Grafiittielektrodeissa käytettävällä grafiittijauheella on monia etuja. Mutta miten tämän materiaalin edut saadaan esiin, tehokkuuden parantaminen, kustannusten alentaminen ja markkinoiden kilpailukyvyn parantaminen todella saavutetaan? Nämä eivät ole vain grafiitin tuottajien pohdittavia asioita, vaan myös ongelmia, jotka grafiitin käyttäjien tulisi ottaa vakavasti. Joten grafiittimateriaaleja käytettäessä, mitkä ongelmat tulisi ratkaista ensin?
Pölynpoisto: Grafiitin hienojakoisen rakenteen vuoksi mekaanisen käsittelyn aikana syntyy paljon pölyä, jolla on merkittävä vaikutus tehdasympäristöön. Lisäksi pölyn vaikutus laitteisiin näkyy pääasiassa sen vaikutuksena laitteiden virransyöttöön. Grafiitin erinomaisen sähkönjohtavuuden vuoksi se on altis sähkökeskukseen jouduttuaan oikosuluille ja muille vioille. Siksi on suositeltavaa varustaa laitteet erityisellä grafiitinkäsittelykoneella käsittelyä varten. Grafiitin erityisten käsittelylaitteiden korkeiden investointikustannusten vuoksi monet yritykset ovat kuitenkin melko varovaisia tässä suhteessa. Tällaisissa olosuhteissa voidaan ottaa käyttöön seuraavat ratkaisut:
Grafiittielektrodien ulkoistaminen: Grafiitin yleistyessä muottiteollisuudessa yhä useammat muottisopimusvalmistajat (OEM) ovat ottaneet käyttöön myös grafiittielektrodien OEM-liiketoiminnan.
Öljyupotuskäsittelyn jälkeen: Grafiitin ostamisen jälkeen se upotetaan ensin kipinäöljyyn joksikin aikaa (tietty aika riippuu grafiitin tilavuudesta) ja asetetaan sitten työstökeskukseen käsittelyä varten. Tällä tavoin grafiittipöly ei lennä ympäriinsä, vaan putoaa alas. Tämä minimoi laitteiden ja ympäristön vaikutukset.
Työstökeskuksen muokkaaminen: Niin kutsuttu muokkaaminen tarkoittaa pääasiassa pölynimurin asentamista tavalliseen työstökeskukseen.
Purkausvälys grafiitin prosessoinnin aikana: Toisin kuin kuparilla, grafiittielektrodien nopeamman purkausnopeuden vuoksi prosessointikuonaa syöpyy enemmän aikayksikköä kohden. Kuonan tehokas poisto on ongelmallista. Siksi purkausvälyn on oltava suurempi kuin kuparilla. Yleisesti ottaen purkausvälystä asetettaessa grafiitin purkausvälys on 10–30 % suurempi kuin kuparilla.
Puutteiden oikea ymmärtäminen: Pölyn lisäksi grafiitilla on myös joitakin puutteita. Esimerkiksi peilipintamuottien työstössä grafiittielektrodit eivät todennäköisesti saavuta haluttua vaikutusta kuparielektrodeihin verrattuna. Paremman pintavaikutuksen saavuttamiseksi tulisi valita grafiitista mahdollisimman hienojakoinen hiukkaskoko, ja tällaisen grafiitin hinta on usein 4–6 kertaa suurempi kuin tavallisen grafiitin. Lisäksi grafiitin uudelleenkäytettävyys on suhteellisen heikkoa. Tuotantoprosessin vuoksi vain pieni osa grafiitista voidaan käyttää uusintana ja hyötykäyttöön. Sähköpurkaustyöstön jälkeistä jätegrafiittia ei voida toistaiseksi käyttää uudelleen, mikä asettaa tiettyjä haasteita yritysten ympäristönhallinnalle. Tässä suhteessa voimme tarjota asiakkaille jätegrafiitin ilmaisen kierrätyksen, jotta vältetään ongelmat heidän ympäristösertifioinnissaan.
