomposisi dan polimerisasi yang kompleks, berubah menjadi kokas pitch yang kuat, yang dengan kuat mengikat partikel agregat dan mengubah benda hijau menjadi badan karbon dengan kekuatan mekanik yang tinggi.

Langkah 4: Grafitisasi
Ini adalah proses inti yang memberikan sifat grafit pada material. Badan karbon yang dikalsinasi ditempatkan dalam tungku Acheson atau tungku grafitisasi tandem yang dipanaskan secara internal di bawah atmosfer gas inert, yang secara langsung memanaskannya hingga suhu 2000-3000 derajat . Pada suhu ekstrem ini, atom karbon "turbostratik" yang tidak teratur di dalam bahan karbon menyusun ulang dirinya sendiri, membentuk struktur kristal grafit tiga-dimensi yang teratur. Proses ini secara signifikan meningkatkan konduktivitas listrik dan termal material, ketahanan guncangan termal, dan stabilitas kimia, dan selanjutnya menguapkan sebagian besar sisa kotoran, sehingga mencapai kemurnian ultra-tinggi.

Langkah 5: Pemesinan dan Inspeksi Kualitas
Setelah grafitisasi, bagian yang kosong diputar, digiling, diratakan, dan digiling menggunakan peralatan mesin CNC presisi tinggi sesuai dengan gambar pelanggan, yang pada akhirnya menghasilkan produk grafit dengan kemurnian tinggi yang ditekan secara isostatik dan presisi secara isostatik. Sebelum dikirim, produk tersebut menjalani pengujian ketat untuk kepadatan, kekerasan, resistivitas, kadar abu, dan kekuatan lentur.

Ringkasnya, sifat luar biasa dari blok grafit-kemurnian tinggi-kemurnian tinggi, densitas tinggi, isotropi, serta sifat termal dan listrik yang luar biasa yang ditekan secara isostatis-dicapai melalui rantai proses yang dikontrol dengan cermat: "penyempurnaan bahan baku → pengepresan isostatik isotropik → kalsinasi dan pengawetan suhu tinggi-grafitisasi dan kristalisasi suhu ultra-tinggi." Pengepresan isostatik memastikan keseragaman struktur, sedangkan grafitisasi suhu tinggi menentukan sifat fisik dan kimia akhir.

Tentang AS