PRODOTTI IN GRAFITE DI CARBONIO Composito C/C

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1 PRODOTTI IN GRAFITE DI CARBONIO Immagine: fornita da JAXA Illustrazioni di Akihiro Ikeshita

2 Caratteristiche dei prodotti compositi C/C Il composito C/C (composito di carbonio rinforzato da fibra di carbonio) è un materiale composito carbonio-carbonio rinforzato dalla sua fibra di carbonio ad alta resistenza che ha proprietà superiori come leggerezza, elevata resistenza meccanica ed elevata elasticità. Grazie a queste caratteristiche uniche, i nostri compositi C/C (serie CX) sono usati in un ampia gamma di settori come elettronica, ambiente ed energia, forni nell industria generica e autovetture o altri mezzi di trasporto. ( 1) Grafite artificiale ( 2) Elevata resistenza meccanica, elevata elasticità ed elevata tenacità I compositi C/C hanno livelli superiori di tenacità, elasticità e resistenza a incrinatura e scheggiatura rispetto ai materiali in grafite isotropa. I compositi C/C possono essere usati in sicurezza, poiché le fratture non si propagano rapidamente al loro interno. Resistenza (MPa) 2 1 IG-56,5 Deformazione (%) Elevatissima resistenza al calore I compositi C/C hanno una resistenza alle alte temperature superiore rispetto ai materiali metallici. Possono essere usati perfino a temperature elevatissime, come a 2. C o superiori in atmosfere inerti. Resistenza (MPa) 6 3 Ferro (SUS31) 5 1 Leggeri e facili da maneggiare I compositi C/C hanno una bassa densità rispetto ai materiali metallici e di conseguenza consentono di ottenere dei manufatti a basso peso. Densità (Mg/m 3 ) 1 5 Ferro C/C Elevata conduttività termica Una conduttività termica superiore al rame è stata ottenuta (nel CX-22) grazie all uso della tecnologia di controllo della struttura di carbonio che prevede il nostro trattamento superiore di infiltrazione di vapore chimico (CVI). Conduttività termica (W/(m K)) 4 2 Ferro IG-56 Rame CX Nessuna informazione nel presente catalogo può essere utilizzata o riprodotta senza il consenso di Toyo Tanso.

3 Processo di produzione Materia prima CF Resina Formatura Formatura FW Pressatura a caldo Laminazione a caldo Cottura Impregnazione Grafitizzazione Spedizione del materiale Ispezione Lavorazione di finitura Trattamento superficiale Scrubber Gas alogeno Gas di scarico Depurazione Spedizione Ispezione Nessuna informazione nel presente catalogo può essere utilizzata o riprodotta senza il consenso di Toyo Tanso. 16

4 Applicazione Elettronica Per la produzione di silicio a cristallo singolo Crogioli Ambiente ed energia Schermi termici Per la produzione di silicio per pannelli solari Crogioli rettangolari Piatto trasportatore per PECVD Per centrali nucleari Pannelli protettivi * Fotografie fornite dall Agenzia giapponese per l energia atomica Autovetture, altri mezzi di trasporto, ecc. Per componenti di attrito Frizione 17 Nessuna informazione nel presente catalogo può essere utilizzata o riprodotta senza il consenso di Toyo Tanso.

5 Forni nell industria generica Forni per il trattamento termico Vassoio (a griglia) Forno per il trattamento termico Cestelli di carico Vassoio multistrato Vassoio a rete Vassoio ondulato Parti di propulsione interne dei forni Resistori Dadi e bulloni Molla Profili Per forni per stampaggio a caldo Barre Stampo Nessuna informazione nel presente catalogo può essere utilizzata o riprodotta senza il consenso di Toyo Tanso. 18

