Graphit có rất nhiều lợi thế cho với các vật liệu khác. Nó có khả năng chống sốc nhiệt. Là vật liệu duy nhất mà đặc tính cơ học tăng theo nhiệt độ. Hệ số giãn nở nhiệt thấp cho tính ổn định hình học. Dễ dàng gia công. Không tan chảy nhưng thăng hoa ở nhiệt cao (3.400ºC), và cuối cùng, khối lượng riêng thấp (thấp hơn 5 lần so với đồng) có nghĩa là điện cực nhẹ.
Graphit loại bỏ vật chất tốt hơn đồng hoặc đồng – vonfram trong khi mòn chậm hơn. Tỷ lệ mòn có xu hưởng giảm tại cường độ cao. Vì vậy, graphit rất thích hợp với việc gia công điện cực lớn vì làm việc với một cường độ dòng cao quy định thời gian gia công thô giảm.
Mặc dù vật liệu graphit có thể xảy ra việc phóng điện bất thường, điều có thể loại bỏ thông qua phun rửa chất lượng, và việc giảm cường độ xả trong quá trình gia công cực âm, tuy nhiên, như một kết quả của sự cân bằng này, việc gia công các-bít vonfram khó khăn hơn việc gia công điện cực đồng – vonfram. Ngoài ra, vì graphit là một loại sứ, nhạy cảm với các va chạm cơ khí, do đó cần phải xử lý và gia công cẩn thận.
Vật liệu Graphit có rất nhiều ưu thế điều đã khiến nó được ứng dụng rộng rãi cho điện cực gia công tia lửa điện (Electrical Discharge Machining -EDM).
- Dễ dàng gia công
- Chống sốc nhiệt
- Hệ số giãn nở nhiệt thấp (thấp hơn 3 lần so với đồng) điều đảm bảo sự ổn định của hình học điện cực trong quá trình gia công xả điện.
- Có hình tấm khối lớn
- Không tan chảy nhưng chuyển trực tiếp từ thể rắn sang khí ở 3.400 độ C, điều làm giảm sự hao mòn
- Khối lượng riêng nhẹ, thấp hơn 5 lần so với đồng, đưa đến kết quả loại điện cực nhẹ hơn
- Cung cấp một tỷ lệ loại bỏ kim loại cao hơn đồng với độ hao mòn thấp hơn
- Có đặc tính độc đáo mà tỷ lệ hao mòn có xu hướng giảm khi cường độ xung tăng
Phân loại nhóm vật liệu graphit: 03 nhóm
- Graphit hạt lớn (khoảng 20 µm) với khối lượng riêng thấp (1.76g/cm3)
- Graphit hạt mịn (khoảng 10µm) với khối lượng riêng cao (1.82g/cm3)
- Graphit hạt rất mịn (khoảng 4µm) với khối lượng riêng lớn hơn 1.86g/dm3
So sánh các cấp graphit
Không nên so sánh một cấp graphit này với cấp graphit khác chỉ bằng cách nhìn vào các đặc tính vật lý mà không có sự kiểm tra cấp graphit đó trong hoạt động gia công EDM thực tế. Tuy nhiên một số đặc tính vật lý của graphit sau đây sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình gia công EDM
- Mật độ biểu kiến
- Kích thước hạt trung bình
- Điện trở
- Cường độ uốn
- Độ cứng
Mật độ
Theo nguyên tắc chung, tỷ lệ hao mòn giảm và phần hoàn thiện bề mặt được cải thiện khi mật độ của graphit tăng.
Kích thước hạt
Với loại graphit hạt rất mịn, sự hao mòn giảm và việc hoàn thiện bề mặt được cải thiện. Mặt khác, vật liệu loại bỏ thấp, kích thước khối graphit giảm và giá tăng
Điện trở
Điện trở càng thấp, độ dẫn nhiệt càng cao. Vì vậy, loại graphit có khả năng tiêu tán năng lượng tích luỹ trong mỗi lần xả. Vì vậy, tốc độ mòn giảm với điện trở.
Cường độ uốn
Cường độ uốn càng cao, việc gia công các chi tiết chính xác càng dễ và tỷ lệ hao mòn càng giảm.
Độ cứng
Độ cứng của graphit càng cao, độ khó trong việc gia tăng điện cực càng tăng.
Các lĩnh vực ứng dụng chính
Các lĩnh vực sử dụng trực tiếp
- Vật dẫn điện
- Gia công cơ khí
- Chất bền hoá học
- Chất trơ hoá học
- Chất tự bôi trơn
- Chất ổn định nhiệt
Các lĩnh vực sử dụng một phần
- Công nghiệp hàng không, vũ trụ
- Công nghiệp hạt nhân
- Công nghiệp bán dẫn
- Dụng cụ công nghiệp
- Công nghiệp hoá học
- Công nghệ sinh học
- Công nghiệp ô tô
- Luyện kim không sắt
- Công nghiệp điện tử.
