دليل الجرافيت المبثوق: كل ما تحتاج إلى معرفته

برز الجرافيت المبثوق، باعتباره مادة ناشئة عالية الأداء، في العديد من المجالات الصناعية بخصائصه الفريدة وقابليته للتطبيق على نطاق واسع، وأصبح قوة لا يستهان بها.

Ⅰ. نظرة عامة على الجرافيت المبثوق

يتم إنتاج الجرافيت المبثوق من خلال عملية بثق يتم فيها دفع خليط من الجرافيت والمادة الرابطة من خلال قالب لتشكيل الشكل المطلوب.

طريقة البثق هي إنتاج شبه مستمر. بعد إضافة كمية معينة من المعجون، يتم إنتاج العديد من المنتجات (قضيب جرافيت، كتلة الجرافيت، مادة الجرافيت) يمكن بثقها باستمرار، وبالتالي فإن كفاءة إنتاج طريقة البثق أعلى بكثير من طريقة ضغط الفيلم.

Ⅱ. خصائص منتجات الجرافيت

1. امتصاص جيد.

الكربون ذو الهيكل المجوف يجعله يتميز بالامتصاص الجيد، ولذلك غالبًا ما يستخدم كمادة امتزاز لامتصاص الرطوبة والروائح الكريهة وما إلى ذلك.

2. توصيل حراري جيد، ونقل سريع للحرارة، وتسخين منتظم، وتوفير الوقود.

يتم تسخين صواني وأواني الخبز المصنوعة من الجرافيت بسرعة، ويتم تسخين الطعام المطبوخ بالتساوي من الداخل والخارج. بالإضافة إلى ذلك، يكون وقت التسخين أقصر، ويبقى الطعم النقي محتفظًا بالمذاق النقي والتغذية الأصلية للطعام.

3. الثبات الكيميائي.

الجرافيت ذو الثبات الكيميائي الجيد في درجة حرارة الغرفة لا يمكن أن يتآكل بواسطة أي حمض قوي وقلوي قوي ومذيب عضوي. لذلك، حتى إذا تم استخدامه لفترة طويلة، يمكن أن يكون فقدان الجرافيت قليلًا جدًا، وما يحتاجه هو مجرد فركه وتنظيفه.

ثالثًا. عملية إنتاج الجرافيت المبثوق

- تحضير المواد: اختيار المواد الخام، مثل مسحوق الجرافيت الطبيعي المتقشر، وفحم الكوك الأسفلت، وقطران الفحم، إلخ.

- المعالجة المسبقة: الطحن أو الخلط أو الأكسدة المسبقة أو التعديل الكيميائي.

- الخلط والضغط: خلط المواد المعالجة وضغطها بالتساوي تحت ضغط عالٍ باستخدام معدات خاصة لتشكيل الجنين الأول.

- تلبيد التصلب: تلبيد الجنين الأولي في بيئة عالية الحرارة لتثبيت بنيته.

- ما بعد المعالجة: القطع والحفر وخطوات المعالجة الأخرى لصنع الشكل والحجم المطلوبين للمنتج.

رابعاً. مجالات التطبيق

 - الإلكترونيات: كمادة عازلة للحرارة في تصنيع أشباه الموصلات.

  - صناعة الطاقة: مُعدِّلات النيوترونات للمفاعلات النووية ومواد البطاريات

- صناعة المعادن: قوالب الجرافيت، البوتقات.

- الصناعة الكيميائية: مكونات مقاومة للتآكل، حاملات المواد الحفازة.

– الفرش: تُستخدم في المحركات والمولدات وغيرها من المعدات، كأجزاء موصلة ومقاومة للاحتكاك، مع مقاومة جيدة للتآكل والتوصيل.

 - آخرون: الفضاء، وتجارب البحث العلمي، وما إلى ذلك.

V. مقارنة مع طرق إنتاج الجرافيت المختلفة

جرافيت مضغوط بشكل متساوي الضغط:

المزايا: متساوي الخواص، والقوة العالية، والكثافة العالية، والنقاء العالي وغيرها من الخصائص.

سيناريوهات التطبيق:

صناعة أشباه الموصلات: تُستخدم لتصنيع مكونات المجال الحراري للفرن أحادي البلورة، مثل الجرافيت البوتقاتوالسخانات والأقطاب الكهربائية وما إلى ذلك، والتي يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية وبيئة التفريغ العالية لضمان جودة نمو البلورات.

صناعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية: كمادة مجال حراري لأفران سبائك البولي سيليكون، مما يحسن جودة وكفاءة السبائك.

EDM: الموصلية العالية وقابلية التشغيل الآلي الجيدة لـ متساوي الأضلاع الجرافيت المضغوط يجعله مناسبًا لتصنيع أقطاب EDM لتصنيع القوالب والأجزاء عالية الدقة.

جرافيت مصبوب:

المزايا: القدرة على الإنتاج بأشكال معقدة ودقة أبعاد عالية.

سيناريوهات التطبيق:

مجال الختم الميكانيكي: تصنيع جميع أنواع حلقات الختم الميكانيكية، مثل حلقات ختم المضخة، وحلقات ختم الضاغط، وما إلى ذلك، والتي يمكن أن تعمل تحت سرعة عالية وضغط مرتفع وظروف قاسية أخرى مع أداء ختم جيد.