Lohkuminen mekaanisessa prosessoinnissa: Koska grafiitti on hauraampaa kuin kupari, jos grafiittia käsitellään samalla menetelmällä kuin kuparielektrodeja, elektrodit voivat helposti lohkeilla, erityisesti ohutreunaisten elektrodien prosessoinnissa. Tässä suhteessa muottivalmistajille voidaan tarjota maksutonta teknistä tukea. Tämä saavutetaan pääasiassa leikkaustyökalujen valinnalla, työkalun kulkureitillä ja prosessointiparametrien kohtuullisella konfiguroinnilla. Luonnonhiutalegrafiittinäytteet muodostettiin kylmäpuristamalla ilman sideainetta käyttäen luonnonhiutalegrafiittia. Muovauspaineen ja paineenpitoajan muutosten vaikutuksia näytteiden tiheyteen, huokoisuuteen ja taivutuslujuuteen tutkittiin. Luonnonhiutalegrafiittinäytteiden mikrorakenteen ja taivutuslujuuden välistä suhdetta analysoitiin laadullisesti. Kaksi järjestelmää, boorihappo-urea ja tetraetyylisilikaatti-asetoni-suolahappo, valittiin tutkimaan ja keskustelemaan luonnongrafiittijauheen ja luonnongrafiittielektrodinäytteiden antioksidanttiominaisuuksista ja -mekanismeista ennen antioksidanttikäsittelyä ja sen jälkeen. Tutkimuksen pääsisältö ja tulokset ovat seuraavat: Tutkittiin luonnonhiutalegrafiitin muovauskykyä ja muovausolosuhteiden vaikutusta mikrorakenteeseen ja ominaisuuksiin. Tulokset osoittavat, että mitä suurempi luonnonhiutalegrafiittinäytteen muovauspaine on, sitä suurempi on näytteen tiheys ja taivutuslujuus, kun taas näytteen huokoisuus on pienempi. Paineen pitoajalla on vain vähän vaikutusta näytteen tiheyteen. Kun se on yli 5 minuuttia, näytteen muovattavuus on parempi. Taivutuslujuudessa on selvää anisotropiaa, ja keskimääräiset taivutuslujuudet eri suunnissa ovat 5,95 MPa, 9,68 MPa ja 12,70 MPa. Taivutuslujuuden anisotropia liittyy läheisesti grafiitin mikrorakenteeseen.
Liuosmenetelmällä ja soolimenetelmällä valmistetun boori-typpijärjestelmän sekä piidioksidisoolilla päällystettyjen luonnongrafiittihiutaleiden jauheen antioksidanttiominaisuuksia tutkittiin ennen ja jälkeen käsittelyn. Tulokset osoittavat, että kyllästysten määrän kasvaessa grafiittijauheen pinnalle päällystettyjen piidioksidisoolien ja boori-typpijärjestelmän määrä kasvaa ja antioksidanttiominaisuudet paranevat. Luonnongrafiittihiutaleiden alkuhapettumislämpötila on 883 K ja hapettumispainonhäviö 923 K:ssa on 407,6 mg/g/h. Grafiittijauhe kyllästettiin yhdeksän kertaa boorihappo-urea-järjestelmässä ja etyylisilikaatti-etanoli-suolahappo-järjestelmässä. Yhden tunnin lämpökäsittelyn jälkeen 1273 K:n lämpötilassa ja N2-atmosfäärissä luonnongrafiittihiutaleiden hapettumispainonhäviö 923 K:ssa oli 47,9 mg/g/h ja 206,1 mg/g/h. Tunnin lämpökäsittelyn jälkeen N2-atmosfäärissä 1973 K:n ja 1723 K:n lämpötiloissa luonnon grafiitin hapettumispainonmenetysnopeudet 923 K:n lämpötilassa olivat 3,0 mg/g/h ja 42,0 mg/g/h. Molemmat järjestelmät voivat vähentää luonnon grafiitin hapettumispainonmenetystä, mutta boorihappo-urea-järjestelmän antioksidanttivaikutus on parempi kuin etyylisilikaatti-etanoli-suolahappo-järjestelmän.
