진공로 흑연 금형진공 또는 타성 분위기의 고온 환경에서 성형, 소결 또는 열처리 공정에 전용되는 특수 금형으로, 경질 합금, 분말 야금, 세라믹, 반도체, 탄소/탄소 복합 재료 및 고온 합금 등 선진 재료의 제조 과정에 널리 응용된다.그 핵심우세는 흑연재료의 우수한 고온안정성, 량호한 열전도성, 저열팽창계수 및 뛰여난 내열진성능으로 하여 2000 ℃ 이상의 극d조건에서 장기적으로 안정적으로 작업할수 있도록 하는데 있다.

흑연 금형은 일반적으로 고순도, 고밀도, 고강도의 등 정압 흑연 (예: ISO 80, Morgan SGL 시리즈) 또는 모압 흑연을 가공하여 만든 것으로, 치밀하고 균일한 미시적 구조를 가지고 있어 불순물 휘발이 제품 순도에 미치는 영향을 효과적으로 줄일 수 있다.진공로에서 흑연금형은 성형강체로서 재료를 담을수 있을뿐만아니라 늘 발열체나 단열부품을 겸용하여 고효률적이고 균일한 열장분포를 실현한다.예를 들어, 경질 합금 열압 소결에서 흑연 금형은 샘플과 함께 진공 환경에 배치하여 고온 고압에서 치밀화를 완성한다;흑연 몰드는 단결정 실리콘의 성장 또는 탄소 섬유 사전 제작체의 탄화 과정에서 정확한 기하학적 구속과 열 전도 경로를 제공합니다.

　　진공로 흑연 금형여러 공업분야에서 핵심공예장비로 널리 응용되고있는데 구체적인 응용범위는 다음과 같다.

1. 고온 소결과 열처리 분야

분말 야금과 경질 합금 소결

흑연 금형은 2000 ℃ 이상의 고온을 견딜 수 있으며, 진공 열압로에서 분말 야금 제품 (예: 텅스텐 합금, 티타늄 합금) 과 경질 합금 (예: 공구, 금형) 을 압제하여 재료의 치밀화와 사이즈 정밀도를 확보하는 데 사용된다.

전형적인 응용: 경질합금 소결 금형은 1450 ℃ 에서 가압 소결해야 하며, 흑연 금형은 높은 열전도성을 통해 균일한 가열을 실현해야 하며, 동시에 그 자체 윤활성은 탈모 저항력을 감소시키고 완제품률을 높인다.

도자기 재료와 유리 제조

세라믹 소결에서 흑연 금형은 승소판 또는 성형 모델로 저열 팽창 계수를 이용하여 갈라짐을 방지하고 제품 표면의 광결도를 확보한다.

유리제조에서 흑연금형은 유리관, 커브관, 이형병 등을 생산하는데 사용되는데 그 내열충격성과 화학타성은 유리성분의 오염을 피하고 크기안정성이 높다.

진공열처리공정

흑연 금형은 지지대 또는 집게로 진공 담금질, 퇴화 등 공예에 사용되며, 금속 부품을 지탱하고 열을 균일하게 전도하여 변형을 방지한다.

전형적인 사례: 항공 우주 부품의 진공 열 처리는 온도 균일성을 엄격히 통제해야 하며, 흑연 금형은 최적화 설계 (예: 벌집 구조) 를 통해 열 전도 효율을 향상시킨다.

2. 반도체와 전자공업

단결정규소의 생장과 가공

흑연 도가니는 단결정 실리콘 생장로에 사용되며, 초고순도(금속 불순물<10ppm)와 낮은 회분(<0.1%)을 충족시켜 불순물이 실리콘 결정체를 오염시키는 것을 방지해야 한다.

흑연 금형은 또한 실리콘 조각 절단, 광택 등 공정의 지지와 포지셔닝에 사용되어 가공 정밀도를 확보한다.

전자 부품 패키징 및 테스트

흑연 금형은 열침하 재료로서 전자 부품의 방열 패키지에 사용되며, 그 높은 열전도율 (> 100W/m·K) 은 열을 효과적으로 내보내고 부품의 수명을 연장한다.

진공전자부품 (예: 행파관, 자기제어관) 제조에서 흑연금형은 정밀부품의 성형과 소결에 사용되여 전기성능의 안정을 확보한다.

3. 신에너지와 신소재 분야

리튬 전지 음극 재료 소결

흑연 금형은 리튬이온 배터리 음극 재료 (예: 흑연, 실리콘 탄소 복합 재료) 의 진공 소결에 사용되며, 그 화학적 안정성은 재료와 반응하지 않는 동시에 높은 열전도성으로 소결 주기를 단축시킨다.

일반적인 요구 사항: 금형은 1200 ℃ 의 고온에 견딜 수 있어야 하며 표면 조잡도 Ra<1.6 μm로 재료의 접착을 방지해야 합니다.

탄소섬유와 복합재료 가공

탄소섬유보온재, 탄소탄소복합재료의 흑연화처리에서 흑연금형은 발열체 또는 지지구조로서 2600~3000 ℃ 에서 장기적으로 안정적으로 작업해야 한다.

예를 들어, 수평식 진공 흑연 화로에서 흑연 금형은 탄소 종이, 그래핀 등 재료의 고온 처리에 사용되며, 순도 (> 99.99%) 가 불순물 도입을 피한다.

4. 항공우주와 고d제조

고온합금과 티타늄합금 성형

흑연 금형은 항공 우주 엔진 날개, 터빈 디스크 등 고온 합금 부품의 진공 정밀 주조에 사용되며, 고온성과 저열 팽창 계수로 부품 사이즈 정밀도를 확보한다.

전형적인 사례: 티타늄 합금 주조 금형은 1600 ℃ 의 실리콘 용해체의 부식을 견뎌야 하며, 흑연 금형은 표면 코팅 기술 (예: SiC 코팅) 을 통해 항산화 수명을 향상시킨다.

열 보호 시스템 및 패브릭

흑연복합재료는 우주선의 열보호시스템 (예를 들면 선창표면에 재진입하는) 에 사용되는데 그 경질고강도특성은 중량을 경감하는 동시에 고온성능은 대기마찰열류를 막아낸다.

흑연 금형은 또한 로켓 엔진 노즐, 연소실 등 핵심 부품을 제조하는 데 사용되며, 고압 (≥ 50 MPa) 과 극d 온도 경도 (T> 500 ° C/min) 요구를 만족시켜야 한다.

5. 화학공업과 야금업

부식성 매체 환경 응용

흑연금형은 화학공업설비에서 반응솥, 환열기 등을 제조하는데 사용되는데 그 내부식성 (부식속도 <0.1mm/년) 은 용융금속 (예를 들면 알루미늄액), 산성기체 (예를 들면 Cl) 등 렬악한 환경에 적응한다.

일반적인 응용: 흑연 접시는 태양광 산업의 폴리실리콘 환원로에 사용되며, 가스를 균일하게 수송하기 위해 높은 통기성 (공극률 15-20%) 을 갖추어야 한다.

비철금속연속주조

흑연 금형은 구리, 알루미늄 등 유색 금속의 연속 주조 또는 반연속 주조 금형으로서 열전도성과 자체 윤활성으로 주괴의 품질 (표면이 매끄럽고 결정이 균일하다) 을 향상시키고 후속 가공 여분을 감소시킨다.

예를 들어, 입식 연속 주조법에서 흑연 금형은 구리 합금 주괴의 생산 효율을 30% 향상시키고 폐품률을 15% 낮춘다.