Sự khác biệt giữa than chì đẳng hướng và than chì silicon hóa là gì?

1. Tính chất vật chất và sự khác biệt về cấu trúc

✔ Graphite đẳng hướng:

●  Hành vi đẳng hướng: Tính chất vật lý đồng đều (ví dụ: độ dẫn nhiệt/điện, cường độ cơ học) trong cả ba chiều (x, y, z), không phụ thuộc định hướng.

●  Độ tinh khiết và ổn định nhiệt cao: Được sản xuất thông qua các quy trình nâng cao như ép đẳng cấp, cung cấp mức độ tạp chất cực thấp (hàm lượng tro ở thang điểm PPM) và cường độ tăng cường ở nhiệt độ cao (lên đến 2000 ° C+).

●  Khả năng gia công chính xác: Dễ dàng chế tạo thành hình học phức tạp, lý tưởng cho các thành phần xử lý wafer bán dẫn (ví dụ: máy sưởi, chất cách điện).

Tính chất vật lý của than chì đẳng hướng
Tài sản	Đơn vị	Giá trị điển hình
Mật độ số lượng lớn	g/cm³	1.83
Độ cứng	HSD	58
Điện trở suất	.M	10
Sức mạnh uốn	MPA	47
Cường độ nén	MPA	103
Độ bền kéo	MPA	31
Mô đun của trẻ	GPA	11.8
Mở rộng nhiệt (CTE)	10-6K-1	4.6
Độ dẫn nhiệt	W · m-1· K-1	130
Kích thước hạt trung bình	μm	8-10
Độ xốp	%	10
Nội dung tro	ppm	≤5 (sau khi tinh khiết)

✔ Than chì silicon hóa:

● Truyền Silicon: Truyền với silicon để tạo thành lớp cacbua cacbua (SIC), cải thiện đáng kể khả năng chống oxy hóa và độ bền ăn mòn trong môi trường khắc nghiệt.

● Nội tâm điểm tiềm năng: Có thể giữ lại một số thuộc tính định hướng từ than chì cơ sở, tùy thuộc vào quá trình silicon hóa.

● Độ dẫn điện được điều chỉnh: Giảm độ dẫn điện so vớiChân than nguyên chấtnhưng tăng cường độ bền trong điều kiện khắc nghiệt.

Các thông số chính của than chì siliconized
Tài sản	Giá trị điển hình
Tỉ trọng	2,4-2,9 g/cm³
Độ xốp	<0,5%
Cường độ nén	> 400 MPA
Sức mạnh uốn	> 120 MPA
Độ dẫn nhiệt	120 W/mk
Hệ số mở rộng nhiệt	4,5 × 10-6
Mô đun đàn hồi	GPA 120
Sức mạnh tác động	1,9kj/m2
Ma sát bôi trơn nước	0.005
Hệ số ma sát khô	0.05
Ổn định hóa học	Nhiều muối, dung môi hữu cơ, Axit mạnh (HF, HCl, H₂SO4, Hno₃)
Nhiệt độ sử dụng ổn định lâu dài	800 (không khí oxy hóa) 2300 ℃ (không khí trơ hoặc chân không)
Điện trở suất	120*10-6Ωm

2. Kịch bản ứng dụng

●  Sản xuất bán dẫn: Crucibles và các yếu tố sưởi ấm trong các lò tăng trưởng silicon đơn tinh thể, tận dụng độ tinh khiết và phân phối nhiệt đồng đều của nó.

●  Năng lượng mặt trời: Các thành phần cách nhiệt trong sản xuất tế bào quang điện (ví dụ: các bộ phận lò chân không).

●  Công nghệ hạt nhân: Người điều hành hoặc vật liệu cấu trúc trong các lò phản ứng do khả năng chống bức xạ và độ ổn định nhiệt.

●  Công cụ chính xác: Khuôn mẫu cho luyện kim bột, được hưởng lợi từ độ chính xác chiều cao.

●  Môi trường oxy hóa nhiệt độ cao: Các thành phần động cơ hàng không vũ trụ, lớp lót lò công nghiệp và các ứng dụng nhiệt độ cao, giàu oxy khác.

●  Phương tiện ăn mòn: Điện cực hoặc con dấu trong các lò phản ứng hóa học tiếp xúc với axit/kiềm.

●  Công nghệ pin: Sử dụng thử nghiệm trong cực dương pin lithium-ion để cải thiện sự xen kẽ lithium-ion (vẫn tập trung vào R & D).

●  Thiết bị bán dẫn: Các điện cực trong các công cụ khắc plasma, kết hợp độ dẫn điện với khả năng chống ăn mòn.

3. Ưu điểm và hạn chế về hiệu suất

Graphite isotropic

Điểm mạnh:

●  Hiệu suất thống nhất: Loại bỏ các rủi ro thất bại định hướng (ví dụ: vết nứt ứng suất nhiệt).

●  Độ tinh khiết cực cao: Ngăn chặn ô nhiễm trong các quá trình nhạy cảm như chế tạo chất bán dẫn.

●  Điện trở sốc nhiệt: Ổn định khi đi xe đạp nhiệt độ nhanh (ví dụ: lò phản ứng CVD).

Hạn chế: 

● Chi phí sản xuất cao hơn và yêu cầu gia công nghiêm ngặt.

Than chì silicon hóa

Điểm mạnh:

●  Kháng oxy hóa: Lớp SIC chặn khuếch tán oxy, kéo dài tuổi thọ trong môi trường oxy hóa nhiệt cao.

●  Tăng cường độ bền: Cải thiện độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn.

●  Trơ hóa học: Kháng vượt trội hơn đối với phương tiện ăn mòn so với than chì tiêu chuẩn.

Giới hạn: 

●  Giảm độ dẫn điện và độ phức tạp sản xuất cao hơn.

4. Tóm tắt

✔ Graphite đẳng hướng: 

Thống trị các ứng dụng đòi hỏi tính đồng nhất và độ tinh khiết (chất bán dẫn, công nghệ hạt nhân).

✔ Than chì silicon hóa: 

Vượt trội trong điều kiện khắc nghiệt (hàng không vũ trụ, xử lý hóa học) do độ bền tăng cường silicon.