Grafiittielektrodeja käytetään pääasiassa laajamittaisessa teollisuudessa, kuten sähköuunien teräksenvalmistuksessa, fosforin tuotannossa malmiuuneissa, magnesiumhiekan sähköisessä sulatuksessa, tulenkestävien materiaalien sähköisessä sulatuksessa, alumiinielektrolyysissä sekä teollisessa fosforin, piin ja kalsiumkarbidin tuotannossa. Grafiittielektrodit jaetaan kahteen tyyppiin: luonnongrafiittielektrodit ja keinotekoiset grafiittielektrodit. Keinotekoisiin grafiittielektrodeihin verrattuna luonnongrafiittielektrodit eivät vaadi grafiittikemiallista prosessia. Tämän seurauksena luonnongrafiittielektrodien tuotantosykli lyhenee merkittävästi, energiankulutus ja saastuminen vähenevät huomattavasti ja kustannukset alenevat huomattavasti. Niillä on ilmeisiä hintaetuja ja taloudellisia hyötyjä, mikä on yksi tärkeimmistä syistä luonnongrafiittielektrodien kehitykselle.
Lisäksi luonnongrafiittielektrodit ovat luonnongrafiitista valmistettuja, korkean jalostusarvon omaavia ja syväkäsiteltyjä tuotteita, joilla on merkittävä kehitys- ja sovellusarvo. Luonnongrafiittielektrodien muovauskyky, hapettumisenkestävyys ja mekaaniset ominaisuudet ovat kuitenkin tällä hetkellä heikompia kuin keinotekoisilla grafiittielektrodeilla, mikä on niiden kehityksen suurin este. Siksi näiden esteiden voittaminen on avainasemassa luonnongrafiittielektrodien sovellusten kehittämisessä.
Liuosmenetelmällä ja soolimenetelmällä valmistetun boori-typpijärjestelmän sekä piidioksidisoolilla päällystettyjen luonnongrafiittihiutalelohkojen antioksidanttiominaisuuksia tutkittiin ennen ja jälkeen käsittelyn. Tulokset osoittavat, että piidioksidisoolilla päällystettyjen luonnongrafiittilohkojen antioksidanttiominaisuudet heikkenevät kyllästyskertojen määrän kasvaessa. Boori-typpijärjestelmällä päällystetyillä luonnongrafiittilohkoilla on paremmat antioksidanttiominaisuudet kyllästyskertojen määrän kasvaessa. Luonnongrafiittilohkojen hapettumispainohäviönopeudet 923K:ssa ja 1273K:ssa olivat 122,432 mg/g/h ja 191,214 mg/g/h. Luonnongrafiittilohkot kyllästettiin yhdeksän kertaa boorihappo-urea-järjestelmässä ja etyylisilikaatti-etanoli-suolahappo-järjestelmässä. Yhden tunnin lämpökäsittelyn jälkeen 1273K:n ja N2:n ilmakehässä hapettumispainohäviönopeudet 923K:ssa olivat 20,477 mg/g/h ja 28,753 mg/g/h. 1273K:n lämpötilassa ne olivat vastaavasti 37,064 mg/g/h ja 54,398 mg/g/h; 1973K:n ja 1723K:n lämpötilassa tapahtuneen käsittelyn jälkeen luonnongrafiittilohkojen hapettumispainonmenetysnopeudet 923K:n lämpötilassa olivat vastaavasti 8,182 mg/g/h ja 31,347 mg/g/h; 1273K:n lämpötilassa ne olivat 126,729 mg/g/h ja 169,978 mg/g/h; Molemmat järjestelmät voivat merkittävästi vähentää luonnongrafiittilohkojen hapettumispainonmenetysnopeutta. Vastaavasti boorihappo-ureajärjestelmän antioksidanttivaikutus on parempi kuin etyylisilikaatti-etanoli-suolahappojärjestelmän.
Julkaisun aika: 12. kesäkuuta 2025