Свойства графита зависят от:
природы исходного сырья,
технологии получения,
плотности спайности,
степени ориентации кристаллов и др.
химически мало активен…
при атмосферном давлении не плавится;
Электропроводность: достаточная, но сравнительно низкая электропроводность ( = 810-8 Омм);суспензия коллоидного графита в воде применяется для покрытия конусов кинескопов изнутри – для снятия статического заряда от бомбардировки электронами; для покрытия тугоплавких металлов при подогреве перед ротационной ковкой и волочением
Окисляемость: на водухе450С - окисление тонких слоев (поверхность), 500…600С - компактное окисление (вглубь), 700С – воспламенение.
в углекисл. газе дает CO
Поведение в других газах: в водороде: дает метан (CH4) при Т=1100…1400С (при более высоких температурах метан не образуется, или его образование снижается)
в азоте: устойчив
в парах воды: дает реакцию водяного газа: C+H2O=CO+H2
Испаряемость в вакууме: несколько больше чем у вольфрама (W) и тантала (Ta), и значительно меньше, чем у молибдена (Mo), т.е. низкое давление насыщенных паров и высокая температура плавления в вакууме изделия из графита эксплуатируются до Т=2500С
Электронная эмиссия: т.е. низкая электронная эмиссия Авых(Графит)=4,64 эв (т.е. большая, ср. Авых(W)=4,52 эв) т.е. – электронная эмиссия –минимальная, и поэтому аноды и экраны ЭВП часто покрывают графитом для подавления эмиссии
Излучательная способность (чернота): чернота=0,7…0,75 (т.е. большая, почти наибольшая). Мощность излучаемой энергии:
• N(графит) при 1500С =50,7 Вт/см2
• N(W) при 1600С =18 Вт/см2
с этой точки зрения графит является отличным материалом для анодов, т.к. лучше других рассеивает тепло и характеризуется высокой теплопроводностью
Газосодержание и поведение при откачке: в виду высокой пористости и адсорбционных свойств поглощает много газов (значительно больше, чем металлы), т.е. высокое содержание газов и высокая температура обезгаживания; особенно плохо из графита удаляются кислород и сера – даже при прокаливании в вакууме при Т=2700…2700С; перед окончательным обезгаживанием в вакууме графит лучше всего отжечь в водороде при Т=1000С (около 1 часа);
после обезгаживания графитовые детали (элементы) необходимо хранить в вакууме, нельзя промывать органическими соединениями, брать голыми руками (т.е. склонность к поглощению газов при хранении);сегодня в ЭВП ставят детали из пиролитического изотропного графита –ПГИ (почти не имеет примесей и лишен ряда недостатков обычного электрографита)
Достоинства и недостатки графита как материала электронной техники
Достоинства:
Низкая плотность
Высокая температура плавления
Низкое давление насыщенных паров (испаряемость)
Низкий модуль упругости (сопротивл вибрации)
Высокая формоустойчивость и нагревостойкость – нет деформации высоконагруженных анодов
Достаточная электропроводность
Высокая теплопроводность (важно для неравномерно нагруженных элементов – анодов, катодов)
Наибольшая излучательная способность
Низкая электронная эмиссия (сетки, экраны, аноды)
Высокая химическая стойкость к ртути и ее парам
Недостатки
низкая прочность
невозможность ОМД
затрудненность обработки резанием (хрупкость, пыль)
сравнительно высокое содержание газов
высокая температура обезгаживания
склонность к поглощению газов при хранении
Применение графита
• Аноды и выпрямляющие сетки генераторных ламп средней мощности;
• Аноды и сетки выпрямителей (управляемых и неуправляемых) с оксидными катодами, наполненные благородными газами или парами ртути – сегодня сильно вытеснены ПП – выпрямителями;
• Нагреватели и экраны вакуумных печей, в т.ч. установок выращивания монокристаллов полупроводников;
• Технологическая тара: тигли для выращивания полупроводников, лодочки и тигли для плавки др. металлов типа Ag, Cu, Th, Ti; кассеты для получения сплавных переходов ППП, подложкодержатели для эпитаксиального наращивания Si;
• Изготовление аквадага (суспензии коллоидного графита в H2O) для покрытия конуса кинескопов изнутри – для снятия статического заряда от электронной бомбардировки, а также для покрытия W и Mo при подогреве перед ротационной ковкой и волочением;
• Из ПГИ – детали внутренней арматуры СВЧ – приборов (сетки, экраны, поглотители) – в вакууме изделия из графита могут эксплуатироваться до 2500С