Les électrodes en graphite de haute pureté sont des matériaux conducteurs fabriqués à partir de graphite naturel en flocons ou de coke de pétrole par des processus de calcination à haute température (2 500-3 000 ℃), d'imprégnation et de graphitisation.
1. Caractéristiques principales
Conductivité : La conductivité atteint 15-20 μΩ·m, juste derrière les conducteurs métalliques, adaptée aux applications à courant élevé.
Résistance aux hautes températures : le point de fusion dépasse 3 500 ℃ ; peut résister à des températures supérieures à 3 000 ℃ pendant des périodes prolongées dans des fours à arc électrique ; la résistance augmente avec la température.
Stabilité chimique : Résistant à la corrosion acide et alcaline ; durée de vie prolongée de plus de 30 % dans les cellules électrolytiques.
Propriétés mécaniques : Résistance à la flexion 35-40 MPa, résistance à la compression supérieure à 70 MPa ; peut résister aux impacts fréquents de démarrage et d’arrêt.
Propriétés autolubrifiantes : la structure en flocons réduit le coefficient de friction, adaptée aux équipements fonctionnant à grande vitesse.
2. Système de notation de pureté
En fonction de la teneur en cendres et du contrôle des impuretés, les électrodes en graphite de haute pureté sont classées dans les qualités suivantes :
Grade 1 (qualité spectroscopique) :** Teneur en cendres <30 ppm, teneur en carbone fixe >99,99 %, utilisé dans les bateaux en graphite semi-conducteur et les électrodes de spectromètre.
Grade 2 (qualité industrielle) : teneur en cendres 30-100 ppm, adapté aux anodes de redressement au mercure et aux électrodes EDM.
Grade 3 (grade à usage général) : teneur en cendres de 100 à 500 ppm, principalement utilisée dans la fabrication de l'acier au four à arc électrique et sur le marché des éléments chauffants électriques.
Grade 4 (qualité économique) : teneur en cendres de 500 à 1 000 ppm, utilisée dans les applications de faible précision telles que les anodes de tubes électroniques et les moules à creusets.
3. Domaines d'application
Industrie métallurgique :
Fabrication d’acier par four à arc électrique : représente 75 % de la consommation mondiale d’électrodes de graphite. La consommation d'électrodes UHP est d'environ 3 kg/t d'acier, ce qui réduit le temps de fusion de 15 %.
Production d'alliages spéciaux : comme pour la fusion du ferrosilicium et du ferromanganèse, le taux de consommation des électrodes est réduit à 0,8 kg/t d'alliage.
Industrie chimique :
Processus d'électrolyse : remplace les anodes en titane dans l'industrie du chlore-alcali, réduisant la tension des cellules de 0,3 V et économisant plus de 2 millions de kWh d'électricité par an.
Synthèse organique : En tant qu'électrode dans les réacteurs électrochimiques, elle améliore l'efficacité catalytique de 40 %.
Technologies émergentes :
Impression 3D : utilisée comme substrat pour le frittage laser, permettant le revêtement directionnel de poudres métalliques.
Énergie nucléaire : utilisée dans les mécanismes d'entraînement des barres de commande des réacteurs nucléaires, atteignant une résistance aux radiations jusqu'à 10⁶ Gy.
Industrie des semi-conducteurs : matériau de substrat pour la croissance de semi-conducteurs à large bande interdite tels que le carbure de silicium et le nitrure de gallium.
Aérospatiale : composants à haute température tels que les tuyères de moteurs de fusée et les plaquettes de frein d'avion, utilisant sa légèreté et sa résistance aux hautes températures.
4. Graphite comme capacités de personnalisation des électrodes
Personnalisation de la taille :
Plage de diamètres : 50-1 200 mm (stock régulier), traitement maximum jusqu'à 2 000 mm.
Longueur : 500-3000 mm, prenant en charge la technologie d'épissure segmentée.
Optimisation des performances :
Traitement anti-oxydation : l'imprégnation avec une solution de borate augmente la température de début d'oxydation de 600 ℃ à 900 ℃.
Renforcement composite : l'électrode en graphite uhp intègre des particules de carbure de silicium (SiC), améliorant de 3 fois la résistance aux chocs thermiques.
Structure personnalisée :
Connexion filetée : utilise des filetages trapézoïdaux M48-M120, transmettant un couple supérieur à 5 000 N·m.
Sections transversales irrégulières : telles que les électrodes à prisme en forme de croix et hexagonales, adaptables aux conceptions spéciales de fours à arc électrique.
Normes de test :
Tests physiques : tests de densité (méthode Archimède), tests de résistivité (méthode à quatre sondes).
Analyse chimique : détection ICP-OES de traces d'impuretés métalliques (par exemple, Fe < 5 ppm, Si < 3 ppm).
Contrôles non destructifs : Tests par ultrasons pour les défauts internes (sensibilité jusqu'à φ0,2 mm).
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