Molde de grafito para horno de vacíoEs un molde especial dedicado a los procesos de moldeo, sinterización o tratamiento térmico en ambientes de alta temperatura en vacío o atmósfera inerte, ampliamente utilizado en la fabricación de materiales avanzados como carburo cementado, metalurgia en polvo, cerámica, semiconductores, materiales compuestos de carbono / carbono y superaleaciones de alta temperatura. Su ventaja central radica en la excelente estabilidad a alta temperatura, la buena conductividad térmica, el bajo coeficiente de expansión térmica y la excelente resistencia al choque térmico de los materiales de grafito, lo que les permite trabajar de manera estable a largo plazo en condiciones extremas D por encima de 2000 ℃.
Los moldes de grafito suelen ser procesados a partir de grafito isostático de alta pureza, alta densidad y alta resistencia (como la serie ISO 80, Morgan sgl) o grafito moldeado, con una microestructura densa y uniforme, que puede reducir eficazmente el impacto de la volatilización de impurezas en la pureza del producto. En el horno de vacío, el molde de grafito no solo se utiliza como material portador de la cavidad de formación, sino que también se utiliza a menudo como calentador o componente de aislamiento térmico para lograr una distribución eficiente y uniforme del campo térmico. Por ejemplo, en la sinterización por presión caliente de carburo cementado, el molde de grafito se coloca en un ambiente de vacío con la muestra y la densidad se completa a alta temperatura y alta presión; Durante el crecimiento del silicio monocristalino o la carbonización de los prefabricados de fibra de carbono, los moldes de grafito proporcionan restricciones geométricas precisas y rutas de conducción de calor.
Molde de grafito para horno de vacíoComo equipo de proceso básico se utiliza ampliamente en muchos campos industriales, y el alcance específico de la aplicación es el siguiente:
I. campo de la sinterización a alta temperatura y el tratamiento térmico
Metalurgia en polvo y sinterización de carburo cementado
Los moldes de grafito pueden soportar temperaturas altas por encima de 2000 ℃ y se utilizan para presionar productos metalúrgicos en polvo (como aleación de tungsteno, aleación de titanio) y aleaciones duras (como herramientas y moldes) en hornos de prensado en caliente al vacío para garantizar la densidad de materiales y la precisión de tamaño.
Aplicaciones típicas: los moldes de sinterización de carburo cementado deben ser aglomerados a presión a 1450 ℃. los moldes de grafito logran un calentamiento uniforme a través de una alta conductividad térmica, mientras que su autolubricación reduce la resistencia al desmoldeo y mejora la tasa de producto terminado.
Fabricación de materiales cerámicos y vidrio
En la sinterización cerámica, el molde de grafito se utiliza como placa de soporte o molde de formación, utilizando su bajo coeficiente de expansión térmica para evitar el agrietamiento y garantizar la limpieza de la superficie del producto.
En la fabricación de vidrio, los moldes de grafito se utilizan para producir tubos de vidrio, curvas, botellas heterogéneas, etc. su resistencia al impacto térmico e inercia química evitan la contaminación de la composición del vidrio y tienen una alta estabilidad dimensional.
Proceso de tratamiento térmico al vacío
Los moldes de grafito se utilizan como soportes o pinzas para procesos como el enfriamiento al vacío y el recocido, apoyando las piezas metálicas y transmitiendo calor uniformemente para evitar la deformación.
Caso típico: el tratamiento térmico al vacío de las piezas aeroespaciales requiere un control estricto de la uniformidad de la temperatura, y los moldes de grafito mejoran la eficiencia de la conducción de calor optimizando el diseño (como la estructura de panal).
II. semiconductores e industria electrónica
Crecimiento y procesamiento de silicio monocristalino
El crisol de grafito se utiliza en hornos de crecimiento de silicio monocristalino y debe cumplir con una pureza ultra alta (impurezas metálicas < 10 ppm) y una baja ceniza ( < 0,1%) para evitar que las impurezas contaminen los cristales de silicio.
El molde de grafito también se utiliza para apoyar y posicionar los procesos de corte y pulido de pastillas de silicio para garantizar la precisión del procesamiento.
