Moule en graphite pour four à videC'est un moule spécial dédié au moulage, au frittage ou au traitement thermique dans un environnement à haute température sous vide ou atmosphère inerte, largement utilisé dans le processus de fabrication de matériaux avancés tels que le carbure dur, la métallurgie des poudres, la céramique, les semi - conducteurs, les composites carbone / carbone et les alliages à haute température. Ses principaux avantages sont l'excellente stabilité à haute température du matériau graphite, une bonne conductivité thermique, un faible coefficient de dilatation thermique et une excellente résistance aux chocs thermiques, ce qui lui permet de fonctionner de manière stable et à long terme dans des conditions de pôle d supérieures à 2000 ℃.
Les moules en graphite sont généralement fabriqués à partir de graphite isostatique de haute pureté, de haute densité et de haute résistance (par exemple ISO 80, série Morgan SGL) ou de graphite moulé, avec une Microstructure dense et uniforme qui peut réduire efficacement l'impact de la volatilisation des impuretés sur la pureté du produit. Dans le four à vide, le moule en graphite ne sert pas seulement de cavité de moulage pour transporter le matériau, mais sert également souvent de générateur de chaleur ou de composant d'isolation thermique, permettant une distribution efficace et uniforme du champ thermique. Par exemple, dans le frittage à chaud du carbure cémenté, le moule en graphite est placé avec l'échantillon dans un environnement sous vide, la densification est terminée à haute température et haute pression; Lors de la croissance du silicium monocristallin ou de la carbonisation de préformes en fibre de carbone, les moules en graphite fournissent des contraintes géométriques précises et des chemins de conduction thermique.
Moule en graphite pour four à videLargement utilisé comme équipement de processus de base dans de nombreux domaines industriels, les applications spécifiques sont les suivantes:
I. domaine du frittage et du traitement thermique à haute température
Métallurgie des poudres et frittage des carbures
Le moule en graphite peut résister à des températures élevées supérieures à 2000 ℃, utilisé pour presser les produits métallurgiques en poudre (tels que l'alliage de tungstène, l'alliage de titane) et les carbures (tels que les couteaux, les moules) dans le four de pressage à chaud sous vide, assurant la densification du matériau et La précision dimensionnelle.
Applications typiques: le moule de frittage au carbure doit être fritté sous pression à 1450 ℃, le moule en graphite est chauffé uniformément par une conductivité thermique élevée, tandis que son auto - lubrification réduit la résistance au démoulage et améliore le taux de produit fini.
Matériaux céramiques et fabrication du verre
Dans le frittage de la céramique, les moules en graphite agissent comme des plaques de cuisson ou des moules de formage, en utilisant leur faible coefficient de dilatation thermique pour empêcher la fissuration et assurer la finition de surface du produit.
Dans la fabrication du verre, le moule en graphite est utilisé pour produire des tubes en verre, des coudes, des bouteilles profilées, etc., sa résistance aux chocs thermiques et son inertie chimique évitent la contamination par la composition du verre et sa stabilité dimensionnelle est élevée.
Processus de traitement thermique sous vide
Le moule en graphite sert de support ou de pince pour la trempe sous vide, le recuit et d'autres processus, soutient la pièce métallique et conduit uniformément la chaleur, empêchant la déformation.
Cas typique: le traitement thermique sous vide de pièces aérospatiales nécessite un contrôle strict de l'uniformité de la température, et les moules en graphite améliorent l'efficacité de la conduction thermique grâce à une conception optimisée, telle qu'une structure en nid d'abeille.
II. Semi - conducteurs et industrie électronique
Croissance et traitement du silicium monocristallin
Les creusets en graphite sont utilisés dans les fours de croissance de silicium monocristallin qui doivent répondre à une pureté ultra - élevée (impuretés métalliques < 10 ppm) et à une faible teneur en cendres (< 0,1%), empêchant les impuretés de contaminer les cristaux de silicium.
Le moule en graphite est également utilisé pour le support et le positionnement des processus de découpe, de polissage et autres, assurant la précision du traitement.
