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等静压石墨详解

  等静压石墨是上世纪60年代发展起来的一种新型石墨材料,具有一系列优异的性能。譬如,等静压石墨的耐热性好,在惰性气氛下,随着温度的升高其机械强度不但不降低,反而升高,在2500℃左右时达到最高值;与普通石墨相比,结构精细致密,而且均匀性好;热膨胀系数很低,具有优异的抗热震性能;各向同性;耐化学腐蚀性强,导热性能和导电性能良好;具有优异的机械加工性能。

  正是由于具有这一系列的优异性能,等静压石墨在冶金、化学、电气、航空宇宙及原子能工业等领域得到广泛应用,而且,随着科学技术的发展,应用领域还在不断扩大。

  等静压石墨的生产工艺

  等静压石墨的生产工艺流程如图1所示。很显然,等静压石墨的生产工艺与石墨电极不同。

  等静压石墨需要结构上各向同性的原料,需要将原料磨制成更细的粉末,需要应用冷等静压成型技术,焙烧周期非常长,为了达到目标密度,需要多次的浸渍—焙烧循环,石墨化的周期也要比普通石墨长得多。

  生产等静压石墨的另外一种方法是用中间相炭微球为原料。首先将中间相炭微球在较高温度下进行氧化稳定化处理,然后等静压成型,再进一步焙烧和石墨化,本文不介绍这种方法。

  1.1原料

  生产等静压石墨的原料包括骨料和黏结剂。骨料通常是用石油焦和沥青焦,也有用地沥青焦的,比如美国POCO公司的AXF系列等静压石墨,就是用地沥青焦Gilsonitecoke生产的。

  为了根据不同的用途进行产品性能的调整,也有用炭黑、人造石墨做添加剂的情况。一般情况下石油焦和沥青焦需要在1200~1400℃下进行煅烧,去除水分及挥发分后才能使用。

  但是为了提高制品的机械性能和结构致密性,也有直接用生焦做原料生产等静压石墨的。生焦的特点是含有挥发分,具有自烧结性,与黏结剂焦同步膨胀和收缩。黏结剂通常使用煤沥青,根据各个企业不同的设备条件和工艺要求,使用的煤沥青软化点从50℃到250℃的都有。

  等静压石墨的性能受原料的影响极大,对原料的精选是能否生产出所需要的最终产品的关键环节。投料前必须对原料特性和均匀性进行严格检查。

  1.2磨粉

  等静压石墨的骨料粒度通常要求达到20um以下。目前,最精细的等静压石墨,最大颗粒直径为1μm,是非常细的。

  要把骨料焦炭磨制成这么细的粉末,需要用到超微粉碎机。磨制平均粒度为10~20μm的粉末需要使用立式辊磨机,而磨制平均粒度小于10μm的粉末就需要使用气流磨粉机。

  1.3混捏

  将磨制好的粉末和煤沥青黏结剂按比例投入到加热式混捏机中进行混捏,使粉末焦粒表面均匀附着一层沥青。混捏完毕后,取出糊料,使其冷却。

  与石墨电极生产相比,生产等静压石墨混捏时沥青量要多一些,温度要高一些,时间要长一些。

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