PHÂN LOẠI VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT GRAPHITE CHUYÊN SẢN

Than chì đặc biệt bao gồm một phạm vi rộng.Có nhiều cách hiểu và phương pháp phân loại khác nhau trong ngành công nghiệp sản phẩm carbon điện, ngành công nghiệp sản phẩm than chì tự nhiên và ngành công nghiệp sản phẩm carbon luyện kim.Theo phân loại và giải thích thông thường của ngành công nghiệp sản phẩm cacbon luyện kim, than chì đặc biệt chủ yếu đề cập đến các sản phẩm than chì có độ bền cao, mật độ cao và độ tinh khiết cao (gọi tắt là 'ba than chì cao').Ba loại than chì có thể được chia thành cấu trúc hạt thô, mịn và siêu mịn về cấu trúc vật liệu.Có ba loại than chì đặc biệt về đúc, ép đùn và ép đẳng tĩnh.Ngoài ra, đúc rung cũng có thể được sử dụng để sản xuất than chì đặc biệt.

Than chì đặc sản chất lượng cao được sản xuất bằng quá trình ép đẳng tĩnh.Theo công dụng chính có: than chì chuyên dùng cho EDM;than chì đặc biệt dùng làm khuôn đúc;than chì đặc biệt để đúc liên tục thép, đồng hoặc nhôm;than chì có độ tinh khiết cao cho lò silicon đơn tinh thể Czochralski hoặc để nấu chảy kim loại quý và vật liệu có độ tinh khiết cao;than chì cho kim cương tổng hợp;than chì đặc biệt cho và công nghệ .

Than chì đặc biệt tổng quát còn bao gồm cacbon nhiệt phân (graphit nhiệt phân), vật liệu cacbon cho công nghệ sinh học, cacbon thủy tinh, cacbon xốp và than chì xốp, các hợp chất xen kẽ than chì (như than chì dẻo, than chì florua), than chì cho laser, v.v. Nhiều loại cacbon và than chì đặc biệt vật liệu cũng được sử dụng trong ngành cơ khí và điện tử, chẳng hạn như chổi carbon, vòng bi than chì carbon, thanh trượt cấp liệu cho đầu máy điện và sợi quang kéo.Việc sử dụng khuôn than chì, v.v. không được mô tả trong bài viết này.

Các loại than chì đặc sản chính

Than chì cho EDM

EDM là một công nghệ gia công mới trong ngành sản xuất cơ khí.EDM có thể xử lý nhiều kim loại cứng hơn và các bộ phận có hình dạng phức tạp và độ chính xác cao.Là điện cực công cụ của cực dương, đồng hoặc than chì có thể được sử dụng.

Vật liệu than chì dùng làm điện cực dụng cụ cho EDM phải đáp ứng các yêu cầu sau:

1. Cấu trúc nhỏ gọn và cấu trúc đồng nhất.Không nên có các hạt thô và lỗ chân lông lớn.

2. Nó có độ bền cơ học cao và hiệu suất xử lý tốt.Nó có thể xử lý các hình dạng phức tạp, góc nhọn và tấm mỏng.

3. Các điện cực của dụng cụ than chì có tổn hao nhất định trong quá trình EDM, mức này phải càng thấp càng tốt.

4. Đặc tính xả ổn định và tốc độ xử lý nhanh.

Do đó, than chì được sử dụng trong EDM thường sử dụng than chì hạt mịn hoặc than chì hạt siêu mịn và tính chất vật lý của nó tốt nhất là đẳng hướng.Vì vậy, hiện nay, than chì đẳng hướng có cấu trúc hạt mịn được sử dụng rộng rãi trên thị trường vật liệu than chì EDM ở Trung Quốc.

Khuôn than chì

Vật liệu than chì được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp đúc của ngành công nghiệp máy móc như đúc áp lực, đúc ly tâm, ép đùn nóng hợp kim siêu cứng và khuôn gia công khác.Khuôn than chì có thể được sử dụng cho bánh xe lửa lớn và các bộ phận có độ chính xác nhỏ.Khuôn than chì có thể tái sử dụng nhiều lần.Vật đúc sau khi đúc có độ mịn cao và một số có thể được sử dụng mà không cần xử lý thêm.Vật liệu than chì dùng làm khuôn đúc phải là than chì có kết cấu nhỏ gọn, hệ số giãn nở nhiệt thấp và khả năng chống oxy hóa tốt.Than chì dùng để đúc các vật đúc có kích thước lớn có thể được tạo thành từ cỡ hạt thô, trong khi than chì dùng để đúc các bộ phận có độ chính xác nhỏ phải là than chì có cấu trúc hạt mịn.

Trong khuôn than chì, yêu cầu chất lượng của than chì đúc liên tục bằng kim loại là nghiêm ngặt nhất.Nó đòi hỏi độ dẫn nhiệt cao, ổn định nhiệt và chống sốc nhiệt tốt, bôi trơn tốt, không thấm vào kim loại nóng chảy, không phản ứng với kim loại đúc và dễ dàng gia công thành khuôn có kích thước chính xác.

