תרשים זרימה של תהליך ייצור אלקטרודות גרפיט

תרשים זרימה של תהליך ייצור אלקטרודות גרפיט
חומרי גלם: מהם חומרי הגלם המשמשים לייצור פחמן?
בייצור פחמן ניתן לחלק את חומרי הגלם הנפוצים לשתי קטגוריות: חומרי גלם מפחמן מוצקים וקשרים וחומרים אימפרגנים. חומרי גלם מפחמן מוצק כוללים קוקה נפט, קוק אספלט, קוק מתכתי, אנתרציט, גרפיט טבעי ושברי גרפיט; קלסרים וחומרי אימפרגנציה כוללים זפת פחם, זפת פחם, שמן אנתרצין ושרף סינתטי. בנוסף, כמה חומרי עזר משמשים גם בייצור, כגון חול קוורץ, חלקיקי קוק מתכתיים ואבקת קוק. חומרי גלם מיוחדים אחרים משמשים לייצור מוצרי פחמן וגרפיט מיוחדים (כגון סיבי פחמן, פחם פעיל, פחמן פירוליטי וגרפיט פירוליטי, פחמן זגוגי).

חידוד: מה זה חישול? אילו חומרי גלם צריכים להיות מבעירים?
התהליך של טיפול בחום בטמפרטורה גבוהה (1200-1500 מעלות ) של חומרי גלם פחמן בתנאים אטומים לאוויר נקרא calcination. חידוד הוא תהליך טיפול החום הראשון בייצור פחמן. ההתלבשות גורמת לסדרה של שינויים במבנה ובתכונות הפיזיקליות והכימיות של חומרי גלם פחמן שונים.
אנתרציט וקולה נפט מכילים שניהם כמות מסוימת של חומר נדיף וצריך להסתיר אותם. טמפרטורת הקוקינג של קוקה קוק וקוק מתכתי גבוהה יחסית (מעל 1000 מעלות), מה שמקביל לטמפרטורת תנור השריטה במפעל הפחמן. הם לא צריכים להיות calcinated, אבל רק צריך לייבש את הלחות. עם זאת, אם קולק זפת וקולה נפט מעורבבים לפני ההסתיידות, יש לשלוח אותם לכבשן הבידוד יחד עם קוקה נפט להסתייד. גרפיט טבעי ושחור פחמן לא צריך להיות calcinated.
לחיצה: מהו העיקרון של יציקת שחול?
המהות של תהליך האקסטרוזיה היא לגרום לעיסה לעבור דרך צורה מסוימת של תבנית בלחץ, ולאחר מכן להיות דחוסה ועיוות פלסטי כדי להפוך לריק בעל צורה וגודל מסוימים. תהליך יציקת האקסטרוזיה הוא בעיקר תהליך העיוות הפלסטי של הדבק.
תהליך שחול הדבק מבוצע בתא החומר (או גליל הדבק) ובתבנית בצורת קשת. המשחה החמה שהועמסה לתוך תא החומר נדחפת על ידי הבוכנה הראשית האחורית. הגז שבמשחה נאלץ להיפלט ברציפות, המשחה צפופה כל הזמן, והמשחה נעה קדימה באותו זמן. כאשר המשחה נעה בחלק הגלילי של תא החומר, ניתן להתייחס למשחה כזרימה יציבה, וכל שכבת חלקיקים נעה בעצם במקביל. כאשר המשחה נכנסת לפיית האקסטרוזיה עם עיוות קשת, המשחה הקרובה לדופן הזרבובית נתקלת בהתנגדות חיכוך גדולה יותר, שכבת החומר מתחילה להתכופף, ומהירויות התקדמות שונות נוצרות בתוך העיסה. השכבה הפנימית של הדבק מתקדמת קדימה, וכתוצאה מכך צפיפות לא אחידה של המוצר לאורך הכיוון הרדיאלי. לכן, מתח פנימי הנגרם על ידי קצבי זרימה שונים של השכבות הפנימיות והחיצוניות נוצר בבלוק האקסטרוזיה. לבסוף, הדבק נכנס לחלק הדפורמציה הליניארית ומחולץ.

אפייה: מהי אפייה? מה מטרת האפייה?

אפייה היא תהליך טיפול בחום בו המוצר הגלם לאחר הכבישה מחומם בתווך מגן בכבשן חימום בתנאי אטום לאוויר בקצב חימום מסוים.

