Углеродный войлок: области применения

Графитовый войлок используется как основной теплоизоляционный материал для производства теплоизоляционных экранов высокотемпературных печей, в самых разнообразных технологических процессах проходящих в вакууме или среде инертного газа.

Конкретные области применения:

1. Вакуумные печи

Применяется для термообработки металлов, спекания, пайки, отжига и дегазации. Войлок монтируется между нагревательным элементом и корпусом печи, снижая теплопотери и обеспечивая равномерное распределение температуры.

Используется как в горизонтальных, так и вертикальных печах.

2. Печи для роста монокристаллов

В производстве монокристаллов кремния, германия, арсенида галлия, кварца, сапфира графитовый войлок обеспечивает чистоту процесса, предотвращая попадание примесей.

Особенно востребован войлок на вискозной основе с низкой зольностью (<200 PPm). При выращивании данных материалов, графитовый войлок обеспечивает превосходные теплоизоляционные свойства, а также чистоту процесса, предотвращая попадание примесей.

Низкая зольность играет ключевую роль в росте кристаллов, поскольку, зола состоит из неорганических примесей (оксиды металлов, силикаты и др.), которые при высоких температурах могут испаряться или взаимодействовать с расплавом, ухудшая качество кристалла и, как следствие, приводят к дефектам кристаллической решетки (дислокации, включения, точечные дефекты).

3. Индукционные печи

Высокая прозрачность войлока в электромагнитном поле делает возможным его применение в качестве промежуточного экрана между индуктором и нагреваемым телом для минимизации тепловых потерь и защиты индукционных катушек от расплавленного металла при авариях в индукционных печах.

4. Лабораторные установки и печи для исследований новых материалов

Позволяет проводить точные эксперименты при экстремальных температурах с минимальными энергетическими затратами.

Конструктивные и технологические особенности:

1. Многослойная теплоизоляция

Графитовая изоляция в виде войлока часто комбинируется с жесткими графитовыми плитами или графитовой фольгой (ТРГ) для повышения эффективности термоизоляции при эксплуатации в агрессивных средах.

2. Технологичность

Войлок легко обрабатывается и формуется под конкретные размеры и формы печей, что позволяет создавать индивидуальные решения для любой конфигурации оборудования.

3. Высокая температура теплоизоляции

Материал выдерживает температуры до 2400 °C в инертной атмосфере (аргон, азот, вакуум).

Преимущества

1. Снижение энергопотребления

Использование графитового войлока позволяет экономить до 50% потребляемой электроэнергии по сравнению с традиционными изоляторами из многослойной молибденовой фольги.
2. Вакуумная стерильность

Графитовый войлок с низким содержанием золы практически не выделяет газов при нагреве, что позволяет его использовать в установках высокого вакуума - до 1*10⁻⁵ мбар при температурах до 2000 °C.
3. Стабильность размеров и формы

Войлок имеет очень высокую стойкость к многократному циклическому термоудару, низкий коэффициент температурного расширения, не деформируется и не дает усадок при многократном циклическом нагреве до температур свыше 2000 °C.
4. Стабильность теплоизоляционных свойств

Материал сохраняет высокие теплоизоляционные свойства в течение длительного срока эксплуатации при многократных термоциклах.

Литьё жаропрочных сплавов и фильтрация расплавов

Графитированный войлок широко применяется в качестве экранировки печей подогрева форм (ППФ) в установках для литья изделий из жаропрочных сплавов с охлаждением методом направленной кристаллизации.

Также графитовый войлок применяется для фильтрации расплавов металлов, благодаря высокой термостойкости и устойчивости к агрессивным средам.

Он не вступает в реакции и не выгорает без доступа кислорода, что делает его незаменимым в процессах фильтрации.

Полупроводниковая промышленность

Производство монокристаллов полупроводниковой чистоты требует среды с минимумом примесей, поэтому в качестве экранировки здесь наиболее востребован войлок на основе графитированной вискозы с обработкой при не менее 2000 °C и с низкой зольностью (<200 PPm), чтобы исключить примеси, влияющие на структуру кристалла.

Электролиз и добыча драгоценных металлов

Графитовый войлок также широко используют в качестве объемных электродов для электролиза при извлечении драгоценных и редких металлов.

Чрезвычайно высокая удельная поверхность, электропроводность, химическая стойкость и простота сепарации осаждённого вещества делает этот материал незаменимым при добыче драгметаллов из низкоконцентрированных растворов.

Использование графитового войлока в процессе электролиза способствует эффективной и экономичной добыче металлов, что имеет большое значение для различных отраслей промышленности.

Воздушные фильтры и топливные элементы

В конструкции воздушных электроионизационных фильтров, известных также как озонаторы, применение графитового войлока повышает срок службы и эффективность работы устройств, а также способствует уменьшению вредных выбросов.

В топливных элементах графитовый войлок главным образом служит газораспределительным и теплоизоляционным слоем благодаря своей пористой структуре и способности проводить электрический ток.