6 Dati sulle proprietà Proprietà tipiche Forma Pannelli Profili Cilindri Materiale Densità apparente (Mg/m 3 ) Resistività elettrica (μω m) Resistenza alla flessione (MPa) Modulo a flessione (GPa) Resistenza alla trazione (MPa) Coefficiente di espansione termica RT a 1273K [1-6 /K] Conduttività termica (W/(m K)) (^) (//) (^) (//) CX-741 1, ,1 < , ,4 < CX-742 1, ,8 < Tipo C/C Descrizione Resistenza media (metodo di stampaggio A) Resistenza elevata (metodo di stampaggio A) Resistenza media (metodo di stampaggio B) CX-762 1, ,2 < Resistenza elevata (metodo di stampaggio B) 1, ,1 < DC/C Componenti dado e bullone C/C-21 1) 1, ,2 <1 5 2 C/C-51 1) 1, <1 5 2 CX-743 1, ,8 < Profili Resistenza media, componenti dado e bullone Resistenza elevata, componenti dado e bullone CX-763 1, ,2 < Profili con resistenza elevata CX-45 1, < Cilindro a resistenza media CX-47 1, < Cilindro a resistenza elevata Crogioli CX-51V 1, <1 7 - Cilindri C/C-FW 1) <1 5 3 FWC/C Crogioli FW Stampi di pressatura a caldo FW CX-55 1, ,4 <1 7 - Cilindri FW Pannelli CX-22U 2) 1,65 Grafite isotropa (IG-56) 2,7, 3,4, 5,1 (X, Y, Z) 47, 43, 17 (X, Y, Z) 35, 3, 11 (X, Y, Z) 5,3 (Z) 1,7; 2,3 (X, Y) 19 (Z) 1, ,7 14 * I dati riportati corrispondono ai valori tipici e non sono garantiti. 1) Prodotto da Ohwada Carbon Industrial Co., Ltd.; 2) La direzione di laminazione del feltro è designata come asse Z e le direzioni all interno del piano come assi X e Y. 39, 32 (X, Y) feltro C/C Utilizzo nelle centrali nucleari Dimensioni disponibili Grado Dimensioni (mm) Grado Dimensioni (mm) CX-741, 2*15*.8-3 CX-743, CX-763 Profilo U 8*2-145*1,2*1 CX-742, CX-762 3*15*.8-3 CX-743, CX-763 Profilo h 17*44*1,5*1 Max. 85*4 3,2-9 t CX-51V Diametro interno max ø 1168 (disponibili crogioli da 46") C/C-21 12*97* *72*1-12 C/C-FW Max. ø 95*8 h, 2-15 t C/C-51 Max. 3*3*2 CX-55 Diametro interno ø 1-14, 14 L CX-45, CX-47 Diametro interno ø 3-14, 14 L CX-22U 4*15*15 (X*Y*Z) * Contattaci per altre dimensioni. Un esempio di analisi dell impurità di CX-51V (un prodotto trattato a elevata purezza) Unità: ppm massa Elemento Na Mg Al K Ca Ti V Cr Fe Ni Cu Contenuto <,5 <,2 <,8 <,1 <,4 <,9 <,7 <,7 <,4 <,1 <,8 Metodo di misurazione AAS ICP-AES ICP-AES AAS ICP-AES ICP-AES AAS ICP-AES ICP-AES ICP-AES ICP-AES * Le immagini precedenti sono esempi di valori misurati non garantiti. * ICP-AES: spettroscopia di emissione atomica in plasma ad accoppiamento induttivo, AAS: spettrometria di assorbimento atomico * Il CX-51V è un materiale a elevata purezza Diversi trattamenti superficiali Le vantaggiose proprietà vengono ottenute grazie alle tecnologie di trattamento superficiale proprietarie di Toyo Tanso. Dettagli dei trattamenti superficiali e dei relativi effetti Perdita di ossidazione (%) Trattamento GK1 (Glastix Kote ) Trattamento CVI* Impregnazione R1 Trattamento TS Impregnazione/rivestimento con carbonio vetroso; migliora la resistenza all ossidazione e previene la formazione di polvere. Impregnazione/rivestimento con carbonio pirolitico; migliora la resistenza contro il gas SiO. Impregnazione con materia inorganica; migliora la resistenza all ossidazione. Un trattamento per convertire la superficie in SiC; migliora la resistenza all ossidazione e previene la formazione di polvere. *Abbreviazione per infiltrazione di vapore chimico 5 Dimensioni profili U e h Non trattato Trattamento GKI (1) Trattamento CVI (2) Spessore Lunghezza Trattamento TS Trattamento R1 5 (1) (1) (2) (2) Reattività con gas SiO (%) 6 3 Non trattato Trattamento GKI Trattamento CVI 19 Nessuna informazione nel presente catalogo può essere utilizzata o riprodotta senza il consenso di Toyo Tanso.

