La poudre de graphite utilisée comme électrodes présente de nombreux avantages. Cependant, comment exploiter pleinement ces avantages, améliorer l'efficacité, réduire les coûts et renforcer la compétitivité sur le marché ? Ces questions concernent non seulement les producteurs de graphite, mais aussi les utilisateurs. Dès lors, quels problèmes faut-il résoudre en priorité lors de l'utilisation de matériaux à base de graphite ?
Dépoussiérage : La structure granulaire fine du graphite génère une grande quantité de poussière lors de son usinage, ce qui a un impact significatif sur l’environnement de l’usine. De plus, l’impact de cette poussière sur les équipements se manifeste principalement par son influence sur leur alimentation électrique. En raison de l’excellente conductivité électrique du graphite, sa pénétration dans le boîtier électrique peut provoquer des courts-circuits et autres dysfonctionnements. Il est donc recommandé d’utiliser une machine de traitement du graphite spécifique. Cependant, le coût d’investissement élevé de ces équipements rend de nombreuses entreprises réticentes. Dans ce contexte, plusieurs solutions peuvent être envisagées :
Externalisation des électrodes en graphite : Avec l’utilisation de plus en plus répandue du graphite dans l’industrie des moules, de plus en plus d’entreprises de fabrication de moules sous contrat (OEM) ont également introduit l’activité OEM d’électrodes en graphite.
Après traitement par immersion dans l'huile : après l'achat du graphite, celui-ci est d'abord immergé dans de l'huile d'allumage pendant une durée déterminée (la durée exacte dépend du volume de graphite), puis placé dans un centre d'usinage pour être traité. De cette manière, la poussière de graphite ne se disperse pas mais retombe, ce qui minimise l'impact sur les équipements et l'environnement.
Modification d'un centre d'usinage : La modification en question consiste principalement à installer un aspirateur sur un centre d'usinage ordinaire.
L'écartement des électrodes lors du traitement du graphite par décharge : contrairement au cuivre, la vitesse de décharge plus élevée des électrodes en graphite entraîne une plus grande accumulation de scories par unité de temps. L'élimination efficace de ces scories pose alors problème. Par conséquent, l'écartement des électrodes doit être supérieur à celui du cuivre. Généralement, on utilise un écartement de 10 à 30 % pour le graphite par rapport au cuivre.
Compréhension des limites du graphite : Outre la poussière, le graphite présente également certaines limitations. Par exemple, lors de l'usinage de moules à surface miroir, les électrodes en graphite sont moins performantes que les électrodes en cuivre pour obtenir l'effet désiré. Pour un meilleur rendu de surface, il est nécessaire de sélectionner un graphite à granulométrie très fine, dont le coût est souvent 4 à 6 fois supérieur à celui du graphite ordinaire. De plus, le graphite est relativement peu réutilisable. Du fait du procédé de production, seule une petite partie du graphite peut être réutilisée. Les déchets de graphite issus de l'usinage par électroérosion ne peuvent être réutilisés pour le moment, ce qui pose des problèmes de gestion environnementale pour les entreprises. C'est pourquoi nous proposons à nos clients un service gratuit de recyclage des déchets de graphite, afin de faciliter l'obtention de leur certification environnementale.
Écaillage lors de l'usinage : Le graphite étant plus fragile que le cuivre, son usinage par les mêmes méthodes que celui des électrodes en cuivre peut facilement entraîner un écaillage des électrodes, notamment lors de l'usinage d'électrodes à nervures fines. À cet égard, une assistance technique gratuite peut être fournie aux fabricants de moules. Elle repose principalement sur le choix des outils de coupe, le mode de passage de l'outil et la configuration appropriée des paramètres d'usinage. Des échantillons de graphite naturel en paillettes ont été formés par pressage à froid sans liant. L'influence des variations de pression de formage et de durée de maintien sur la densité, la porosité et la résistance à la flexion des échantillons a été étudiée. La relation entre la microstructure et la résistance à la flexion des échantillons de graphite naturel en paillettes a été analysée qualitativement. Deux systèmes, acide borique-urée et tétraéthylsilicate-acétone-acide chlorhydrique, ont été sélectionnés pour étudier et analyser les propriétés antioxydantes et les mécanismes d'action de la poudre de graphite naturel et des électrodes en graphite naturel avant et après traitement antioxydant. Les principaux résultats de cette étude sont les suivants : les performances de formage du graphite naturel en paillettes et l'influence des conditions de formage sur la microstructure et les propriétés ont été étudiées. Les résultats montrent que plus la pression de formage de l'échantillon de graphite naturel en paillettes est élevée, plus sa densité et sa résistance à la flexion sont importantes, tandis que sa porosité diminue. La durée de maintien de la pression a peu d'influence sur la densité de l'échantillon. Au-delà de 5 minutes, la formabilité de l'échantillon est optimale. La résistance à la flexion présente une anisotropie marquée, avec des valeurs moyennes de 5,95 MPa, 9,68 MPa et 12,70 MPa respectivement, selon la direction. Cette anisotropie est étroitement liée à la microstructure du graphite.
