O pó de grafite usado como eletrodo de grafite possui muitas vantagens. No entanto, como aproveitar ao máximo essas vantagens, alcançar de fato melhorias na eficiência, redução de custos e aumento da competitividade no mercado, são questões que não são apenas para os produtores de grafite, mas também para os usuários. Portanto, ao aplicar materiais de grafite, quais problemas devem ser resolvidos primeiro?
Remoção de poeira: Devido à estrutura fina das partículas de grafite, uma grande quantidade de poeira é produzida durante o processamento mecânico, o que tem um impacto significativo no ambiente da fábrica. Além disso, o impacto da poeira nos equipamentos se reflete principalmente em sua influência no fornecimento de energia. Devido à excelente condutividade elétrica da grafite, uma vez que ela entra na caixa de distribuição, pode causar curtos-circuitos e outras falhas. Portanto, recomenda-se o uso de uma máquina especial para processamento de grafite. No entanto, devido ao alto custo de investimento em equipamentos especiais para processamento de grafite, muitas empresas são cautelosas nesse aspecto. Nessas circunstâncias, as seguintes soluções podem ser adotadas:
Terceirização de eletrodos de grafite: Com a aplicação cada vez mais difundida da grafite na indústria de moldes, um número crescente de empresas de fabricação por contrato de moldes (OEM) também introduziu o negócio de OEM de eletrodos de grafite.
Após o processamento por imersão em óleo: Após a compra, o grafite é imerso em óleo lubrificante por um determinado período (o tempo específico depende do volume do grafite) e, em seguida, colocado em um centro de usinagem para processamento. Dessa forma, a poeira de grafite não se espalha, mas se deposita. Isso minimiza o impacto sobre o equipamento e o meio ambiente.
Modificação de um centro de usinagem: A chamada modificação consiste principalmente na instalação de um aspirador de pó em um centro de usinagem comum.
A distância de descarga durante o processamento de grafite por descarga: Ao contrário do cobre, devido à taxa de descarga mais rápida dos eletrodos de grafite, uma maior quantidade de escória de processamento é corroída por unidade de tempo. Como remover essa escória de forma eficaz torna-se um problema. Portanto, é necessário que a distância de descarga seja maior do que a do cobre. De modo geral, ao definir a distância de descarga, esta deve ser de 10 a 30% maior para o grafite do que para o cobre.
Compreensão correta de suas desvantagens: Além da poeira, o grafite também apresenta algumas deficiências. Por exemplo, no processamento de moldes com superfície espelhada, em comparação com eletrodos de cobre, os eletrodos de grafite têm menor probabilidade de atingir o efeito desejado. Para obter um melhor acabamento superficial, deve-se selecionar grafite com granulometria fina, cujo custo costuma ser de 4 a 6 vezes maior que o do grafite comum. Além disso, a reutilização do grafite é relativamente baixa. Devido ao processo de produção, apenas uma pequena porção do grafite pode ser reaproveitada. O grafite residual após a usinagem por eletroerosão não pode ser reutilizado, o que representa um desafio para a gestão ambiental das empresas. Nesse sentido, oferecemos reciclagem gratuita do grafite residual para nossos clientes, evitando problemas com suas certificações ambientais.
Lascamento no processamento mecânico: Como o grafite é mais quebradiço que o cobre, se o grafite for processado usando o mesmo método que os eletrodos de cobre, é fácil causar lascamento dos eletrodos, especialmente ao processar eletrodos com nervuras finas. Nesse sentido, suporte técnico gratuito pode ser fornecido aos fabricantes de moldes. Isso é alcançado principalmente por meio da seleção de ferramentas de corte, da forma de passagem da ferramenta e da configuração adequada dos parâmetros de processamento. Amostras de grafite em flocos natural foram formadas por prensagem a frio sem aglutinante, utilizando grafite em flocos natural. Os efeitos das mudanças na pressão de formação e no tempo de manutenção da pressão sobre a densidade, porosidade e resistência à flexão das amostras foram estudados separadamente. A relação entre a microestrutura e a resistência à flexão das amostras de grafite em flocos natural foi analisada qualitativamente. Dois sistemas, ácido bórico-ureia e tetraetilsilicato-acetona-ácido clorídrico, foram selecionados para estudar e discutir as propriedades e os mecanismos antioxidantes do pó de grafite natural e das amostras de eletrodo de grafite natural antes e depois do tratamento antioxidante, respectivamente. Os principais conteúdos e resultados da pesquisa são os seguintes: O desempenho de conformação do grafite natural em flocos e a influência das condições de conformação na microestrutura e nas propriedades foram estudados. Os resultados mostram que quanto maior a pressão de conformação da amostra de grafite natural em flocos, maior a densidade e a resistência à flexão da amostra, enquanto a porosidade é menor. O tempo de manutenção da pressão tem pouco efeito sobre a densidade da amostra. Quando esse tempo é superior a 5 minutos, a conformabilidade da amostra é melhor. A resistência à flexão apresenta anisotropia significativa, com valores médios de 5,95 MPa, 9,68 MPa e 12,70 MPa em diferentes direções, respectivamente. A anisotropia da resistência à flexão está intimamente relacionada à microestrutura do grafite.