Than chì cho kim cương tổng hợp

Kim cương công nghiệp là vật liệu cắt và mài mòn quan trọng, nhưng sản xuất kim cương tự nhiên rất nhỏ và đắt tiền.Than chì và kim cương thuộc cùng một nguyên tố cacbon, nhưng dạng tinh thể của chúng khác nhau.Than chì có thể được chuyển thành dạng tinh thể kim cương dưới nhiệt độ và áp suất cao.Ngay từ năm 1954, Thụy Điển và Hoa Kỳ đã liên tiếp thành công trong việc tổng hợp kim cương tổng hợp.Trung Quốc cũng tổng hợp kim cương tổng hợp vào những năm 1960 và sản xuất vật liệu than chì đặc biệt để tổng hợp kim cương tổng hợp vào những năm 1970.Quy mô sản xuất than chì kim cương tổng hợp được sản xuất tại Trung Quốc được chia thành ba loại.Các đặc điểm và cách sử dụng được thể hiện trong biểu đồ.

Than chì có độ tinh khiết cao

Than chì có độ tinh khiết cao thường dùng để chỉ than chì có hàm lượng carbon hơn 99,99%.Cấu trúc của nó có thể được chia thành ba loại: cấu trúc hạt thô, cấu trúc hạt mịn và cấu trúc hạt siêu mịn.Than chì có độ tinh khiết cao được sử dụng rộng rãi trong lò silicon Czochralski.Vật liệu cơ bản của mạch tích hợp chủ yếu là chip đơn tinh thể silicon.Hiện nay, quá trình tăng trưởng của tinh thể đơn silicon chủ yếu áp dụng phương pháp Czochralski.Các phương pháp khác bao gồm phương pháp từ trường Czochralski, phương pháp vùng và phương pháp nồi nấu kim loại kép.Các bộ phận than chì trong lò Czochralski là vật tư tiêu hao.Vật liệu than chì có độ tinh khiết cao được sử dụng để xử lý hệ thống gia nhiệt của lò silicon đơn tinh thể Czochralski.

Một ứng dụng quan trọng khác của than chì có độ tinh khiết cao là xử lý các loại nồi nấu kim loại khác nhau để sản xuất kim loại quý, kim loại hiếm hoặc kim loại có độ tinh khiết cao, vật liệu phi kim loại.Điện cực than chì để phân tích quang phổ cũng là một loại than chì có độ tinh khiết cao, có thể được sử dụng để phân tích quang phổ của tất cả các nguyên tố ngoại trừ carbon.Điện cực than chì để phân tích quang phổ được hình thành bằng phương pháp ép đùn.Hàm lượng tạp chất của thành phẩm không quá 6 * 10-5.Khi chuẩn bị mẫu chuẩn trong phân tích quang phổ và thu tạp chất bằng phương pháp hóa học cần sử dụng bột cacbon tinh khiết quang phổ hoặc bột than chì tinh khiết quang phổ.Hàm lượng tạp chất của hai vật liệu có độ tinh khiết cao này là 6 * 10-5.Trong một số ứng dụng, hàm lượng carbon là 99,9995% và tổng hàm lượng tro nhỏ hơn 5 * 10-6.Các phương pháp tạo thành than chì có độ tinh khiết cao bao gồm ép đùn, đúc và ép đẳng tĩnh.

Vật liệu than chì cho năng lượng hạt nhân

Than chì là một trong những vật liệu giảm tốc và phản xạ được sử dụng trong xây dựng lò phản ứng hạt nhân.Các lò phản ứng ban đầu đều là lò phản ứng than chì.Than chì được sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân làm vật liệu kết cấu chặt chẽ hơn và đắt hơn nhiều so với điện cực than chì trong việc lựa chọn nguyên liệu thô, kiểm soát quá trình và kiểm tra thành phẩm.Than chì sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân phải có các đặc tính sau: hấp thụ nhỏ neutron chậm, độ bền nhiệt độ cao tốt, khả năng chống sốc nhiệt cao và hiệu suất giảm tốc tốt đối với neutron nhanh, kích thước ổn định khi chiếu xạ và hàm lượng tạp chất rất ít.

Than chì hạt nhân phải có mật độ thể tích cao hơn, vì sự giảm tốc của than chì thành neutron nhanh phụ thuộc vào sự va chạm của neutron nhanh với nguyên tử carbon.Càng nhiều nguyên tử carbon trong một đơn vị thể tích thì hiệu ứng giảm tốc càng tốt, do đó mật độ thể tích là một trong những chỉ số chính của than chì hạt nhân.Mật độ thể tích cũng liên quan trực tiếp đến độ xốp và tính thấm của than chì, nhằm tránh nhiên liệu hạt nhân và chất mang nhiệt.Để mất mát, độ xốp và độ thấm phải được giảm xuống một mức nhất định.

Than chì đẳng hướng

Mặc dù định nghĩa quốc tế về than chì đẳng hướng cần được làm rõ hơn, nhưng nó thường được sử dụng để đo một số chỉ số hiệu suất vật lý về hướng đường kính và hướng chiều dài của sản phẩm và tính tỷ lệ của chúng.Một số được biểu thị bằng tỷ số hệ số giãn nở nhiệt;đơn giản nhất được biểu thị bằng tỷ số điện trở suất.Tỷ lệ dị hướng của nó được gọi là tích đẳng hướng trong khoảng 1,0-1,1, và lớn hơn 1,1 được gọi là tích dị hướng.Ngoài than cốc dầu mỏ thông thường, than cốc nhựa đường biến tính, than cốc nhựa đường tự nhiên, than cốc dầu mỏ bị oxy hóa, than cốc dầu mỏ thô chưa nung và than chì tự nhiên cũng được sử dụng để sản xuất than chì đẳng hướng.