לאבקת גרפיט באמצעות אלקטרודות גרפיט אכן יש יתרונות רבים.

לאבקת גרפיט המשמשת כאלקטרודות גרפיט יש יתרונות רבים. עם זאת, כיצד למקסם את יתרונותיו של חומר זה, להשיג באמת שיפור יעילות, הפחתת עלויות ושיפור התחרותיות בשוק, אלו לא רק סוגיות שיש לקחת בחשבון עבור יצרני גרפיט, אלא גם בעיות שמשתמשי גרפיט צריכים להתייחס אליהן ברצינות. אז, כאשר מיישמים חומרי גרפיט, אילו בעיות יש לפתור תחילה?

סילוק אבק: בשל מבנה החלקיקים העדינים של הגרפיט, נוצרת כמות גדולה של אבק במהלך העיבוד המכני, דבר המשפיע באופן משמעותי על סביבת המפעל. בנוסף, השפעת האבק על הציוד באה לידי ביטוי בעיקר בהשפעתו על אספקת החשמל של הציוד. בשל המוליכות החשמלית המעולה של הגרפיט, לאחר שהוא נכנס לקופסת החשמל, הוא נוטה לגרום לקצרים חשמליים ותקלות אחרות. לכן, מומלץ להצטייד במכונת עיבוד גרפיט מיוחדת לעיבוד. עם זאת, בשל עלות ההשקעה הגבוהה בציוד עיבוד מיוחד לגרפיט, ארגונים רבים נוקטים זהירות רבה בעניין זה. בנסיבות כאלה, ניתן לאמץ את מספר הפתרונות הבאים:

מיקור חוץ של אלקטרודות גרפיט: עם היישום הנפוץ יותר ויותר של גרפיט בתעשיית התבניות, יותר ויותר מפעלי ייצור חוזי תבניות (OEM) הציגו גם את עסקי ה-OEM של אלקטרודות גרפיט.

לאחר עיבוד טבילה בשמן: לאחר רכישת הגרפיט, הוא טובל תחילה בשמן ניצוצות למשך זמן מה (הזמן הספציפי תלוי בנפח הגרפיט), ולאחר מכן מוכנס למרכז עיבוד שבבי לעיבוד. בדרך זו, אבק הגרפיט לא יעוף מסביב אלא ייפול למטה. זה ימזער את ההשפעה על הציוד והסביבה.

שינוי מרכז עיבוד שבבי: מה שנקרא שינוי כרוך בעיקר בהתקנת שואב אבק על מרכז עיבוד שבבי רגיל.

פער הפריקה במהלך עיבוד גרפיט פריקה: בניגוד לנחושת, עקב קצב הפריקה המהיר יותר של אלקטרודות גרפיט, יותר סיגים מטופלים ביחידת זמן. כיצד להסיר את הסיגים ביעילות הופך לבעיה. לכן, נדרש פער הפריקה להיות גדול יותר מזה של נחושת. באופן כללי, בעת קביעת פער הפריקה, פער הפריקה של גרפיט גדול ב-10 עד 30% מזה של נחושת.

הבנה נכונה של חסרונותיו: מלבד אבק, לגרפיט יש גם כמה חסרונות. לדוגמה, בעת עיבוד תבניות עם משטח מראה, בהשוואה לאלקטרודות נחושת, אלקטרודות גרפיט נוטות פחות להשיג את האפקט הרצוי. כדי להשיג אפקט משטח טוב יותר, יש לבחור את גודל החלקיקים המינימלי של הגרפיט, ועלותו של גרפיט מסוג זה גבוהה לעתים קרובות פי 4 עד 6 מזו של גרפיט רגיל. בנוסף, יכולת השימוש החוזר בגרפיט נמוכה יחסית. בשל תהליך הייצור, ניתן להשתמש רק בחלק קטן מהגרפיט לשכפול וניצול. לא ניתן לעשות שימוש חוזר בגרפיט הפסולת לאחר עיבוד פריקה חשמלית לעת עתה, מה שמציב אתגרים מסוימים לניהול הסביבה של מפעלים. בהקשר זה, אנו יכולים לספק מיחזור חינם של גרפיט פסולת ללקוחות כדי למנוע בעיות בהסמכתם הסביבתית.