Packaging et test de dispositifs électroniques
Le moule en graphite est utilisé comme matériau de trempage thermique pour l'encapsulation de dissipation de chaleur de composants électroniques, sa conductivité thermique élevée (> 100 W / M · K) permet de dériver efficacement la chaleur et de prolonger la durée de vie du dispositif.
Dans la fabrication de dispositifs électroniques sous vide (tels que les tubes à ondes progressives, magnétrons), les moules en graphite sont utilisés pour le moulage et le frittage de composants de précision, assurant des performances électriques stables.
Iii. Nouvelles énergies et nouveaux matériaux
Frittage du matériau négatif de la batterie au lithium
Le moule en graphite est utilisé pour le frittage sous vide de matériaux d'électrode négative de batterie au lithium (tels que graphite, composite Silicone - carbone), sa stabilité chimique évite la réaction avec le matériau, tandis que la conductivité thermique élevée raccourcit le cycle de frittage.
Exigences typiques: le moule doit résister à une température élevée de 1200 ℃, et la rugosité de surface ra < 1,6 μm, empêchant l'adhérence du matériau.
Fibre de carbone et traitement des matériaux composites
Dans le traitement de graphitisation des matériaux d'isolation en fibre de carbone, des composites carbone - carbone, le moule en graphite en tant que générateur de chaleur ou structure de support, doit fonctionner de manière stable à long terme à 2600 - 3000 ℃.
Par exemple: dans le four de graphitation sous vide horizontal, le moule en graphite est utilisé pour le traitement à haute température du papier carboné, du graphène et d'autres matériaux, sa haute pureté (> 99,99%) évite l'introduction d'impuretés.
Iv. Aérospatiale et haute fabrication
Alliage à haute température et alliage de titane formant
Le moule en graphite est utilisé pour la coulée de précision sous vide de pièces en alliage à haute température telles que les aubes de moteur aérospatial, les disques de turbine et autres, sa résistance à haute température et son faible coefficient de dilatation thermique assurent la précision dimensionnelle des pièces.
Cas typique: le moule de coulée en alliage de titane doit résister à la corrosion par fusion de silicium à 1600 ℃, le moule en graphite améliore la durée de vie antioxydante grâce à la technologie de revêtement de surface, telle que le revêtement SiC.
Systèmes de protection thermique et pièces structurelles
Les composites de graphite sont utilisés dans les systèmes de protection thermique des engins spatiaux (tels que les surfaces de capsules de rentrée) et leurs propriétés légères et fortes réduisent le poids tout en résistant aux hautes températures contre les flux de chaleur par friction atmosphérique.
Les moules en graphite sont également utilisés pour la fabrication de composants clés tels que les tuyères de moteur - fusée, les Chambres de combustion, etc., qui doivent répondre aux exigences de haute pression (≥ 50 MPa) et de gradient de température du pôle D (Δt > 500 °C / min).
V. Industrie chimique et métallurgique
Milieu corrosif applications environnementales
Les moules en graphite sont utilisés dans les équipements chimiques pour la fabrication de réacteurs, d'échangeurs de chaleur, etc. leur résistance à la corrosion (vitesse de corrosion < 0,1 mm / an) est adaptée aux environnements difficiles tels que les métaux en fusion (par exemple, le liquide d'aluminium), les gaz acides (par exemple, cl₂).
Applications typiques: les boîtes de bateau en graphite sont utilisées dans les fours de réduction du silicium polycristallin de l'industrie photovoltaïque, nécessitant une haute perméabilité à l'air (porosité de 15 à 20%) pour un transport homogène du gaz.
Coulée continue de métaux non ferreux
Le moule en graphite agit comme un moule de coulée continue ou semi - continue de métaux non ferreux tels que le cuivre, l'aluminium, etc., sa conductivité thermique et son auto - lubrification améliorent la qualité du lingot (surface lisse, cristallisation uniforme) et réduisent la marge d'usinage ultérieure.
Par exemple, dans la méthode de coulée continue verticale, le moule en graphite augmente l'efficacité de production de lingots en alliage de cuivre de 30% et réduit le taux de rebut de 15%.