Die wichtigsten technologischen Herausforderungen der Graphitelektrodenindustrie sind folgende:
Reinheit und Leistungsstabilität: Die Halbleiterfertigung erfordert extrem hohe Reinheitsgrade für hochreines Graphit (typischerweise über 99,999 %). Inländische Unternehmen stehen jedoch weiterhin vor der Herausforderung, Verunreinigungen streng zu kontrollieren und die Chargenstabilität bei der Großproduktion zu gewährleisten. Dies führt dazu, dass sie für einige High-End-Produkte auf Importe angewiesen sind. Beispielsweise benötigt die Herstellung von Chips im 3-nm-Prozess ultrareines Graphit mit einem Aschegehalt von ≤ 5 ppm als Wärmeleitmaterial. Wird der Reinheitsstandard nicht erfüllt, können Verunreinigungsionen die Leckrate des Wafers um über 300 % erhöhen.
Bearbeitungspräzision und Kosten: Graphit, das in der Halbleiterindustrie eingesetzt wird, muss hochpräzise Bearbeitungseigenschaften aufweisen (z. B. für Heizelemente und Tiegel in der Waferfertigung). Allerdings hinken chinesische Unternehmen im Bereich der hochpräzisen Formgebungs- und Oberflächenbehandlungstechnologien internationalen Marktführern wie SGL (Deutschland) und Toyo Tanso (Japan) hinterher, was zu höheren Bearbeitungskosten führt.
Umweltbelastung: Die Kosten für die Aufbereitung des bei der Graphitreinigung anfallenden sauren Abwassers sind stark gestiegen. Dies zwingt einige kleine und mittlere Unternehmen, ihre Produktion aufgrund unzureichender Investitionen in Umweltschutzanlagen einzuschränken. Die Abwasserbehandlungskosten machen über 20 % der Produktionskosten aus und schmälern die Gewinnmargen zusätzlich.
Abhängigkeit von importierten High-End-Ausrüstungen: Wichtige Ausrüstungen wie Ultrahochtemperaturöfen sind auf Importe angewiesen, was die Autonomie inländischer Unternehmen bei der technologischen Forschung und Entwicklung sowie beim Kapazitätsausbau einschränkt und die Produktionskosten hoch hält.
Rohstoffqualität und -stabilität: Im Vergleich zu ausländischen Rohstoffen besteht eine Lücke hinsichtlich der Qualität und Stabilität der für die Herstellung von Hochleistungs-Graphitelektroden verwendeten heimischen Rohstoffe. Ausländische Rohstoffe bieten stabile Bezugsquellen und zuverlässige Qualität, während heimische Rohstoffe die Anforderungen von High-End-Produkten oft nicht erfüllen können.
Herausforderungen in der Prozesssteuerung:
- Falsche Temperaturmesspunkte: Dies beeinträchtigt die Temperaturkontrolle während der Produktion und somit die Produktqualität.
- Probleme mit Füllmaterialien: Die Verwendung von feuchten Materialien als Füllstoffe oder eine zu feine oder zu grobe Partikelgröße der Füllstoffe beeinträchtigt die Dichte und Festigkeit der Produkte.
- Probleme mit Bindemitteln: Viele Hersteller verfügen über unzureichende Kenntnisse im Umgang mit Bindemitteln und konzentrieren sich lediglich auf den Erweichungspunkt, ohne andere Indikatoren zu berücksichtigen. Zudem wird das Bindemittel während der Produktion ohne Absetzprozess lediglich geschmolzen, was zu einer hohen Anzahl fehlerhafter Produkte beim Formen und Brennen führt.
- Probleme beim Mischen: Erhebliche Schwankungen in der Partikelzusammensetzung erschweren die Gewährleistung der Stabilität der Paste. Zu hohe Mischmengen, zu feines Pulver, unsachgemäße Verwendung von Staubbindemittel und ungeeignete Partikelgrößenzusammensetzungen beeinträchtigen die Gleichmäßigkeit und Leistungsfähigkeit der Produkte.
- Probleme beim Mischen: Faktoren wie das Mischen mit feuchten Materialien, ungeeignete Wärmeleitungssysteme und Mischtemperaturen, übermäßig lange Trockenmischzeiten, ungeeigneter Abstand zwischen Rührflügel und Topfboden, zu große Rohfragmentgrößen und übermäßige Zugabe von Bindemitteln beeinträchtigen die Gleichmäßigkeit und Qualität der gemischten Materialien.
- Probleme beim Extrusionsformen: Die Verwendung kleiner Pressen zum Extrudieren großer Produkte, das Fehlen einer Vakuumabsaugung, mangelnde synchronisierte Scherung und das Versäumnis, verschlissene Auskleidungen rechtzeitig zu ersetzen, führen zu Maßabweichungen und inneren Defekten in den Produkten.
- Imprägnierprobleme: Unzureichende Reinigung der Backwaren, ungleichmäßige Vorheiztemperaturen und mangelhafte Vakuumabsaugung beeinträchtigen die Dichte und die Eigenschaften der Produkte.
- Probleme bei der Graphitisierung: Faktoren wie übermäßige Ofenbeladung, nicht mit der Ofengröße abgestimmte Transformatorparameter und unangemessene Vorspanndrücke während der internen Stranggraphitisierung beeinträchtigen den Graphitisierungsgrad und die Leistung der Produkte.
- Probleme bei der Bearbeitung des Endprodukts: Probleme wie die mangelnde Steifigkeit der Drehmaschinen und Unstimmigkeiten zwischen Graphitelektrodenkörpern und Anschlüssen führen zu einer unzureichenden Bearbeitungsgenauigkeit, wodurch die Produkte während des Gebrauchs bruchgefährdet sind.
Veröffentlichungsdatum: 19. August 2025