لماذا يمكن للجرافيت أن يحل محل النحاس كقطب كهربائي؟

كيف يمكن للجرافيت أن يحل محل النحاس كقطب كهربائي؟ (مشاركة من)قطب كهربائي من الجرافيت عالي القوة الميكانيكية، صنع في الصين.

في ستينيات القرن الماضي، كان النحاس يُستخدم على نطاق واسع كمادة للأقطاب الكهربائية، حيث بلغت نسبة استخدامه حوالي 90%، بينما لم تتجاوز نسبة استخدام الجرافيت 10%. في القرن الحادي والعشرين، بدأ المزيد من المستخدمين باختيار الجرافيت كمادة للأقطاب الكهربائية. في أوروبا، يُشكل الجرافيت أكثر من 90% من مواد الأقطاب الكهربائية. لقد فقد النحاس، الذي كان المادة السائدة في صناعة الأقطاب الكهربائية، ميزته تقريبًا لصالح الجرافيت. ما الذي أدى إلى هذا التغيير الجذري؟ بالطبع، هناك العديد من مزايا أقطاب الجرافيت.

(1) سرعة معالجة أسرع: بشكل عام، سرعة المعالجة الميكانيكية لـقطب جرافيت للبيعيمكن أن تكون عملية التصنيع بالتفريغ الكهربائي أسرع من النحاس بمقدار 2 إلى 5 مرات؛ ومع ذلك، فإن عملية التصنيع بالتفريغ الكهربائي أسرع من النحاس بمقدار 2 إلى 3 مرات، والمادة أقل عرضة للتشوه. تبلغ درجة انصهار النحاس حوالي 1000 درجة مئوية، وهو سهل التشوه بالحرارة. أما درجة حرارة تسامي الجرافيت فتبلغ 3650 درجة مئوية؛ ومعامل التمدد الحراري له لا يتجاوز 1/30 من معامل التمدد الحراري للنحاس.

(2) وزن أخف: كثافة الجرافيت هي 1/5 فقط من كثافة النحاس، مما يقلل بشكل فعال من عبء آلة التشغيل (EDM) عند معالجة الأقطاب الكهربائية الكبيرة بالتفريغ؛ أكثر ملاءمة لتطبيق القوالب الكبيرة.

(3) يكون استهلاك التفريغ أقل؛ نظرًا لأن زيت الإشعال يحتوي أيضًا على ذرات الكربون، فخلال عملية التفريغ، تتسبب درجة الحرارة العالية في تحلل ذرات الكربون الموجودة في زيت الإشعال، مما يؤدي بدوره إلى تكوين طبقة واقية على سطح قطب الجرافيت، مما يعوض عن فقدان قطب الجرافيت.

(4) لا توجد نتوءات؛ بعد معالجة قطب النحاس، يجب تشذيبه يدويًا لإزالة النتوءات، بينما تتم معالجة الجرافيت بواسطةمصنع أقطاب الجرافيتبدون نتوءات، مما يوفر الكثير من التكاليف ويسهل أتمتة الإنتاج

(5) يسهل طحن وتلميع الجرافيت؛ نظرًا لأن مقاومة الجرافيت للقطع لا تتجاوز خُمس مقاومة النحاس، فإنه يسهل طحنه وتلميعه يدويًا.

(6) انخفاض تكلفة المواد واستقرار السعر؛ نظرًا لارتفاع سعر النحاس في السنوات الأخيرة، فإن سعر الجرافيت المتساوي الخواص أقل من سعر النحاس. عند نفس الكمية، يكون سعر منتجات الجرافيت العامة من شركة تويو كاربون أقل بنسبة 30% إلى 60% من سعر النحاس، كما أن السعر أكثر استقرارًا، وتقلباته قصيرة الأجل ضئيلة للغاية.

وبسبب هذه الميزة التي لا تضاهى، حل الجرافيت تدريجياً محل النحاس كمادة مفضلة لأقطاب EDM.