خلايا الوقود: تُستخدم الألواح ثنائية القطب في صناعة خلايا الوقود، وتساعد توصيلها الجيد ومقاومتها للتآكل على تحسين أداء خلايا الوقود وعمرها الافتراضي.

جرافيت اصطناعي:

المزايا: ضبط الخصائص وفقًا للاحتياجات، مثل الصلابة ومقاومة التآكل والتوصيلية، إلخ.

سيناريوهات التطبيق:

بطارية ليثيوم: كـ أنود من مواد بطارية الليثيوم، فهي تتمتع بأداء دورة عالية وسعة محددة. وهذا يعني أنه يمكنه تحسين كثافة الطاقة وعمر خدمة البطارية.

مواد التشحيم: يسمح معامل الاحتكاك المنخفض للجرافيت الاصطناعي باستخدامه كمواد تشحيم عالية الأداء في تطبيقات الطيران والسيارات وغيرها من التطبيقات لتقليل الاحتكاك والتآكل.

Ⅵ الطرق الصحيحة لاستخدام منتجات الجرافيت المبثوق

1. التحكم في الظروف البيئية

- درجة الحرارة: يمكن أن يظل معظم الجرافيت المبثوق مستقرًا في البيئات الخالية من الأكسجين حتى 3000 درجة مئوية، ولكن في البيئات المؤكسدة، يجب تجنب درجات حرارة التشغيل التي تزيد عن 400 درجة مئوية لمنع الأكسدة.

- الوسائط المسببة للتآكل: يمكن أن تهاجم بعض المحاليل الحمضية القاعدية ومركبات الهالوجين الجرافيت، تحقق من توافق الوسائط قبل الاستخدام.

- الرطوبة: على الرغم من أن الجرافيت مقاوم للرطوبة، إلا أن الرطوبة قد تؤثر على الخواص الكهربائية ويجب أن يبقى جافاً عند التخزين.

2. المعالجة والتركيب

- يجب استخدام الأدوات غير الحديدية للقطع والحفر وما إلى ذلك، لتجنب دخول الشوائب.

- تعامل بحذر أثناء التركيب لمنع التشققات الناتجة عن الصدمات أو الجاذبية.

3. التنظيف والصيانة

- استخدم قطعة قماش ناعمة أو فرشاة لإزالة الغبار عن السطح وتجنب خدش السطح بأدوات التنظيف الصلبة.

- افحص بانتظام بحثًا عن علامات التآكل أو التلف، واستبدل الأجزاء المتقادمة أو التالفة في الوقت المناسب.

4. التدابير الأمنية

- عند استخدامها في اتصال مع أجزاء توصيل التيار، تأكد من التوصيل الجيد لتجنب الحمل الزائد للتيار.

- ارتدِ معدات الحماية الشخصية المناسبة عند التشغيل، خاصةً عند العمل في بيئات الغازات الساخنة أو الخطرة.

5. توصيات التخزين

- يُحفظ في مكان بارد وجاف بعيداً عن المواد الكيميائية ومصادر الحرارة المباشرة.

- إذا كنت لا تستخدمه لفترة طويلة، يُرجى استخدام عبوات مقاومة للرطوبة لتقليل تأثير العوامل البيئية.

6. الاحتياطات

- على الرغم من أن الجرافيت في حد ذاته غير قابل للاشتعال، إلا أن الاحتراق التلقائي يمكن أن يحدث في ظروف معينة. مثل الشرر الناتج عن الاحتكاك عالي السرعة أو التعرض لفترات طويلة لدرجات حرارة عالية في بيئة غنية بالأكسجين.

- لا تخزن أو تستخدم في بيئات رطبة أو بيئات تحتوي على خصائص مؤكسدة قوية، مما قد يسرع من الأكسدة أو يسبب مخاوف تتعلق بالسلامة.

سابعاً. إمكانات التنمية المستقبلية في الصناعة الحديثة.

وحاليًا، لم يتم تحسين الجرافيت المبثوق حاليًا من حيث الكثافة والقوة فحسب، بل تم تحسينه أيضًا من حيث مقاومة التآكل والاستقرار الحراري. وسوف يستمر في التقدم لتلبية احتياجات السوق الجديدة.

في المستقبل، سيركز تطوير الجرافيت المبثوق بشكل أكبر على الابتكار التكنولوجي وتوسيع مجالات التطبيق. ومع ازدياد الطلب على مواد الجرافيت عالية النقاء في صناعة أشباه الموصلات، سيركز الجرافيت المبثوق بشكل أكبر على تحسين نقاوته ودقة معالجته. ومن الناحية التقنية، سينصب التركيز على تحسين الموصلية الحرارية والقوة الميكانيكية للجرافيت المبثوق، على سبيل المثال من خلال تطوير مواد مركبة جديدة لتعزيز خصائصه. بالإضافة إلى ذلك، مع تقدم أهداف التنمية المستدامة، سيولي إنتاج الجرافيت المبثوق وتطبيقه مزيدًا من الاهتمام لاستخدام مواد وتصميمات صديقة للبيئة. وفي الوقت نفسه، فإنه يقلل من استهلاك الطاقة وانبعاثات النفايات في عملية الإنتاج.