Quali sono i principali ostacoli tecnici che il settore degli elettrodi di grafite si trova ad affrontare?

I principali colli di bottiglia tecnologici che l'industria degli elettrodi di grafite si trova ad affrontare sono i seguenti:

Purezza e stabilità delle prestazioni: la produzione di semiconduttori richiede livelli di purezza estremamente elevati per la grafite ad alta purezza (in genere superiori al 99,999%). Tuttavia, le aziende nazionali incontrano ancora difficoltà nel controllare rigorosamente le impurità e nel garantire la stabilità dei lotti durante la produzione su larga scala, il che porta a dipendere dalle importazioni per alcuni prodotti di fascia alta. Ad esempio, la produzione di chip con processo a 3 nm richiede grafite ad altissima purezza con un contenuto di ceneri ≤5 ppm come materiale per il campo termico. Se la purezza non soddisfa lo standard, gli ioni di impurità possono causare un aumento del tasso di perdita di wafer di oltre il 300%.

Precisione e costi di lavorazione: la grafite utilizzata nei semiconduttori deve possedere caratteristiche di lavorazione di alta precisione (come riscaldatori e crogioli nella produzione di wafer). Tuttavia, le aziende nazionali sono in ritardo rispetto ai leader internazionali come la tedesca SGL e la giapponese Toyo Tanso nelle tecnologie di stampaggio e trattamento superficiale di alta precisione, con conseguenti costi di lavorazione più elevati.

Pressione ambientale: il costo del trattamento delle acque reflue acide generate durante la purificazione della grafite è aumentato vertiginosamente, mettendo sotto pressione alcune piccole e medie imprese, costrette a limitare la produzione a causa di investimenti insufficienti in attrezzature per la protezione ambientale. I costi di trattamento delle acque reflue rappresentano oltre il 20% dei costi di produzione, comprimendo ulteriormente i margini di profitto.

Dipendenza da attrezzature di fascia alta importate: le attrezzature chiave, come i forni ad altissima temperatura, dipendono dalle importazioni, limitando l'autonomia delle imprese nazionali nella ricerca e sviluppo tecnologico e nell'espansione della capacità produttiva, e mantenendo elevati i costi di produzione.

Qualità e stabilità delle materie prime: Esiste un divario in termini di qualità e stabilità delle materie prime nazionali utilizzate per la produzione di elettrodi di grafite ad altissima potenza rispetto alle controparti estere. Le materie prime estere offrono fonti stabili e una qualità affidabile, mentre le materie prime nazionali faticano a soddisfare le esigenze dei prodotti di fascia alta.

Sfide nel controllo di processo:

• Punti di misurazione della temperatura errati: ciò influisce sul controllo della temperatura durante la produzione, compromettendo di conseguenza la qualità del prodotto.
• Problemi relativi al materiale di riempimento: l'utilizzo di materiali umidi come riempitivi o la presenza di particelle di riempitivo di dimensioni troppo fini o troppo grossolane influisce sulla densità e sulla resistenza dei prodotti.
• Problemi con i leganti: molti produttori non hanno una conoscenza sufficiente dei leganti, concentrandosi solo sul punto di rammollimento senza verificare altri indicatori. Inoltre, durante la produzione, il legante viene semplicemente fuso senza un processo di sedimentazione, il che porta a un elevato numero di prodotti difettosi durante lo stampaggio e la cottura.
• Problemi di miscelazione: le significative variazioni nei materiali particellari rendono difficile garantire la stabilità della pasta. Quantità eccessive di miscelazione, polvere troppo fine, uso improprio di polvere per la raccolta delle polveri e formulazioni con granulometria non idonea influiscono sull'uniformità e sulle prestazioni dei prodotti.
• Problemi di miscelazione: fattori quali la miscelazione con materiali umidi, sistemi di tubazioni dell'olio di conduzione del calore e temperature di miscelazione non idonee, tempi di miscelazione a secco eccessivamente lunghi, spaziatura inadeguata tra la pala di miscelazione e il fondo del recipiente, dimensioni dei frammenti di materia prima eccessivamente grandi e aggiunta eccessiva di leganti influiscono sull'uniformità e sulla qualità dei materiali miscelati.
• Problemi nello stampaggio per estrusione: l'utilizzo di presse di piccole dimensioni per estrudere prodotti di grandi dimensioni, l'assenza di aspirazione sottovuoto, la mancanza di taglio sincronizzato e la mancata sostituzione tempestiva dei rivestimenti usurati causano deviazioni dimensionali e difetti interni nei prodotti.
• Problemi di impregnazione: una pulizia inadeguata dei prodotti da forno, temperature di preriscaldamento non uniformi e una scarsa estrazione sottovuoto influiscono sulla densità e sulle prestazioni dei prodotti.
• Problemi di grafitizzazione: fattori quali un carico eccessivo del forno, parametri del trasformatore non corrispondenti alle dimensioni del forno e pressioni di pre-serraggio irragionevoli durante la grafitizzazione interna delle stringhe influiscono sul grado di grafitizzazione e sulle prestazioni dei prodotti.
• Problemi di lavorazione del prodotto finito: problematiche come la scarsa rigidità dei torni e la mancata corrispondenza tra i corpi degli elettrodi di grafite e i connettori comportano una precisione di lavorazione insufficiente, rendendo i prodotti soggetti a rottura durante l'uso.