Les principaux obstacles technologiques auxquels est confrontée l'industrie des électrodes en graphite sont les suivants :
Pureté et stabilité des performances : La fabrication de semi-conducteurs exige des niveaux de pureté extrêmement élevés pour le graphite (généralement supérieurs à 99,999 %). Cependant, les entreprises nationales rencontrent encore des difficultés pour contrôler rigoureusement les impuretés et garantir la stabilité des lots lors de la production à grande échelle, ce qui les oblige à recourir aux importations pour certains produits haut de gamme. Par exemple, la fabrication de puces gravées en 3 nm requiert du graphite ultra-pur avec une teneur en cendres ≤ 5 ppm comme matériau de champ thermique. Si la pureté n’est pas conforme aux normes, les ions d’impuretés peuvent entraîner une augmentation du taux de fuite de la plaquette de plus de 300 %.
Précision et coût d'usinage : Le graphite utilisé dans les semi-conducteurs exige une grande précision d'usinage (notamment pour les éléments chauffants et les creusets utilisés dans la fabrication des plaquettes). Or, les entreprises nationales sont en retard sur les leaders internationaux tels que l'allemand SGL et le japonais Toyo Tanso en matière de technologies de moulage et de traitement de surface de haute précision, ce qui engendre des coûts d'usinage plus élevés.
Pression environnementale : Le coût du traitement des eaux usées acides générées lors de la purification du graphite a fortement augmenté, contraignant certaines PME à limiter leur production faute d’investissements suffisants dans des équipements de protection de l’environnement. Les coûts de traitement des eaux usées représentent plus de 20 % des coûts de production, réduisant d’autant plus leurs marges bénéficiaires.
Dépendance à l'égard des équipements haut de gamme importés : des équipements clés tels que les fours à ultra-haute température dépendent des importations, ce qui limite l'autonomie des entreprises nationales en matière de recherche et développement technologiques et d'expansion des capacités, et maintient les coûts de production élevés.
Qualité et stabilité des matières premières : La qualité et la stabilité des matières premières nationales utilisées pour la production d’électrodes en graphite ultra-haute puissance présentent un écart important par rapport à leurs homologues étrangères. Les matières premières étrangères offrent des sources stables et une qualité fiable, tandis que les matières premières nationales peinent à répondre aux exigences des produits haut de gamme.
Défis liés au contrôle des processus :
- Points de mesure de température incorrects : cela affecte le contrôle de la température pendant la production, et donc la qualité du produit.
- Problèmes liés aux matériaux de remplissage : L’utilisation de matériaux humides comme charges ou l’utilisation de particules de remplissage de taille trop fine ou trop grossière affectent la densité et la résistance des produits.
- Problèmes liés aux liants : De nombreux fabricants ont une connaissance insuffisante des liants et se concentrent uniquement sur le point de ramollissement sans vérifier d’autres indicateurs. De plus, lors de la production, le liant est simplement fondu sans étape de décantation, ce qui entraîne un grand nombre de produits défectueux lors du moulage et de la cuisson.
- Problèmes de mélange : Des variations importantes dans la composition des particules rendent difficile d’assurer la stabilité de la pâte. Un mélange excessif, une poudre trop fine, une utilisation inappropriée de la poudre de dépoussiérage et des formulations de granulométrie inadaptées affectent l’homogénéité et les performances des produits.
- Problèmes de mélange : Des problèmes tels que le mélange avec des matériaux humides, des systèmes de tuyauterie d’huile à conduction thermique et des températures de mélange inappropriés, des temps de mélange à sec excessivement longs, un espacement inadéquat entre la pale d’agitation et le fond de la casserole, des tailles de fragments de matières premières trop importantes et un ajout excessif de liants affectent l’uniformité et la qualité des matériaux mélangés.
- Problèmes liés au moulage par extrusion : l’utilisation de petites presses pour extruder des produits de grande taille, l’absence d’extraction sous vide, le manque de cisaillement synchronisé et le défaut de remplacement en temps voulu des revêtements usés entraînent des écarts dimensionnels et des défauts internes dans les produits.
- Problèmes d'imprégnation : un nettoyage insuffisant des produits cuits au four, des températures de préchauffage inégales et une mauvaise extraction sous vide affectent la densité et les performances des produits.
- Problèmes de graphitisation : des problèmes tels qu’une charge excessive du four, des paramètres de transformateur inadaptés à la taille du four et des pressions de pré-serrage déraisonnables lors de la graphitisation interne des cordes affectent le degré de graphitisation et les performances des produits.
- Problèmes d'usinage des produits finis : des problèmes tels que la faible rigidité des tours et les inadéquations entre les corps d'électrodes en graphite et les connecteurs entraînent une précision d'usinage insuffisante, rendant les produits sujets à la casse lors de leur utilisation.
Date de publication : 19 août 2025