Les propriétés antioxydantes du système bore-azote préparé par voie de solution et par voie sol, ainsi que celles de la poudre de graphite naturel en paillettes revêtue de sol de silice avant et après imprégnation, ont été étudiées. Les résultats montrent que l'augmentation du nombre d'imprégnations entraîne une augmentation de la quantité de sol de silice et du système bore-azote déposés sur la surface de la poudre de graphite, et donc une amélioration des propriétés antioxydantes. La température d'oxydation initiale du graphite naturel en paillettes est de 883 K, et le taux de perte de masse par oxydation à 923 K est de 407,6 mg/g/h. La poudre de graphite a été imprégnée neuf fois, respectivement dans le système acide borique-urée et dans le système silicate d'éthyle-éthanol-acide chlorhydrique. Après un traitement thermique d'une heure sous atmosphère d'azote (N₂) à 1273 K, le taux de perte de masse par oxydation du graphite naturel en paillettes à 923 K était respectivement de 47,9 mg/g/h et de 206,1 mg/g/h. Après un traitement thermique d'une heure sous atmosphère d'azote à 1973 K et 1723 K respectivement, les taux de perte de poids par oxydation du graphite naturel en paillettes à 923 K étaient respectivement de 3,0 mg/g/h et 42,0 mg/g/h ; Les deux systèmes peuvent réduire le taux de perte de poids par oxydation du graphite naturel en paillettes, mais l'effet antioxydant du système acide borique – urée est meilleur que celui du système silicate d'éthyle – éthanol – acide chlorhydrique.
Les électrodes en graphite sont principalement utilisées dans les industries de grande envergure telles que la sidérurgie au four électrique, la production de phosphore dans les fours à minerai, la fusion électrique du sable magnésien, la préparation par fusion électrique de matériaux réfractaires, l'électrolyse de l'aluminium et la production industrielle de phosphore, de silicium et de carbure de calcium. On distingue deux types d'électrodes en graphite : les électrodes en graphite naturel et les électrodes en graphite artificiel. Contrairement à ces dernières, les électrodes en graphite naturel ne nécessitent aucun procédé chimique de fabrication. De ce fait, leur cycle de production est considérablement raccourci, la consommation d'énergie et la pollution sont fortement réduites, et les coûts sont sensiblement abaissés. Elles présentent des avantages économiques et de prix indéniables, ce qui explique en grande partie leur développement.
De plus, les électrodes en graphite naturel sont des produits transformés à haute valeur ajoutée, issus du graphite naturel, et présentent un potentiel de développement et d'application considérable. Cependant, leurs performances de formage, leur résistance à l'oxydation et leurs propriétés mécaniques restent actuellement inférieures à celles des électrodes en graphite artificiel, ce qui constitue le principal obstacle à leur développement. Par conséquent, le dépassement de ces obstacles est essentiel au développement des applications des électrodes en graphite naturel.
Les propriétés antioxydantes du système bore-azote préparé par voie de solution et par voie sol, ainsi que celles de blocs de graphite naturel en paillettes revêtus de sol de silice avant et après imprégnation, ont été étudiées. Les résultats montrent que les propriétés antioxydantes des blocs de graphite naturel revêtus de sol de silice diminuent avec le nombre d'imprégnations. Les blocs de graphite naturel revêtus du système bore-azote présentent de meilleures propriétés antioxydantes, qui augmentent avec le nombre d'imprégnations. Les taux de perte de masse par oxydation des blocs de graphite naturel à 923 K et 1273 K étaient respectivement de 122,432 mg/g/h et 191,214 mg/g/h. Les blocs de graphite naturel ont été imprégnés neuf fois, respectivement dans le système acide borique-urée et dans le système silicate d'éthyle-éthanol-acide chlorhydrique. Après un traitement thermique d'une heure sous atmosphère de 1273 K et d'azote (N₂), les taux de perte de masse par oxydation à 923 K étaient respectivement de 20,477 mg/g/h et 28,753 mg/g/h. À 1273 K, les valeurs étaient respectivement de 37,064 mg/g/h et 54,398 mg/g/h. Après traitement à 1973 K et 1723 K, les taux de perte de masse par oxydation des blocs de graphite naturel à 923 K étaient respectivement de 8,182 mg/g/h et 31,347 mg/g/h ; à 1273 K, ils étaient respectivement de 126,729 mg/g/h et 169,978 mg/g/h. Les deux systèmes permettent de réduire significativement le taux de perte de masse par oxydation des blocs de graphite naturel. De même, l’effet antioxydant du système acide borique-urée est supérieur à celui du système silicate d’éthyle-éthanol-acide chlorhydrique.
Date de publication : 12 juin 2025