Các lĩnh vực liên quan
- Điện cực lò điện
- Máng đúc liên tục
- Vật liệu lò luyện kim…
Các sản phẩm graphit trên thị trường
Sản phẩm công nghiệp
- Cực dương cho sản xuất uranium hexafluoride
- Vật liệu cho công nghệ đúc liên tục
- Vật liệu cho đúc bánh xe đường sắt và bánh xe ly tâm chịu áp lực
- Vật giữ cho quá trình nóng chảy, hoà tan
- Sợi carbon gia cố các bộ phận trong ứng dụng hạt nhân
- Gạch phần trung tâm lò hạt nhân
- Hệ thống khử khí làm bằng graphit
- Bột để sản xuất nhiên liệu HTR
- Đĩa cho cực dương quang phổ X-ray
- Bộ nạp điện cho máy hàn EDM
- Khuôn để sản xuất các công cụ kim cương / đồ gốm đặc biệt
- Vật liệu sản xuất kim cương tổng hợp
- Vật liệu điện cực cho điện phân
- Vật liệu tạo cầu
- Kim phun cho các thiết bị đo chuyển mạch cao áp
- Tấm và các loại cho ngành công nghiệp vật liệu chịu lửa
- Các thùng chứa thủy tinh
- Sản phẩm phục vụ cho ngành công nghiệp kính phẳng
- Điện cực thô được làm từ graphit
Sản phẩm trong ngành điện tử
• Gá hàn kín cho hàn kim loại và hàn thuỷ tinh
• Nồi nấu và khuôn cho quá trình sản xuất silicon dùng cho năng lượng mặt trời.
• Làm điện cực cho phản ứng plasma
• Vật liệu hấp thụ ion
• Vật liệu cho công nghệ sản xuất sợi cáp quang
• Nồi nấu có bốc hơi tia điện tử kim loại nhẹ
• Vật liệu sản xuất vật kéo dãn đơn tinh thể germanium
• Vật kéo của vật liệu bán dẫn đơn tinh thể khác nhau
• Hỗ trợ sản xuất đa thể silicon
• Tấm chứa silic cho sản phẩm đơn tinh thể hoặc đa tinh thể.
• Lò xo chịu nhiệt cho tàu thuyền
• Vật liệu có độ tinh khiết cực cao để sản xuất vật liệu đánh bong
Sản phẩm làm vật chịu nhiệt
• C / C susceptor, nhiệt độ cao susceptor
• Ống chịu nhiệt, các bộ phận chịu nóng
Ống dẫn khí nóng cho các ứng dụng hạt nhân
• Tấm chịu thiêu kết, hệ thống sạc pin
Ứng dụng trong ngành sản xuất Ô tô và các ứng dụng cơ khí
• Vòng bi và các bộ phận cần bôi trơn
• Bàn chải đế cacbon
• Bộ phận nén máy bơm nước và máy bơm khô
• Vật liệu dán năng động
Ngoài ra graphit còn sử dụng nhiều trong các ngành làm vật liệu composit sợi cacbon và gang đúc cầu xám, tham gia vào thành phần của dung dịch khoan dầu khí, sản xuất than hoạt tính, bút chì, sản phẩm chịu hoá, vật liệu chống bọt….
Các sản phẩm graphit tiêu biểu
Hiện nay có tới trên 200 sản phẩm làm từ graphit, sau đây là một số sản phẩm chính
- Dây dẫn điện trong môi trường nước biển
Dây dẫn làm từ graphit không bị ăn mòn, không xẩy ra quá trình điện phân như các kim loại đang sử dụng hiện nay.
- Graphit làm cực dương trong lò luyện nhôm, luyện đất hiếm
- Gaphit làm điện cực dương cho tinh chiết, làm giầu uranium cho sản xuất năng lượng hạt nhân Anodes for Uranium Hexafluoride Production
- Sợi cacbon (graphit) làm tấm bọc gia cố lò phản ứng hạt nhân
- Gạch graphit để lót lò phản ứng hạt nhân
- Làm khuôn đúc bánh xe tầu hoả cao tốc
- Graphit làm các loại khuôn đúc công nghiệp, khuôn đúc dụng cụ cao cấp, dụng cụ y tế đòi hỏi độ chính xác cao, an toàn vệ sinh…
- Graphit làm vật đỡ cho quá trình nóng chảy kim loại
- Graphit làm bộ nạp điện-Graphite for electrical discharge machining (EDM)
- Graphit tham gia thành phần gạch chịu lửa cao cấp magiê-cacbon
- Graphit cầu là vật liệu làm cực dương cho pin lithium sắt trong ô tô nạp điện
- Bột graphit để sản xuất acquy Alkaline (HS 08)
- Sợi graphit là nguyên liệu sản xuất vải, tấm graphit cho chống cháy, không độc và giai cố công trình, cốt liệu siêu bền.
- Tấm lót graphit khả năng chịu nhiệt cao, chống phóng xạ, chịu xói mòn
Hoahocngaynay.com
