Détails d'utilisation des tubes en graphite enduits et analyse complète des domaines d'application

I. caractéristiques structurelles et avantages de base du tube de graphite enduit

Les tubes de graphite enduits sont des tubes composites fabriqués avec du graphite de haute pureté comme substrat, par revêtement de surface de matériaux fonctionnels tels que le graphite pyrolytique, les carbures métalliques, les revêtements céramiques, etc. Sa conception structurelle combine la résistance à haute température du graphite avec le renforcement fonctionnel du revêtement, avec des caractéristiques typiques telles que:

- caractéristiques du substrat: le graphite présente les avantages d'une faible densité (1,6 - 2,2 G / cm³), d'une bonne conductivité thermique (conductivité thermique à température ambiante d'environ 100 - 400 W / (M · K)), d'une forte résistance à la corrosion (stable aux acides, aux alcalis et aux solvants organiques), mais il existe des problèmes de sensibilité à l'oxydation (facile à oxyder au - dessus de 400 ° c) et de résistance mécanique insuffisante.

- effet du revêtement: en appliquant du graphite pyrolytique (pyc), du carbure de silicium (sic), du Nitrure de bore (Bn) ou un revêtement métallique (par exemple, tungstène, molybdène), il peut augmenter considérablement la température d'oxydation (de 400 ℃ à 800 - 1500 ℃), renforcer la dureté de surface (Vickers jusqu'à 2000 - 3000hv), améliorer la résistance à l'usure et aux chocs thermiques. Par exemple, le revêtement SiC forme un film d'oxyde dense (sio₂) à haute température qui peut prolonger la durée de vie d'un tube de graphite de 3 à 5 fois.

II. Détails d'utilisation: points clés de l'usinage à l'entretien

1. Processus de traitement

- préparation du substrat: le processus de moulage par compression isostatique ou de moulage par compression assure une densité uniforme du tube de graphite (généralement ≥ 1,75 G / cm³) et réduit les défauts internes.

- techniques de revêtement: le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou le dépôt physique en phase vapeur (PVD) couramment utilisés permettent la fixation du revêtement à l'échelle nanométrique, certaines scènes utilisant la méthode de pulvérisation - frittage (par exemple, sic par projection plasma). L'épaisseur du revêtement est généralement contrôlée à 5 - 50 μm, trop épais peut facilement conduire à l'écaillage.

- post - traitement: réduction de la rugosité de surface (RA ≤ 0,8 µm) par laser ou polissage mécanique, évitant les pertes par frottement lors de l'écoulement du support.

2. Installation et fonctionnement spécifications

- mode de connexion: Connexion à bride recommandée (avec joint en polytétrafluoroéthylène) ou Connexion filetée (nécessite l'application d'un mastic haute température) pour éviter la surchauffe locale causée par la soudure.

- contrôle de la température: la température de fonctionnement doit être inférieure à la limite de résistance à la température du matériau de revêtement (par exemple, revêtement pyc ≤ 1600 ℃, revêtement SiC ≤ 1800 ℃), vitesse de montée en température recommandée ≤ 5 ℃ / min pour réduire la contrainte thermique.

- compatibilité des médias: lors du transport de médias fortement oxydants (tels que l'acide nitrique concentré), vous devez choisir un revêtement en platine ou une structure de protection à double couche; Les fluides contenant des particules solides doivent alors augmenter la dureté du revêtement (par exemple, revêtement WC - CO).

3. Stratégie de maintenance

- inspection régulière: Test d'épaisseur par ultrasons tous les trimestres, surveillance de l'usure du revêtement; La détection de fuite par spectrométrie de masse à l'hélium est effectuée chaque année pour éviter l'exposition du substrat.

- méthode de nettoyage: l'incrustation légère peut être trempée avec de l'acide chlorhydrique dilué à 5%, les dépôts tenaces doivent être nettoyés avec une brosse en nylon souple, désactiver les boules de fil pour éviter les rayures.

- remplacement par défaut: lorsque le revêtement présente des fissures (largeur > 0,1 mm) ou une zone de chute locale supérieure à 5%, il doit être immédiatement désactivé et remplacé.

Iii. Anatomie en profondeur de scène d'application Multi - domaines

1. Équipement de fabrication de semi - conducteurs

- en tant que tube de distribution de gaz pour les fours de diffusion, les systèmes PECVD, les tubes en graphite revêtu doivent répondre aux exigences de pureté ultra - élevée (teneur en impuretés < 1 ppm). Un cas d'usine de 12 pouces a montré que l'utilisation de tubes en graphite revêtus de SiC prolongeait la durée de vie des lignes de gaz de six mois à deux ans, tout en réduisant le risque de contamination par les particules.

2. Composants clés de l'industrie photovoltaïque

- dans un four de tirage de silicium monocristallin, le tube de graphite sert de structure de support de creuset et résiste à l'attaque du liquide de silicium fondu à 1420 ℃. Une fois traité avec un revêtement BN, il a une durée de vie de 150 fours, soit 3 fois plus que les produits non revêtus.

3. Systèmes de propulsion aérospatiale

- le support d'injecteur pour le moteur de fusée liquide avec matrice en graphite renforcé de fibre de carbone + revêtement zrb₂ peut maintenir l'intégrité structurelle dans un environnement de gaz de 3000 ℃. Les moteurs Merlin de SpaceX utilisent ce type de matériau pour atteindre des performances supérieures à 100.

4. Matériel chimique

- cathéters anodiques pour électrolyseurs pour l'industrie chlore - alcali avec revêtement TAC contre la corrosion par les gaz mixtes cl₂ / o₂. Les données de l'unité de production de 300 000 tonnes par an montrent que le cycle de maintenance du tube de graphite enduit a été prolongé de 3 à 18 mois, avec des avantages économiques directs de plus de dix millions de yuans.

5. Nouvelle production de batterie d'énergie

- dans le four de frittage de matériaux d'électrode négative de batterie au lithium, le tube de graphite en tant qu'appareil porteur doit résister à une température élevée de 900 ℃ et à une atmosphère de protection n₂ / h₂. Un certain test d'entreprise de tête a montré qu'après l'utilisation d'un revêtement composite al₂o₃ - y₂o₃, la fréquence de remplacement des tubes est réduite de 70%.