Wozu werden Graphitblöcke verwendet?

Im Bereich der Materialwissenschaft sind Graphitblöcke zu Schlüsselmaterialien für die industrielle Produktion und technologische Innovation geworden. Er hat einzigartige physikalische und chemische Eigenschaften wie einen hohen Schmelzpunkt, eine hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit, einen niedrigen Reibungskoeffizienten und chemische Stabilität. Dadurch kann es sich an extreme Arbeitsbedingungen anpassen. Von Hochtemperaturöfen bis zu Halbleiterchips, von sauberer Energie bis zur Luft- und Raumfahrt, Graphitblöcke sind weit verbreitet.

Industrieller Fertigungsbereich

Metallurgische Industrie

Ofenversiegelung

Während des metallurgischen Produktionsprozesses ist das Innere des Ofens oft einer Umgebung mit hohen Temperaturen von über 1500 °C und hochkorrosiven Gasen ausgesetzt. Graphitblock hat eine hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit und chemische Stabilität, so dass es das ideale Material für Ofendichtungen ist. Es kann zu Dichtungen oder Dichtungsringen verarbeitet werden, die das Austreten von Hochtemperaturgasen wirksam verhindern. Außerdem widersteht es der Erosion korrosiver Gase wie Sulfide und Oxide im Inneren des Ofens. Dadurch wird die thermische Effizienz des Ofens erheblich verbessert und die Energieverschwendung reduziert.

Heizelement

Graphitblöcke haben eine hohe elektrische Leitfähigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, was sie zum Kernmaterial für metallurgische Heizelemente macht. In Geräten wie Lichtbogenöfen und Induktionsöfen kann er als Heizelement verwendet werden. Es kann elektrische Energie in kürzester Zeit in thermische Hochtemperaturenergie umwandeln und die extremen Temperaturbedingungen erfüllen, die für das Schmelzen von Metallen erforderlich sind. Graphitelektroden können ihre strukturelle Stabilität bei Temperaturen über 2000℃ beibehalten. Im Vergleich zu herkömmlichen Heizelementen aus Metall verlängert sich ihre Lebensdauer um das 3- bis 5-fache. Dadurch werden die Wartungskosten und Ausfallzeiten der Anlagen erheblich reduziert.

Pulvermetallurgie

Aufgrund seiner selbstschmierenden Eigenschaft wird der Graphitblock hauptsächlich bei der Herstellung von Formen und bei Pressvorgängen verwendet. Er kann die Reibung beim Pressen des Pulvers erheblich verringern, wodurch die Pulververteilung gleichmäßiger wird. Außerdem vermeidet er Produktfehler, die durch die Adhäsion zwischen der Form und dem Material verursacht werden. Gleichzeitig sorgt seine Hochtemperaturbeständigkeit dafür, dass die Maßhaltigkeit bei Sinterprozessen über 1000℃ erhalten bleibt. So kann es die Herstellung von hochpräzisen und komplex geformten pulvermetallurgischen Komponenten erleichtern. So zum Beispiel ölimprägnierte Lager für Automotoren und Schneidwerkzeuge aus Hartmetall.

Mechanische Bearbeitung

Schimmelpilz

Graphitblöcke spielen eine wichtige Rolle in den Bereichen Spritzgussformen und Druckgussformen. Im Vergleich zu Metallformen beträgt ihre Dichte nur 1/3 bis 1/5 derjenigen von Metallformen. Dadurch wird das Gewicht der Formen erheblich reduziert und die Belastung und der Energieverbrauch der Anlagen gesenkt. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit kann die Abkühlungsrate der Form um 30% bis 50% erhöht werden, was den Produktformungszyklus erheblich verkürzt.

Heizelemente

Im Wärmebehandlungsprozess der mechanischen Bearbeitung können Sie Graphitblöcke verwenden, um Graphitheizelemente zu bearbeiten. Denn damit lässt sich die Temperatur genau steuern, Graphit-Heizelemente können Glühen, Abschrecken und andere Prozessbehandlungen von Metallwerkstoffen durchgeführt werden. Und es stellt sicher, dass die Materialien ideale mechanische Eigenschaften erhalten. Es kann die Temperatur Gleichmäßigkeit Fehler innerhalb ±2℃, weit überlegen zu herkömmlichen Widerstandsdraht Heizelemente steuern. So bietet es eine stabile Garantie für die Verarbeitung von feinmechanischen Teilen.

EDM

Sie können Graphitblöcke auch als Elektrodenmaterial für die Funkenerosion verwenden (EDM). Graphitelektroden zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht, ihre hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit und ihre geringe Verlustrate aus, die nur 1/3 derjenigen von Kupferelektroden beträgt. Durch den Einsatz von Graphitelektroden kann die Bearbeitungsgenauigkeit bis in den Mikrometerbereich gesteigert werden. Daher eignen sie sich besonders für die Bearbeitung komplexer Hohlräume. So zum Beispiel bei der Bearbeitung von Triebwerksschaufeln, Präzisionsteilen von medizinischen Geräten usw.