מטרת האפייה היא:

(1) הסר חומרים נדיפים. מוצרים המשתמשים בזפת פחם כחומר מקשר פולטים בדרך כלל כ-10% מהחומרים הנדיפים לאחר האפייה. לכן, תפוקת האפייה היא בדרך כלל מתחת ל-90%.
(2) קוקינג של קלסר המוצר הגולמי נצלה בתנאי תהליך מסוימים כדי לכסות את הקולס וליצור רשת קוקה בין חלקיקי המצרפים, המקשרת היטב את כל האגרגטים בגדלים שונים של חלקיקים יחדיו, כך שלמוצר יש תכונות פיזיקליות וכימיות מסוימות. באותם תנאים, ככל ששיעור הקוקס גבוה יותר, כך האיכות טובה יותר. בדרך כלל, שיעור הפחמן השיורי של קוקינג באספלט בטמפרטורה בינונית הוא כ-50%.
(3) צורה גיאומטרית קבועה המוצר הגולמי מתרכך והקלסר נודד במהלך תהליך הקלייה. ככל שהטמפרטורה עולה, נוצרת רשת קוקינג, מה שהופך את המוצר לקשיח. לכן, גם אם הטמפרטורה עולה שוב, צורתה לא משתנה.
(4) הפחתת התנגדות במהלך תהליך הצלייה, ההתנגדות יורדת באופן משמעותי עקב סילוק חומרים נדיפים, בישול אספלט ליצירת רשת קוק, פירוק ופילמור של אספלט, והיווצרות רשת מטוסי טבעת פחמן משושה גדולה. ההתנגדות של המוצר הגולמי היא בערך 10000×10-6Ω·m, שיורדת ל-40--50×10-6Ω·m לאחר הצלייה, ונקראת מוליך טוב.
(5) התכווצות נפח נוספת לאחר הקלייה, קוטר המוצר מתכווץ בכ-1%, האורך מתכווץ בכ-2%, והנפח מתכווץ ב-2-3%.

הספגה: מדוע צריך להספוג מוצרי פחמן?
הנקבוביות של המוצר הגולמי לאחר הכבישה נמוכה מאוד. עם זאת, לאחר צליית המוצר הגולמי, חלק מזפת הזפת הפחם מתפרק לגז ובורח במהלך תהליך הצלייה, בעוד החלק השני מבושל לקוקס אספלט. נפח הקוק האספלט שנוצר קטן בהרבה מהנפח המקורי של זפת זפת הפחם. למרות שהוא מתכווץ מעט במהלך תהליך הצלייה, עדיין נוצרות בתוך המוצר נקבוביות זעירות רבות לא סדירות בגדלים שונים של נקבוביות. לדוגמה, הנקבוביות הכוללת של מוצרים שעברו גרפיט היא בדרך כלל 25-32%, והנקבוביות הכוללת של מוצרי פחמן היא בדרך כלל 16-25%. לנוכחות של מספר רב של נקבוביות תהיה בהכרח השפעה מסוימת על התכונות הפיזיקליות והכימיות של המוצר. באופן כללי, הנקבוביות של מוצרים גרפיטים גדלה, צפיפות הנפח שלהם יורדת, ההתנגדות שלהם עולה, החוזק המכני שלהם יורד, קצב החמצון שלהם מואץ בטמפרטורה מסוימת, גם עמידותם בפני קורוזיה מתדרדרת, והם נחדרים בקלות רבה יותר על ידי גזים ונוזלים.
הספגה היא תהליך שמפחית את נקבוביות המוצרים, מגביר את הצפיפות, מגביר את חוזק הלחיצה, מפחית את ההתנגדות של מוצרים מוגמרים ומשנה את התכונות הפיזיקליות והכימיות של המוצרים.

גרפיטיזציה: מהי גרפיטיזציה? מהי מטרת הגרפיטיזציה?

גרפיטיזציה היא תהליך טיפול בחום בטמפרטורה גבוהה, שבו המוצרים הקלויים ממוקמים בתווך מגן בכבשן גרפיטציה ומחוממים לטמפרטורה גבוהה, כך שרשת מישור אטומי הפחמן המשושה עוברת טרנספורמציה מחפיפה לא מסודרת בחלל דו מימדי. לחפיפה מסודרת בחלל תלת מימדי, ובעלת מבנה גרפיט.

מטרתו היא:

(1) שפר את המוליכות התרמית והחשמלית של המוצר.

(2) שפר את העמידות בפני זעזועים תרמיים ואת היציבות הכימית של המוצר.

(3) שפר את הסיכה וההתנגדות לבלאי של המוצר.

(4) הסר זיהומים ושפר את חוזק המוצר.

עיבוד שבבי: מדוע יש צורך בעיבוד של מוצרי פחמן?
(1) הצורך בעיצוב
מוצרי גלם פחמן בעלי גודל וצורה מסוימים יהיו מעוותים ופגומים בדרגות שונות במהלך תהליך הקלייה והגרפיטיזציה. במקביל, כמה חומרי מילוי מודבקים גם על פני השטח שלהם. אם הם לא מעובדים באופן מכני, לא ניתן להשתמש בהם. לכן יש לעצב ולעבד את המוצרים לצורה הגיאומטרית שצוינה.
(2) הצורך בשימוש
העיבוד מתבצע בהתאם לדרישות השימוש של המשתמש. לדוגמה, אם יש לחבר את אלקטרודות הגרפיט לייצור פלדה בכבשן חשמלי לשימוש, יש לעבד חורים משורשרים בשני קצוות המוצר, ולאחר מכן יש לחבר את שתי האלקטרודות עם מפרק הברגה מיוחד לשימוש.
(3) צרכי עיבוד
חלק מהמוצרים צריכים לעבור עיבוד לצורות ומפרטים מיוחדים בהתאם לצרכי התהליך של המשתמש, ואף דורשים חספוס משטח נמוך יותר.