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新型石墨材料——等靜壓石墨是如何加工生產(chǎn)的 

炭素行業(yè)經(jīng)過前兩年的快速發(fā)展，目前已進入平穩(wěn)發(fā)展時期，普通石墨電極市場已趨于飽和，炭素行業(yè)陸續(xù)向其他特種石墨材料發(fā)展，這也是新興產(chǎn)業(yè)如核工業(yè)、半導體、電子、航空等行業(yè)領域發(fā)展的需求。其中較為常見的則是等靜壓石墨。等靜壓石墨是如何生產(chǎn)制造的，桂林鴻程超細立磨根據(jù)石墨邦的資料為您介紹。

等靜壓石墨與普通石墨材料相比，具有明顯的優(yōu)異性能，如耐熱性更好，溫度越高其機械強度越高，結構精細致密，均勻性好，熱膨脹系數(shù)低，抗熱震性能好，耐化學腐蝕性強，導熱導電性能良好，因此等靜壓石墨在冶金、化學、電氣、航空、核工業(yè)、半導體等工業(yè)領域具有廣泛應用。

等靜壓石墨的生產(chǎn)工藝流程從上圖可以粗略了解到。與普通石墨電極生產(chǎn)不同，等靜壓石墨的生產(chǎn)工藝更為復雜，對原料的要求也更加嚴格。具體分步驟來介紹。

1、原料

生產(chǎn)等靜壓石墨的原料包括骨料和黏結劑。骨料通常是用石油焦和瀝青焦，或者地瀝青焦，為了根據(jù)不同的用途進行產(chǎn)品性能的調整，也有用炭黑、人造石墨做添加劑的情況。一般情況下石油焦和瀝青焦需要在1200～1400℃下進行煅燒，去除水分及揮發(fā)分后才能使用。但是為了提高制品的機械性能和結構致密性，也有直接用生焦做原料生產(chǎn)等靜壓石墨的。生焦的特點是含有揮發(fā)分，具有自燒結性，與黏結劑焦同步膨脹和收縮。

黏結劑通常使用煤瀝青，根據(jù)各個企業(yè)不同的設備條件和工藝要求，使用的煤瀝青軟化點從50℃到250℃的都有。等靜壓石墨的性能受原料的影響極大，對原料的精選是能否生產(chǎn)出所需要的最終產(chǎn)品的關鍵環(huán)節(jié)。投料前必須對原料特性和均勻性進行嚴格檢查。

2、磨粉

等靜壓石墨的骨料粒度通常要求達到20um以下。目前最精細的等靜壓石墨，最大顆粒直徑為1μm，是非常細的。一般來說，使用鴻程超細立式磨可以一次磨到10-20μm，配二次分級系統(tǒng)可以分出2~3μm的超細粉。

3、混捏

將磨制好的粉末和煤瀝青黏結劑按比例投入到加熱式混捏機中進行混捏，使粉末焦粒表面均勻附著一層瀝青。混捏完畢后，取出糊料，使其冷卻。與石墨電極生產(chǎn)相比，生產(chǎn)等靜壓石墨混捏時瀝青量要多一些，溫度要高一些，時間要長一些。

4、二次磨粉

糊料經(jīng)過破碎、二次磨粉，并且篩分成幾十至幾百微米粒度的顆粒后混合均勻，用作壓型原料，叫做壓粉。二次磨粉的設備也可以使用鴻程超細立磨。

5、成型

不同于普通的擠壓成型和模壓成型，等靜壓石墨是采用冷等靜壓技術成型的。將原料壓粉填充到橡膠模具中，通過高頻電磁振動，使得壓粉得到密實，密封后進行抽真空，排出粉末顆粒間的空氣，放入裝有水或油等液體介質的高壓容器中，加壓到100～200 MPa，壓制成圓柱、長方形、圓筒、坩堝等不同形狀的產(chǎn)品。盡管石墨在晶體學特性上是各向異性的，但從整體上看，等靜壓石墨卻是各向同性的。目前，炭素行業(yè)用于生產(chǎn)等靜壓石墨的冷等靜壓機最大規(guī)格是Φ2150mm×4700 mm，最高工作壓力180MPa。

6、焙燒

在焙燒過程中，骨料和黏結劑之間發(fā)生復雜的化學反應，黏結劑分解，釋放大量揮發(fā)分，同時進行縮聚反應。等靜壓石墨由于結構細密，焙燒過程要求要特別緩慢，而且爐內溫度要非常均勻，尤其是在瀝青揮發(fā)分急劇排出的溫度階段，加熱過程要謹慎進行，升溫速度不能超過1℃/h，爐內溫差要求小于20℃，此工藝需要約1～2個月的時間。

7、浸漬

焙燒過程中，煤瀝青揮發(fā)分被排出，留下細微的開口氣孔。為了提高制品的體積密度、機械強度、導電率、導熱率、抗化學反應性，可以用加壓浸漬法進行處理，即通過開口氣孔把煤瀝青浸漬到制品內部。制品要先進行預熱，然后在浸漬罐中抽真空脫氣，再把熔化好的煤瀝青加入浸漬罐中，加壓使浸漬劑瀝青進入制品內部。通常等靜壓石墨要經(jīng)過多次的浸漬—焙燒循環(huán)。

8、石墨化

把焙燒后的制品加熱到約3000℃，碳原子晶格有序排列，完成由炭向石墨的轉變，叫石墨化。石墨化方法有艾奇遜法、內熱串接法、高頻感應法等。通常的艾奇遜法，制品從裝爐到出爐，大約需要1～1.5個月的時間。每爐可以處理幾噸到幾十噸的焙燒品。石墨化后，制品的體積密度、導電率、導熱率及抗腐蝕性能得到很大程度的改善，機械加工性能也得到了改善。但石墨化會降低制品的抗折強度。

9、檢查

石墨化后，還需要對制品的密度、硬度、強度、電阻率、灰分等指標進行檢查，以判斷是否達到指標要求。

10、提純

等靜壓石墨在用于半導體、單晶硅、原子能等領域時，對純度的要求很高，必須用化學方法將雜質除去。通常做法是把石墨化制品放入鹵素氣體中加熱到約2000℃，雜質就被鹵化成低沸點的鹵化物而揮發(fā)除掉。幾乎所有的石墨化制品中的雜質元素均能用氯氣鹵化除掉。但是硼元素例外，它只能氟化除掉。

等靜壓石墨從原料準備到最后的成品出來，周期比較長。對原料的細磨要求也比普通石墨電極的要高。桂林鴻程超細立式磨可用于一次磨和二次磨工序中，是高效節(jié)能的粉磨裝備，可持續(xù)穩(wěn)定運行，成品純度高，分級精度高，環(huán)保性能好，關注抖音@桂林鴻程磨粉機了解更多客戶案例。