如何降低石墨盤的磨損率和連續(xù)損耗率呢
要下降石墨盤的磨損率和接連損耗率，需從資料優(yōu)化、運(yùn)用環(huán)境操控、工藝參數(shù)調(diào)整、保護(hù)保養(yǎng)及規(guī)劃改善等多維度綜合施策。以下是具體措施及剖析：
一、資料優(yōu)化
選擇高耐磨性石墨
等靜壓石墨：具有高密度（≥1.8g/cm3）、低孔隙率（<5%），可削減磨損顆粒的脫落。
浸漬石墨：經(jīng)過樹脂或金屬浸漬加添孔隙，行進(jìn)抗磨損和抗氧化功用。例如，酚醛樹脂浸漬石墨可將抗彎強(qiáng)度行進(jìn)30%以上。
涂層保護(hù)：在石墨盤外表涂覆SiC、TaC等硬質(zhì)涂層，硬度可達(dá)HV 2000-3000，明顯下降磨損率。
增強(qiáng)抗氧化性
添加抗氧化劑：在石墨中摻入B2O2、SiC等，可在高溫下構(gòu)成細(xì)密氧化層，推遲氧化損耗。例如，添加5%B2O2可使石墨在1000℃下的氧化速率下降60%。
外表改性：經(jīng)過化學(xué)氣相堆積（CVD）或物理氣相堆積（PVD）技能，在石墨外表構(gòu)成抗氧化涂層（如SiC、TaC），厚度10-50μm即可明顯行進(jìn)抗氧化才干。
二、運(yùn)用環(huán)境操控
氣氛保護(hù)
惰性氣體氣氛：在高溫工藝中通入Ar、N?等惰性氣體，削減氧氣觸摸，下降氧化損耗。例如，在1200℃下，Ar氣氛中石墨的氧化速率僅為空氣中的1/10。
真空環(huán)境：在真空度<10?3Pa的條件下運(yùn)用，可完全防止氧化，但需注意真空泵對(duì)石墨粉塵的過濾。
濕度操控
堅(jiān)持環(huán)境濕度<40%，防止水分進(jìn)入石墨孔隙導(dǎo)致熱膨脹不均和裂紋。例如，濕度從60%降至30%時(shí)，石墨盤的裂紋發(fā)生率可下降50%。
三、工藝參數(shù)優(yōu)化
溫度操控
防止超溫：石墨盤的運(yùn)用溫度應(yīng)低于其氧化開始溫度（空氣中約450℃，惰性氣氛中可更高）。例如，在半導(dǎo)體外延生長中，將溫度從1200℃降至1100℃，可使石墨盤壽數(shù)延伸30%。
均勻加熱：選用分區(qū)控溫或預(yù)熱設(shè)備，削減熱應(yīng)力。例如，在真空爐中，溫度梯度<50℃/cm可防止熱裂紋。
壓力操控
下降機(jī)械載荷：經(jīng)過優(yōu)化工件支撐方法（如運(yùn)用陶瓷墊片），削減石墨盤接受的壓強(qiáng)。例如，將壓強(qiáng)從10MPa降至5MPa，可使磨損率下降40%。
防止沖擊載荷：在熱壓燒結(jié)等工藝中，選用緩速加壓（如0.1MPa/s）代替快速加壓，削減裂紋發(fā)生。
四、保護(hù)保養(yǎng)
定時(shí)清潔
機(jī)械整理：運(yùn)用軟毛刷或壓縮空氣清除石墨盤外表堆積物，防止硬質(zhì)顆粒嵌入導(dǎo)致磨損。
化學(xué)清洗：關(guān)于固執(zhí)污漬，可用稀鹽酸（1-5%）浸泡后清洗，但需防止腐蝕石墨基體。
裂紋檢測與修改
無損檢測：定時(shí)運(yùn)用超聲波或紅外熱成像檢測裂紋，前期發(fā)現(xiàn)可防止裂紋擴(kuò)展。
部分修改：對(duì)細(xì)小裂紋可選用碳化硅膠泥加添，但需保證修改資料與石墨熱膨脹系數(shù)匹配。
壽數(shù)監(jiān)測與替換
建立數(shù)據(jù)庫：記載石墨盤的運(yùn)用時(shí)刻、溫度、壓力等參數(shù)，猜測剩下壽數(shù)。例如，經(jīng)過機(jī)器學(xué)習(xí)模型，可將壽數(shù)猜測準(zhǔn)確率行進(jìn)至90%以上。
及時(shí)替換：當(dāng)磨損深度超越原厚度的20%或呈現(xiàn)貫穿裂紋時(shí)，應(yīng)立即替換。
五、規(guī)劃改善
結(jié)構(gòu)優(yōu)化
添加厚度：在關(guān)鍵部位添加石墨盤厚度（如從10mm增至15mm），可行進(jìn)抗磨損才干。
分區(qū)規(guī)劃：將石墨盤分為作業(yè)區(qū)和非作業(yè)區(qū)，非作業(yè)區(qū)選用低本錢資料，下降全體本錢。
復(fù)合資料運(yùn)用
石墨-金屬復(fù)合：在石墨中嵌入銅或鉬網(wǎng)，行進(jìn)導(dǎo)熱性和抗熱震性。例如，石墨-銅復(fù)合資料的熱導(dǎo)率可達(dá)200W/m·K，是純石墨的2倍。
石墨-陶瓷復(fù)合：在石墨外表涂覆陶瓷層（如ZrO2），硬度可達(dá)HV 1200，明顯下降磨損率。
外表處理
拋光處理：將石墨盤外表粗糙度從Ra3.2μm降至Ra0.8μm，可削減工件與石墨盤的摩擦系數(shù)，下降磨損率。
微孔關(guān)閉：經(jīng)過樹脂浸漬或化學(xué)氣相堆積關(guān)閉石墨外表微孔，削減磨損顆粒的脫落。
六、操作標(biāo)準(zhǔn)
防止急冷急熱
在升降溫過程中，速率應(yīng)操控在50-100℃/h以內(nèi)，防止熱應(yīng)力導(dǎo)致裂紋。例如，在石墨化爐中，降溫速率從200℃/h降至100℃/h，可使裂紋發(fā)生率下降70%。
防止機(jī)械損害
在搬運(yùn)和設(shè)備過程中，防止碰撞或劃傷石墨盤外表。例如，運(yùn)用專用夾具和軟質(zhì)襯墊，可削減外表損害。
標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用周期
防止長期接連運(yùn)用，每運(yùn)轉(zhuǎn)200-300小時(shí)后應(yīng)停機(jī)冷卻，削減熱疲乏。例如，在接連熱壓燒結(jié)中，每運(yùn)轉(zhuǎn)8小時(shí)停機(jī)2小時(shí)，可使石墨盤壽數(shù)延伸50%。
下降石墨盤的磨損率和接連損耗率需從資料、環(huán)境、工藝、保護(hù)、規(guī)劃和操作等多方面協(xié)同優(yōu)化。經(jīng)過選擇高耐磨性資料、操控運(yùn)用環(huán)境、優(yōu)化工藝參數(shù)、加強(qiáng)保護(hù)保養(yǎng)、改善規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)操作，可明顯行進(jìn)石墨盤的運(yùn)用壽數(shù)，下降出產(chǎn)本錢。