Energiebezogene Bereiche

Kernreaktor

In Kernreaktoren spielen Graphitblöcke eine entscheidende Rolle. Als Moderator und reflektierendes Schichtmaterial in Kernreaktoren kann Graphit die Geschwindigkeit der Neutronen verringern, so dass sie leichter vom Kernbrennstoff absorbiert werden können und somit der stabile Ablauf der Kernreaktionen aufrechterhalten wird. Dank seiner chemischen Stabilität und Hochtemperaturbeständigkeit kann Graphit in der Hochtemperatur- und Strahlungsumgebung von Kernreaktoren lange Zeit zuverlässig arbeiten. Gleichzeitig gewährleisten seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften die Stabilität der Reaktorstruktur, was für die Gewährleistung des sicheren Betriebs von Kernreaktoren von großer Bedeutung ist.

Herstellung von Batterien

Der Graphitblock ist ein wichtiger Bestandteil der Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien. Aufgrund seiner Schichtstruktur kann er Kanäle für die Interkalation und Deinterkalation von Lithium-Ionen bereitstellen. Daher hat es eine hohe spezifische Kapazität und eine gute Zyklenstabilität. Die Verwendung als negatives Elektrodenmaterial verleiht Lithium-Ionen-Batterien die Vorteile einer hohen Energiedichte, einer schnellen Lade- und Entladegeschwindigkeit und einer langen Lebensdauer. Es findet breite Anwendung in Elektrofahrzeugen, Mobiltelefonen, Laptops und anderen Bereichen.

Bereich Elektronik und Halbleiter

Wärmeableitung von elektronischen Geräten

Graphitblöcke haben eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit, so dass sie für die Herstellung von Kühlkörpern oder Substraten verwendet werden können. Sie können Wärme effizient übertragen und die Temperatur von Bauteilen senken. Außerdem ist Graphit leichter und flexibler, was besser ist als metallische Wärmeableitungsmaterialien. Darüber hinaus erfüllt es die Anforderungen an die Miniaturisierung und Dünnheit elektronischer Geräte und gewährleistet einen stabilen Betrieb der Geräte.

Herstellung von Halbleitern

In der Halbleiterfertigung werden Graphitblöcke für die Herstellung verschiedener Komponenten verwendet. Aufgrund ihrer hohen Temperaturbeständigkeit und chemischen Stabilität können sie Silizium-Rohstoffe halten und Verunreinigungen verhindern, wodurch die Qualität der Wafer gewährleistet wird. Darüber hinaus können Sie es auch bei der Herstellung von Heizelementen, Vorrichtungen usw. verwenden. Es kann Halbleiterprozesse stabil unterstützen und die Produktqualität und Produktionseffizienz verbessern.

Andere Bereiche

Schmierende Materialien

Aufgrund seiner hervorragenden Schmierfähigkeit wird der Graphitblock zu Festschmierstoffen, Fetten, Schmierölen usw. verarbeitet, die in mechanischen Geräten weit verbreitet sind. Selbst unter besonderen Arbeitsbedingungen wie hohen Temperaturen, hohem Druck und Hochvakuum kann es die Reibung und den Verschleiß zwischen mechanischen Komponenten erheblich verringern. Außerdem kann es die Lebensdauer der Geräte verlängern und die Betriebseffizienz verbessern. Es ist also ein ideales Schmiermittel in besonderen Umgebungen.

Bereich Luft- und Raumfahrt

In der Luft- und Raumfahrtindustrie können Graphitblöcke als leichte und hochtemperaturbeständige Materialien verwendet werden. Der Verbundwerkstoff auf Graphitbasis an der Halsauskleidung der Raketentriebwerksdüse kann Hochtemperaturgas von über 3000℃ standhalten. Der flexible Graphit-Wärmeableitungsfilm des Satelliten-Solarpanels kann sich an extreme Temperaturunterschiede von -200℃ bis 150℃ anpassen. Und es kann den stabilen Betrieb der Ausrüstung zu gewährleisten.

Chemieingenieurwesen und Umweltschutz

Aufgrund der hohen chemischen Stabilität können Graphitblöcke zur Herstellung von korrosionsbeständigen Reaktionsgefäßen und Rohrleitungen verwendet werden. Im Hinblick auf den Umweltschutz kann Graphit aufgrund seiner großen spezifischen Oberfläche und Adsorptionseigenschaft Abwässer reinigen und Schadstoffe im Wasser adsorbieren. Darüber hinaus verfügt er über ein großes Potenzial bei der Gasreinigung, als Katalysatorträger und in anderen Bereichen. Es wird also zur Entwicklung der chemischen Industrie und des Umweltschutzes beitragen.

Schlussfolgerung

Aufgrund ihrer einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften spielen Graphitblöcke in verschiedenen Bereichen eine wichtige Rolle. Sie können sowohl als Struktur- als auch als Funktionswerkstoffe verwendet werden und fördern die Entwicklung der Industrie erheblich. Mit dem technologischen Fortschritt wird erwartet, dass sie in aufstrebenden Bereichen wie der Quanteninformatik und der Biomedizin einen Durchbruch erzielen werden.