סדקים בעיבוד מכני: מכיוון שגרפיט שביר יותר מנחושת, אם מעובדים גרפיט באותה שיטה כמו אלקטרודות נחושת, קל לגרום לסדקים של האלקטרודות, במיוחד בעת עיבוד אלקטרודות בעלות צלעות דקות. בהקשר זה, ניתן לספק תמיכה טכנית בחינם ליצרני תבניות. זה מושג בעיקר באמצעות בחירת כלי חיתוך, דרך מעבר הכלי ותצורה סבירה של פרמטרי העיבוד. דגימות גרפיט טבעי נוצרו על ידי כבישה קרה ללא חומר מקשר באמצעות גרפיט טבעי. נחקרו בהתאמה השפעות השינויים בלחץ העיצוב ובזמן לחץ ההחזקה על הצפיפות, הנקבוביות וחוזק הכיפוף של הדגימות. הקשר בין המיקרו-מבנה לחוזק הכיפוף של דגימות גרפיט טבעי נותח באופן איכותני. נבחרו שתי מערכות, חומצה בורית - אוריאה וטטרה-אתיל סיליקט - אצטון - חומצה הידרוכלורית, כדי לחקור ולדון בתכונות ובמנגנונים נוגדי החמצון של אבקת גרפיט טבעית ודגימות אלקטרודות גרפיט טבעיות לפני ואחרי טיפול נוגדי חמצון בהתאמה. תוכן המחקר העיקרי ותוצאותיו הם כדלקמן: נחקרו ביצועי העיצוב של גרפיט טבעי והשפעת תנאי העיצוב על המיקרו-מבנה והתכונות. התוצאות מראות שככל שלחץ העיצוב של דגימת הגרפיט הטבעי גדול יותר, כך צפיפות הדגימה וחוזק הכיפוף שלה גדולים יותר, בעוד שנקבוביות הדגימה קטנה יותר. לזמן לחץ ההחזקה יש השפעה מועטה על צפיפות הדגימה. כאשר הוא עולה על 5 דקות, יכולת העיצוב של הדגימה טובה יותר. חוזק הכיפוף מראה אניזוטרופיה ברורה, וחוזקי הכיפוף הממוצעים בכיוונים שונים הם 5.95MPa, 9.68MPa ו-12.70MPa בהתאמה. האניזוטרופיה של חוזק הכיפוף קשורה קשר הדוק למיקרו-מבנה של גרפיט.

נחקרו התכונות נוגדות החמצון של מערכת בורון-חנקן שהוכנה בשיטת התמיסה ושיטת הסול, וכן של אבקת גרפיט פתיתי טבעי המצופה בסול סיליקה לפני ואחרי הטיפול. התוצאות מראות שככל שמספר ההספגות עולה, כמות הסיליקה סול ומערכת בורון-חנקן המצופות על פני אבקת הגרפיט עולה, ותכונות נוגדות החמצון משתפרות. טמפרטורת החמצון ההתחלתית של גרפיט פתיתי טבעי היא 883K, וקצב אובדן משקל החמצון ב-923K הוא 407.6 מ"ג/גרם/שעה. אבקת הגרפיט הושרה תשע פעמים בהתאמה במערכת חומצה בורית-אוריאה ובמערכת אתיל סיליקט-אתנול-חומצה הידרוכלורית. לאחר טיפול בחום במשך שעה תחת אטמוספירה של 1273K ו-N2, קצב אובדן משקל החמצון של גרפיט פתיתי טבעי ב-923K היה 47.9 מ"ג/גרם/שעה ו-206.1 מ"ג/גרם/שעה בהתאמה. לאחר טיפול בחום במשך שעה באטמוספרות N2 של 1973K ו-1723K בהתאמה, שיעורי אובדן משקל החמצון של גרפיט פתיתי טבעי ב-923K היו 3.0 מ"ג/גרם/שעה ו-42.0 מ"ג/גרם/שעה בהתאמה; שתי המערכות יכולות להפחית את קצב אובדן משקל החמצון של גרפיט פתיתי טבעי, אך ההשפעה נוגדת החמצון של מערכת חומצה בורית-אוריאה טובה יותר מזו של מערכת אתיל סיליקט-אתנול-חומצה הידרוכלורית.