7 Resistenza alla flessione Resistenza alla flessione (MPa) Resistenza alla trazione Resistenza alla trazione (MPa) Resistenza della filettatura della vite Resistività elettrica Carico (kn) Grafite isotropa 2) C/C-21 V Resistività elettrica (μω m) M6 M8 M1 M12 M16 M18 M2 Dimensione della vite Coefficiente di espansione termica lineare Coefficiente di espansione termica (%),6,5,4,3,2,1 Calore specifico 2,5 Calore specifico (J/(g k)) 2 1,5 1,5 Grafite isotropa 1) -, Conduttività termica ( ) Coefficiente di conduttività termica (W/(m K)) Conduttività termica (//) 12 Coefficiente di conduttività termica (W/(m K)) ) Il nostro prodotto: Materiale di grafite isotropa di formato grande, IG-56 2) Il nostro prodotto: Materiale di grafite isotropa a elevata resistenza, ISO68 Nessuna informazione nel presente catalogo può essere utilizzata o riprodotta senza il consenso di Toyo Tanso. 2

8 Esempi di progettazione dei prodotti compositi C/C Selezioniamo materiali idonei e progettiamo i prodotti secondo le condizioni e i requisiti d uso del cliente. Stampo di pressatura a caldo Caratteristiche 1. Il dispositivo può essere ridotto e di conseguenza può essere abbassato il costo di installazione dell impianto. 2. È possibile produrre corpi sinterizzati di formato grande, migliorando la produttività. 3. Capacità termica inferiore che può ridurre i costi energetici. Progettazione <Esempio progetto> Pressione di stampaggio: 3 MPa; Diametro lavoro: 2 mm; Altezza: 25 mm Pressa Stampo C/C-FW Stampo in carbonio Resistenza alla trazione Parti Materiale 1 Stampo C/C C/C-FW 2 Manicotto esterno con fenditura OP-48N 3 Manicotto interno in due parti IG-7 4 Distanziale C/C C/C-21 5 Punzone superiore ISO-68 6 Culla ricevitore IG-7 Diametro esterno stampo Peso stampo 245 MPa ø kg 31 MPa ø kg Grafite Corpo sinterizzato La resistenza alla trazione del composito C/C è superiore al carbonio ordinario e pertanto consente di usare uno stampo con diametro esterno ridotto. Questo consente di progettare apparecchi compatti. Produttore: Ohwada Carbon Industrial Co., Ltd. [Esempi di prodotto] Vassoio di trattamento termico Caratteristiche 1. Leggerezza: La densità è un quinto di quella del ferro ed è semplice da maneggiare. Esempio di confronto del peso: Un vassoio da 9 x 6 x 4 di ferro pesa circa 85 kg, mentre uno di composito C/C peserebbe circa un decimo, ovvero 8,5 kg (in questo calcolo, lo spessore del vassoio di ferro è stato considerato come il doppio di quello del vassoio C/C, tenendo in considerazione la resistenza alla temperatura elevata). 2. Elevata resistenza meccanica: circa 1 volte di quella del ferro a 1. C 3. Elevatissima resistenza al calore: La resistenza non è ridotta e non c è deformazione, neanche a 2. C in atmosfere non ossidanti. 4. Risparmio di energia e rispetto per l'ambiente: I requisiti elettrici per il riscaldamento del vassoio sono pari a circa un quarto di quelli richiesti per il vassoio di ferro. 5. Esente da manutenzione: Non sono necessarie riparazioni dal momento che non c è deformazione * I dettagli potrebbero differire a seconda del design e delle condizioni d utilizzo. Progettazione [Esempi di prodotto] Capacità di carico (kgf) Dimensioni (mm) 5 9 x 6 x x 6 x x 6 x 5 21 Nessuna informazione nel presente catalogo può essere utilizzata o riprodotta senza il consenso di Toyo Tanso.