الفرق بين بوتقة الجرافيت كربيد السيليكون وبوتقة الجرافيت

هناك اختلافات كبيرة بينبوتقات كربيد السيليكونوبوتقات الجرافيت في العديد من الجوانب مثل المواد والعمليات والأداء والأسعار. لا تؤثر هذه الاختلافات على عملية التصنيع فحسب، بل تحدد أيضًا فعاليتها وسيناريوهات التطبيق.

فرق كبير
تصنع بوتقات الجرافيت بشكل أساسي من رقائق الجرافيت الطبيعية وتستخدم الطين كمواد رابطة. يمنح هذا المزيج بوتقة الجرافيت موصلية حرارية ممتازة ومقاومة درجات الحرارة العالية، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات في عمليات الصهر ذات درجات الحرارة العالية. إن الهيكل الفريد والتوصيل الحراري العالي للجرافيت الطبيعي يجعل بوتقات الجرافيت تحظى بشعبية كبيرة في الصناعات المعدنية والمسبك.

تعتمد بوتقة كربيد السيليكون على رقائق الجرافيت الطبيعية، مع كربيد السيليكون كمكون رئيسي والراتنج ذو درجة الحرارة العالية كمادة رابطة. باعتباره مادة فائقة الصلابة، يتمتع كربيد السيليكون بمقاومة تآكل عالية للغاية وثبات حراري، مما يسمح باستخدام بوتقات كربيد السيليكون في بيئات أكثر قسوة. كما أن استخدام الراتنج ذو درجة الحرارة العالية يعزز أيضًا القوة والمتانة الشاملة للبوتقة.

اختلافات العملية
تعتمد عملية تصنيع بوتقة الجرافيت بشكل أساسي على الضغط اليدوي والميكانيكي. يتم تشكيل بوتقات الجرافيت الصغيرة بشكل عام عن طريق الضغط الميكانيكي، ثم تلبيدها في فرن عند درجة حرارة عالية تصل إلى 1000 درجة، وأخيرًا يتم طلاءها بطبقة زجاجية مضادة للتآكل أو طلاء مقاوم للرطوبة لزيادة المتانة ومقاومة التآكل. وعلى الرغم من فعالية هذه العملية التقليدية من حيث التكلفة، إلا أنها تعاني من قيود من حيث كفاءة الإنتاج واتساق الجودة.

إن عملية إنتاج بوتقة كربيد السيليكون متقدمة نسبيًا، وذلك باستخدام معدات الضغط المتوازن والصيغة العلمية. تطبق تقنية الضغط المتوازن ضغطًا موحدًا (يصل إلى 150 ميجا باسكال)، مما يؤدي إلى زيادة الكثافة والاتساق في البوتقة. لا تعمل هذه العملية على تحسين القوة الميكانيكية للبوتقة فحسب، بل تعمل أيضًا على تعزيز مقاومتها للصدمات الحرارية والتآكل بشكل كبير.

اختلافات الأداء
من حيث الأداء، هناك اختلافات كبيرة بين بوتقات الجرافيت وبوتقات كربيد السيليكون. تبلغ كثافة بوتقات الجرافيت 13 كيلو أمبير/سم²، بينما تبلغ كثافة بوتقات كربيد السيليكون 1.7 إلى 26 كيلو أمبير/مم². عمر الخدمة لبوتقات الجرافيت عادة ما يكون 3-5 مرات من بوتقات كربيد السيليكون، والذي يرجع بشكل رئيسي إلى قوة المواد الفائقة ومقاومة التآكل لبوتقات كربيد السيليكون.

بالإضافة إلى ذلك، يبلغ فرق درجة الحرارة بين داخل وخارج بوتقة الجرافيت حوالي 35 درجة، بينما يبلغ فرق درجة الحرارة لبوتقة كربيد السيليكون 2-5 درجات فقط، مما يجعل بوتقة كربيد السيليكون أكثر تفوقًا من حيث التحكم في درجة الحرارة والحرارة استقرار. إن مقاومة الأحماض والقلويات ومقاومة التآكل لبوتقات كربيد السيليكون هي أيضًا أعلى بكثير من تلك الخاصة ببوتقات الجرافيت، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة الطاقة ويوفر حوالي 50٪ من الطاقة مقارنة ببوتقات الجرافيت.

الفرق في السعر
نظرًا للاختلافات في المواد وعمليات التصنيع، فإن بوتقات الجرافيت وبوتقات كربيد السيليكون لها أيضًا اختلافات كبيرة في الأسعار. عادةً ما تكون بوتقات كربيد السيليكون أغلى بثلاث مرات تقريبًا من بوتقات الجرافيت. يعكس فرق السعر هذا المزايا الكبيرة لبوتقات كربيد السيليكون من حيث تكلفة المواد وتعقيد عملية التصنيع والأداء.

باختصار، على الرغم من أن بوتقات كربيد السيليكون تكلف أكثر، إلا أن متانتها الفائقة ومقاومتها للتآكل وكفاءة الطاقة تجعلها خيارًا أكثر فعالية من حيث التكلفة للعديد من التطبيقات الصعبة. تظل بوتقات الجرافيت مستخدمة على نطاق واسع في العديد من التطبيقات التقليدية نظرًا لانخفاض تكلفتها وخصائصها الأساسية الجيدة. تحدد المزايا والعيوب الخاصة بهاتين البوتقتين أنهما مناسبتان لسيناريوهات التطبيق المختلفة.