高純石墨的生產(chǎn)工藝與石墨電極的生產(chǎn)工藝不同。高純石墨需要各向同性的原材料,需要將原材料磨成更細(xì)的粉末,采用等靜壓技術(shù),烘烤周期長(zhǎng),為了達(dá)到所需的密度,需要多次浸漬-烘烤循環(huán),并且石墨化周期也比普通石墨長(zhǎng)很多。下面天盛達(dá)石墨小編介紹高純石墨與石墨電極的生產(chǎn)工藝不同:
1、原材料
生產(chǎn)高純石墨的原料,包括骨料、粘合劑和浸漬材料。骨料通常由針狀石油焦和瀝青焦制成,生產(chǎn)高純石墨產(chǎn)品選用高純或高溫煤焦油瀝青,浸漬劑基本上與粘合劑相同。
2、煅燒/純化
所選骨料,因其焦化溫度或煤齡不同,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中都含有一定程度的水分、雜質(zhì)或揮發(fā)物。如果不預(yù)先排除這些物質(zhì),直接用它們生產(chǎn)石墨材料,會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量和性能,所以應(yīng)對(duì)選定的骨料進(jìn)行煅燒或提純處理。
3、銑削
對(duì)于石墨生產(chǎn)的固體物料來(lái)說(shuō),雖然經(jīng)過(guò)煅燒或提純后塊體尺寸有所減小,但顆粒尺寸仍然比較大,且易揮發(fā),成分不均勻,需要粉碎骨料以達(dá)到配料粒度要求。高純石墨骨料粒徑通常達(dá)到20μm。目前,研磨平均粒徑為10~20μm的粉末采用立式輥磨機(jī)。
4、顆粒
研磨后的粉末是分散且不均勻的,需與煤焦油瀝青粘結(jié)劑按一定比例混合后放入加熱式捏合機(jī)中混合捏合,使物料分布均勻,使粘結(jié)劑均勻、薄薄地包裹在粉粒表面。并滲透、滲透到粉末顆粒的表面。
5、成型
目前碳素的成型方法有多種,主要方法有擠壓成型、模壓成型、振動(dòng)成型、等靜壓成型。高純石墨生產(chǎn)采用等靜壓方法,有冷等靜壓和熱等靜壓。等靜壓成型是將材料置于軟模具中,致密、密封后抽真空,進(jìn)入等靜壓機(jī)缸內(nèi),模外的液體以相同的壓力從各個(gè)方向作用在模具上,壓制成圓柱形或長(zhǎng)方形的制品。所得產(chǎn)品具有各向同性的結(jié)構(gòu)和性能,這是等靜壓石墨產(chǎn)品的最大優(yōu)點(diǎn)。
6、烘焙
碳素制品經(jīng)煅燒后進(jìn)入烘烤工序,即將原料塊置于隔離環(huán)境中,經(jīng)過(guò)熱處理(1000℃左右),使粘結(jié)劑炭化成粘結(jié)劑焦。這是一個(gè)緩慢的過(guò)程,整個(gè)過(guò)程分為幾個(gè)階段,每個(gè)階段發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng),包括碳集料表面生成一定厚度的粘結(jié)劑膜、粘結(jié)劑液體遷移、瀝青蒸氣毛細(xì)管冷凝、氣化和表面擴(kuò)散。
7 浸漬
浸漬的目的是將熔融瀝青等浸漬劑浸漬到制品在煅燒過(guò)程中形成的微小孔隙和骨料焦炭顆粒中存在的開放孔隙中,以提高堆積密度、導(dǎo)電率、機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)腐蝕等。浸漬一般采用壓力浸漬的方式進(jìn)行,產(chǎn)品必須先預(yù)熱,然后在浸漬罐中真空脫氣,然后將好的煤焦油瀝青加入浸漬罐中,加壓使浸漬劑瀝青進(jìn)入內(nèi)部。
8 石墨化
石墨化是指通過(guò)熱活化使熱力學(xué)不穩(wěn)定的非石墨碳轉(zhuǎn)變?yōu)槭母邷責(zé)崽幚磉^(guò)程。碳烤品經(jīng)2000~2800℃高溫石墨化,使碳制品中碳原子點(diǎn)陣的混沌層狀結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)變?yōu)槿S有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu),同時(shí)去除雜質(zhì)。石墨化方法有艾奇遜法、內(nèi)熱串聯(lián)法、中頻感應(yīng)法。