등방성 흑연 제조 공정은 코크스 및 피치와 같은 원료를 균일한 특성을 가진 고성능 흑연으로 변환하는 다단계 절차입니다.주요 단계에는 코크스 생산, 분쇄, 반죽, 등방성 성형, 탄화, 피치 함침, 흑연화 및 기계 가공 및 정제와 같은 후처리 단계가 포함됩니다.핵심 단계인 등방성 성형은 유연한 금형에서 분말 카본에 고압을 균일하게 가하여 대칭적이고 조밀한 구조를 만드는 과정입니다.이렇게 만들어진 흑연은 뛰어난 내열성 및 내화학성, 높은 전기 및 열 전도성, 가공 용이성 등을 갖추고 있어 반도체, 항공우주, 야금과 같은 까다로운 산업 분야에 적합합니다.
핵심 포인트 설명:
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원재료 준비:
- 이 공정은 석탄이나 석유에서 추출한 탄소가 풍부한 물질인 코크스 생산으로 시작됩니다.그런 다음 이 코크스를 미세한 입자로 분쇄합니다.
- 결합제인 피치를 분쇄된 코크스와 혼합하여 균일한 혼합물을 형성합니다.이 단계를 통해 탄소 입자가 고르게 분포되고 서로 결합됩니다.
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등방성 성형:
- 혼합물을 유연한 몰드에 넣은 다음 누출을 방지하기 위해 밀봉합니다.
- 일반적으로 150MPa 이상의 고압이 압력 용기의 액체 매체를 통해 균일하게 가해집니다.이 등방성 성형 공정을 통해 입자가 대칭적으로 배열되고 균일하게 분포되어 조밀하고 균일한 구조가 만들어집니다.
- 압축 후 압축된 분말 본체는 금형에서 제거되어 추가 가공을 위한 준비가 완료됩니다.
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탄화:
- 성형된 바디는 산소가 없는 환경에서 약 800-1000°C의 온도로 가열됩니다.이 단계에서는 휘발성 성분을 제거하고 피치를 단단한 탄소 매트릭스로 변환하여 구조를 강화합니다.
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피치 함침:
- 밀도와 기계적 특성을 더욱 향상시키기 위해 탄화 바디에 피치를 함침합니다.이 단계에서는 남아있는 기공을 채우고 재료의 균일성을 개선합니다.
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흑연화:
- 함침된 바디는 흑연화로에서 매우 높은 온도(2500~2800°C)로 열처리됩니다.이 과정을 통해 비정질 탄소가 결정질 흑연으로 변환되어 열 및 전기 전도성이 우수해집니다.
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후처리:
- 검사:흑연 블록의 결함 및 균일성을 검사합니다.
- 가공:이 소재는 정밀한 모양과 크기로 쉽게 가공할 수 있어 다양한 용도로 활용할 수 있습니다.
- 정화:고순도 흑연은 불순물을 제거하여 5ppm 이하 수준으로 낮추는 방식으로 생산됩니다.
- 표면 처리:표면 특성을 향상시키거나 특정 용도에 맞게 흑연을 준비하기 위해 추가 처리를 할 수 있습니다.
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등방성 흑연의 특성:
- 높은 내열성 및 내화학성:극한의 환경에 적합.
- 뛰어난 열 충격 저항:급격한 온도 변화에도 균열 없이 견딜 수 있습니다.
- 높은 전기 및 열 전도성:효율적인 열 및 전기 전달이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.
- 온도에 따른 강도 증가:고온 조건에서 잘 작동합니다.
- 가공 용이성:복잡한 부품을 정밀하게 제작할 수 있습니다.
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응용 분야:
- 등방성 흑연은 뛰어난 특성과 다용도로 인해 반도체, 항공우주, 야금 및 에너지와 같은 산업에서 널리 사용됩니다.
등방성 흑연의 제조 공정은 정교하고 세심하게 제어되는 절차로, 최종 제품이 첨단 산업 분야의 엄격한 요구 사항을 충족하도록 보장합니다.
요약 표:
| 단계 | 설명 |
|---|---|
| 원료 준비 | 코크스 생산, 분쇄 및 균일한 혼합물을 위한 피치와의 혼합. |
| 등방성 성형 | 조밀하고 균일한 구조를 위해 유연한 금형에서 고압 성형합니다. |
| 탄화 | 800-1000°C로 가열하여 휘발성 물질을 제거하고 탄소 매트릭스를 강화합니다. |
| 피치 함침 | 피치로 함침하여 밀도와 균일성을 향상시킵니다. |
| 흑연화 | 2500~2800°C에서 열처리하여 탄소를 결정성 흑연으로 변환합니다. |
| 후처리 | 최종 사용을 위한 검사, 가공, 정제 및 표면 처리. |
| 주요 특성 | 높은 내열성/내화학성, 우수한 전도성, 가공 용이성. |
| 응용 분야 | 반도체, 항공우주, 야금 및 에너지 산업. |
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