אלקטרודות גרפיט משמשות בעיקר בתעשיות בקנה מידה גדול כגון ייצור פלדה בכבשנים חשמליים, ייצור זרחן בכבשנים עפרות, התכה חשמלית של חול מגנזיה, הכנה חשמלית של חומרים עקשן, אלקטרוליזה של אלומיניום וייצור תעשייתי של זרחן, סיליקון וסידן קרביד. אלקטרודות גרפיט מחולקות לשני סוגים: אלקטרודות גרפיט טבעיות ואלקטרודות גרפיט מלאכותיות. בהשוואה לאלקטרודות גרפיט מלאכותיות, אלקטרודות גרפיט טבעיות אינן דורשות תהליך כימי של גרפיט. כתוצאה מכך, מחזור הייצור של אלקטרודות גרפיט טבעיות מצטמצם משמעותית, צריכת האנרגיה והזיהום יורדים במידה ניכרת, והעלויות יורדות באופן משמעותי. יש להן יתרונות מחיר ברורים ויתרונות כלכליים, וזו אחת הסיבות העיקריות לפיתוח אלקטרודות גרפיט טבעיות.

בנוסף, אלקטרודות גרפיט טבעיות הן מוצרים בעלי ערך מוסף גבוה שעברו עיבוד עמוק של גרפיט טבעי ובעלות ערך פיתוח ויישום משמעותי. עם זאת, ביצועי העיצוב, עמידות החמצון והתכונות המכניות של אלקטרודות גרפיט טבעיות נמוכים כיום מאלה של אלקטרודות גרפיט מלאכותיות, וזהו המכשול העיקרי לפיתוכן. לכן, התגברות על מכשולים אלה היא המפתח לפיתוח היישום של אלקטרודות גרפיט טבעיות.

נחקרו התכונות נוגדות החמצון של מערכת בורון-חנקן שהוכנה בשיטת התמיסה ושיטת הסול, וכן של בלוקי גרפיט טבעיים המצופים בסול סיליקה לפני ואחרי הטיפול. התוצאות מראות כי התכונה נוגדת החמצון של בלוקי גרפיט טבעיים המצופים בסול סיליקה מחמירה ככל שמספר ההספגות עולה. לבלוקי גרפיט טבעיים המצופים במערכת בורון-חנקן תכונות נוגדות חמצון טובות יותר ככל שמספר ההספגות עולה. שיעורי אובדן משקל החמצון של בלוקי גרפיט טבעיים ב-923K ו-1273K היו 122.432 מ"ג/גרם/שעה ו-191.214 מ"ג/גרם/שעה, בהתאמה. בלוקי הגרפיט הטבעיים עברו הספגה תשע פעמים בהתאמה במערכת חומצה בורית-אוריאה ובמערכת אתיל סיליקט-אתנול-חומצה הידרוכלורית. לאחר טיפול בחום במשך שעה באטמוספירה של 1273K ו-N2, שיעורי אובדן משקל החמצון ב-923K היו 20.477 מ"ג/גרם/שעה ו-28.753 מ"ג/גרם/שעה, בהתאמה. ב-1273K, הם היו 37.064 מ"ג/גרם/שעה ו-54.398 מ"ג/גרם/שעה בהתאמה; לאחר טיפול ב-1973K ו-1723K בהתאמה, שיעורי אובדן משקל החמצון של בלוקי גרפיט טבעיים ב-923K היו 8.182 מ"ג/גרם/שעה ו-31.347 מ"ג/גרם/שעה בהתאמה; ב-1273K, הם היו 126.729 מ"ג/גרם/שעה ו-169.978 מ"ג/גרם/שעה בהתאמה; שתי המערכות יכולות להפחית משמעותית את קצב אובדן משקל החמצון של בלוקי גרפיט טבעיים. באופן דומה, ההשפעה נוגדת החמצון של מערכת חומצה בורית-אוריאה עדיפה על זו של מערכת אתיל סיליקט-אתנול-חומצה הידרוכלורית.