Foram estudadas as propriedades antioxidantes do sistema boro-nitrogênio preparado pelos métodos de solução e sol, bem como do pó de grafite natural em flocos revestido com sol de sílica antes e depois do tratamento. Os resultados mostram que, com o aumento do número de impregnações, da quantidade de sol de sílica e do sistema boro-nitrogênio depositados na superfície do pó de grafite, a propriedade antioxidante melhora. A temperatura inicial de oxidação da grafite natural em flocos é de 883 K, e a taxa de perda de massa por oxidação a 923 K é de 407,6 mg/g/h. O pó de grafite foi impregnado nove vezes, respectivamente, nos sistemas ácido bórico-ureia e silicato de etila-etanol-ácido clorídrico. Após tratamento térmico por 1 hora sob atmosfera de 1273 K e N₂, a taxa de perda de massa por oxidação da grafite natural em flocos a 923 K foi de 47,9 mg/g/h e 206,1 mg/g/h, respectivamente. Após tratamento térmico por 1 hora em atmosferas de N2 a 1973 K e 1723 K, respectivamente, as taxas de perda de massa por oxidação do grafite natural em flocos a 923 K foram de 3,0 mg/g/h e 42,0 mg/g/h, respectivamente; ambos os sistemas podem reduzir a taxa de perda de massa por oxidação do grafite natural em flocos, mas o efeito antioxidante do sistema ácido bórico-ureia é melhor do que o do sistema silicato de etila-etanol-ácido clorídrico.
Os eletrodos de grafite são utilizados principalmente em indústrias de grande escala, como a siderurgia em fornos elétricos, a produção de fósforo em fornos de minério, a fusão elétrica de areia magnesiana, a preparação de materiais refratários por fusão elétrica, a eletrólise de alumínio e a produção industrial de fósforo, silício e carboneto de cálcio. Os eletrodos de grafite dividem-se em dois tipos: eletrodos de grafite natural e eletrodos de grafite artificial. Comparados aos eletrodos de grafite artificial, os eletrodos de grafite natural não requerem um processo químico para a obtenção da grafite. Consequentemente, o ciclo de produção dos eletrodos de grafite natural é significativamente reduzido, o consumo de energia e a poluição são consideravelmente menores, e os custos são notavelmente reduzidos. Apresentam vantagens de preço e benefícios econômicos evidentes, o que é uma das principais razões para o desenvolvimento dos eletrodos de grafite natural.
Além disso, os eletrodos de grafite natural são produtos de alto valor agregado, obtidos por processamento profundo da grafite natural, e possuem significativo potencial de desenvolvimento e aplicação. No entanto, o desempenho de conformação, a resistência à oxidação e as propriedades mecânicas dos eletrodos de grafite natural são atualmente inferiores aos dos eletrodos de grafite artificial, o que representa o principal obstáculo ao seu desenvolvimento. Portanto, superar esses obstáculos é fundamental para o desenvolvimento e a aplicação dos eletrodos de grafite natural.
Foram estudadas as propriedades antioxidantes do sistema boro-nitrogênio preparado pelos métodos de solução e sol, bem como de blocos de grafite natural em flocos revestidos com sol de sílica antes e depois do tratamento. Os resultados mostram que a propriedade antioxidante dos blocos de grafite natural revestidos com sol de sílica piora com o aumento do número de impregnações. Os blocos de grafite natural revestidos com o sistema boro-nitrogênio apresentam melhores propriedades antioxidantes com o aumento do número de impregnações. As taxas de perda de massa por oxidação dos blocos de grafite natural a 923 K e 1273 K foram de 122,432 mg/g/h e 191,214 mg/g/h, respectivamente. Os blocos de grafite natural foram impregnados nove vezes, respectivamente, no sistema ácido bórico-ureia e no sistema silicato de etila-etanol-ácido clorídrico. Após tratamento térmico por 1 hora em atmosfera de 1273 K e N₂, as taxas de perda de massa por oxidação a 923 K foram de 20,477 mg/g/h e 28,753 mg/g/h, respectivamente. A 1273 K, as taxas foram de 37,064 mg/g/h e 54,398 mg/g/h, respectivamente; após tratamento a 1973 K e 1723 K, respectivamente, as taxas de perda de massa por oxidação dos blocos de grafite natural a 923 K foram de 8,182 mg/g/h e 31,347 mg/g/h, respectivamente; a 1273 K, foram de 126,729 mg/g/h e 169,978 mg/g/h, respectivamente; ambos os sistemas podem reduzir significativamente a taxa de perda de massa por oxidação dos blocos de grafite natural. Da mesma forma, o efeito antioxidante do sistema ácido bórico-ureia é superior ao do sistema silicato de etila-etanol-ácido clorídrico.
Data da publicação: 12 de junho de 2025