熱門關(guān)鍵詞:
廣義上,一切通過有機炭化再經(jīng)過石墨化高溫處理得到的石墨材料均可稱為人造石墨,如炭纖維、熱解炭、泡沫石墨等。而狹義上的人造石墨通常指以雜質(zhì)含量較低的炭質(zhì)原料為骨料、煤瀝青等為粘結(jié)劑,經(jīng)過配料、混捏、成型、炭化和石墨化等工序制得的塊狀固體材料,如石墨電極、等靜壓石墨等。
制造方法制造人造石墨的方法有很多種,常見的是,以主要原料是粉狀的優(yōu)質(zhì)煅燒石油焦,在其中加瀝青作為粘結(jié)劑,再加入少量其他輔料。各種原材料配合好以后,將其壓制成形,然后在2500~3000℃、非氧化性氣氛中處理,使之石墨化。
晶體結(jié)構(gòu)
天然石墨:晶體發(fā)育較為完善,鱗片石墨的石墨化程度在98%以上,而天然微晶石墨的石墨化程度通常在93%以下。
人造石墨:晶體發(fā)育程度取決于原材料及熱處理溫度。一般來說,熱處理溫度越高,其石墨化程度也就越高。工業(yè)生產(chǎn)的人造石墨,其石墨化程度通常低于90%。
組織結(jié)構(gòu)
天然鱗片石墨:是一種單晶,組織結(jié)構(gòu)較簡單,僅存在結(jié)晶學(xué)上的缺陷(如點缺陷、位錯、層錯等),宏觀上表現(xiàn)出各向異性的特征。天然微晶石墨的晶粒較小,晶粒之間雜亂排列且存在雜質(zhì)脫除后的孔洞,宏觀上表現(xiàn)出各向同性。
人造石墨:可看作是一種多相材料,包括石油焦或瀝青焦等炭質(zhì)顆粒轉(zhuǎn)化的石墨相、包覆在顆粒周圍的煤瀝青粘結(jié)劑轉(zhuǎn)化的石墨相、顆粒堆積或煤瀝青粘結(jié)劑經(jīng)熱處理后形成的氣孔等。
物理形態(tài)
天然石墨:通常以粉體形態(tài)存在,可單獨使用,但通常與其它材料復(fù)合后使用。
人造石墨:形態(tài)較多,既有粉狀,也有纖維狀和塊狀,而狹義的人造石墨通常為塊狀,使用時需要加工成一定形狀。
理化性質(zhì)
在理化性質(zhì)方面,天然石墨與人造石墨既有共性,也存在性能上的差異。如天然石墨與人造石墨都是熱和電的良導(dǎo)體,但對于相同純度和粒度的石墨粉體來說,天然鱗片石墨的傳熱性能和導(dǎo)電性能最好、天然微晶石墨次之,人造石墨最低。石墨具有的較好的潤滑性和一定的可塑性,天然鱗片石墨的晶體發(fā)育較完善,摩擦系數(shù)較小,潤滑性最好,可塑性最高,而致密結(jié)晶狀石墨和隱晶質(zhì)石墨次之,人造石墨較差。
應(yīng)用領(lǐng)域:
在冶金工業(yè)中,天然鱗片石墨因抗氧化性較好可用于生產(chǎn)鎂碳磚和鋁碳磚等耐火材料。人造石墨可以作為煉鋼電極,而天然石墨制成的電極就難以用于使用條件較苛刻的煉鋼電爐。
在機械工業(yè)中,石墨材料通常用作耐磨和潤滑材料。天然鱗片石墨的潤滑性較好,常用作潤滑油的添加劑。輸送腐蝕介質(zhì)的設(shè)備,廣泛采用人造石墨制成的活塞環(huán)、密封圈和軸承,工作時無需加入潤滑油。天然石墨與高分子樹脂復(fù)合材料也可用于上述領(lǐng)域,但耐磨性不如人造石墨。
在化學(xué)工業(yè)中,人造石墨具有耐腐蝕、導(dǎo)熱性好、滲透率低等特點。在化學(xué)工業(yè)中廣泛用于制作熱交換器、反應(yīng)槽、吸收塔、過濾器等設(shè)備。天然石墨與高分子樹脂復(fù)合材料也可用于上述領(lǐng)域,但導(dǎo)熱性、耐腐蝕性不如人造石墨。
石墨電極類
主要以石油焦、針狀焦為原料,煤瀝青作結(jié)合劑,經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機加工而制成,是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對爐料進行加熱熔化的導(dǎo)體,根據(jù)其質(zhì)量指標高低,可分為普通功率、高功率和超高功率。石墨電極包括:
(1)普通功率石墨電極。允許使用電流密度低于 17A/厘米2的石墨電極,主要用于煉鋼、煉硅、煉黃磷等的普通功率電爐。
(2)抗氧化涂層石墨電極。表面涂覆一層抗氧化保護層的石墨電極,形成既能導(dǎo)電又耐高溫氧化的保護層,降低煉鋼時的電極消耗。
(3)高功率石墨電極。允許使用電流密度為18~25A/厘米2的石墨電極,主要用于煉鋼的高功率電弧爐。
(4)超高功率石墨電極。允許使用電流密度大于 25A/厘米 2的石墨電極。主要用于超高功率煉鋼電弧爐。
石墨陽極類
主要以石油焦為原料,煤瀝青作粘結(jié)劑,經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、浸漬、石墨化、機加工而制成。一般用于電化學(xué)工業(yè)中電解設(shè)備的導(dǎo)電陽極。包括:
(1)各種化工用陽極板。
(2)各種陽極棒。
特種石墨類
主要以優(yōu)質(zhì)石油焦為原料,煤瀝青或合成樹脂為粘結(jié)劑,經(jīng)原料制備、配料、混捏、壓片、粉碎、再混捏、成型、多次焙燒、多次侵漬、純化及石墨化、機加工而制成。一般用于航天、電子、核工業(yè)部門。
它包括光譜純石墨,高純、高強、高密以及熱解石墨等。
石墨熱交換器
將人造石墨加工成所需要的形狀,再用樹脂浸漬和固化而制成的用于熱交換的不透性石墨制品,它是以人造不透性石墨為基體加工而成的換熱設(shè)備,主要用于化學(xué)工業(yè)。包括:
(1)塊孔式熱交換器;
(2)徑向式熱交換器;
(3)降膜式熱交換器;
(4)列管式熱交換器。
非標準制品類
指用石墨制品經(jīng)過進一步加工而改制成的各種異型石墨制品。包括鏟型陽極、制氟陽極以及各種規(guī)格的坩堝、板、棒、塊等異型品。
不透性石墨類
指經(jīng)樹脂及各種有機物浸漬、加工而制成的各種石墨異型品,包括熱交換器的基體塊。
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