Encapsulamiento y pruebas de dispositivos electrónicos
Como material de hundimiento térmico, el molde de grafito se utiliza para encapsular la disipación de calor de los componentes electrónicos, y su alta conductividad térmica (> 100 W / M · k) exporta efectivamente calor y prolonga la vida útil del dispositivo.
En la fabricación de dispositivos electrónicos de vacío (como tubos de onda viajera y magnetrones), los moldes de grafito se utilizan para la formación y sinterización de componentes de precisión para garantizar la estabilidad del rendimiento eléctrico.
III. Áreas de nuevas energías y nuevos materiales
Sinterización de materiales negativos para baterías de litio
El molde de grafito se utiliza para la sinterización al vacío de materiales negativos de baterías de litio (como grafito, materiales compuestos de silicio y carbono), su estabilidad química evita reaccionar con el material, mientras que la Alta conductividad térmica acorta el ciclo de sinterización.
Demanda típica: el molde debe soportar una alta temperatura de 1200 ° C y una rugosidad de la superficie ra inferior a 1,6 micras para evitar la adhesión del material.
Procesamiento de fibra de carbono y materiales compuestos
En el tratamiento de grafito de materiales de aislamiento térmico de fibra de carbono y materiales compuestos de carbono y carbono, los moldes de grafito, como calentadores o estructuras de soporte, deben funcionar de manera estable a largo plazo a 2600 - 3000 grados celsius.
Por ejemplo: en un horno de grafito al vacío horizontal, el molde de grafito se utiliza para el tratamiento a alta temperatura de papel de carbono, Grafeno y otros materiales, y su alta pureza (> 99,99%) evita la introducción de impurezas.
IV. aeroespacial y fabricación de alta D
Moldeo de aleación de alta temperatura y aleación de titanio
El molde de grafito se utiliza para la fundición de precisión al vacío de piezas de aleación de alta temperatura, como palas de motores aeroespaciales y discos de turbina. su resistencia a altas temperaturas y bajo coeficiente de expansión térmica garantizan la precisión dimensional de las piezas.
Caso típico: los moldes de fundición de aleación de titanio deben soportar la corrosión de la fusión de silicio a 1600 ° c, y los moldes de grafito aumentan la vida útil antioxidante a través de técnicas de recubrimiento superficial (como el recubrimiento sic).
Sistemas de protección térmica y piezas estructurales
Los materiales compuestos de grafito se utilizan en sistemas de protección térmica de naves espaciales (como la superficie de la cabina de reentrada), sus características ligeras y de alta resistencia reducen el peso, al tiempo que resisten las altas temperaturas contra el flujo de calor de fricción atmosférica.
El molde de grafito también se utiliza para fabricar componentes clave como la boquilla y la Cámara de combustión del motor de cohete, que deben cumplir con los requisitos de alta presión (≥ 50 mpa) y gradiente de temperatura D polar (△ t > 500 ° C / min).
V. industria química y metalúrgica
Aplicación ambiental de medios corrosivos
Los moldes de grafito se utilizan en equipos químicos para fabricar reactores, intercambiadores de calor, etc., y su resistencia a la corrosión (tasa de corrosión inferior a 0,1 mm / año) se adapta a ambientes hostiles como metales fundidos (como aluminio líquido) y gases ácidos (como cloro).
Aplicaciones típicas: la placa de Petri de grafito se utiliza en hornos de reducción de polisilicio en la industria fotovoltaica y requiere alta transpirabilidad (permeabilidad 15 - 20%) para transportar gas de manera uniforme.
Fundición continua de metales no ferrosos
Como molde de fundición continua o semicontinuo de metales no ferrosos como cobre y aluminio, la conductividad térmica y la autolubricación del molde de grafito mejoran la calidad del lingote (superficie lisa, cristalización uniforme) y reducen el margen de procesamiento posterior.
Por ejemplo: en el método de fundición continua vertical, el molde de grafito mejora la eficiencia de producción del lingote de aleación de cobre en un 30% y la tasa de residuos en un 15%.