等靜壓石墨是一種新型石墨材料,由高純石墨經(jīng)過特殊工藝壓制而成。其生產(chǎn)工藝包括細(xì)磨、篩分、配料、混捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化和提純等步驟。其中,等靜壓成型是關(guān)鍵步驟之一,它利用液體介質(zhì)不可壓縮的性質(zhì)和均勻傳遞壓力的性質(zhì)從各個(gè)方向?qū)ξ锪线M(jìn)行均勻加壓,使粉料致密成坯體。
1、原料準(zhǔn)備:生產(chǎn)等靜壓石墨的原料主要包括石油焦、瀝青焦等焦炭以及煤瀝青、煤焦油、蔥油或各種樹脂作為粘結(jié)劑。這些原料需要經(jīng)過破碎、篩分等處理,以獲得適合粒度的粉末。
2、磨粉:將處理后的原料進(jìn)一步磨細(xì),以滿足等靜壓成型對(duì)粉末粒度的要求。這一步驟通常使用氣流粉碎設(shè)備或其他超細(xì)顆粒的磨粉設(shè)備進(jìn)行。
3、配料與混捏:將提純后粒度合適的石油焦粉與粘結(jié)劑按照一定比例混合,并在混捏設(shè)備中進(jìn)行充分混勻。混捏過程中需要嚴(yán)格控制溫度和時(shí)間,以確保糊料的質(zhì)量和均勻性。
4、成型:等靜壓石墨采用冷等靜壓技術(shù)成型。將混捏好的糊料填充到橡膠模具中,通過高頻電磁振動(dòng)使糊料密實(shí),然后密封模具并抽真空以排出粉末顆粒間的空氣。接著將模具放入裝有液體介質(zhì)(如水或油)的高壓容器中,加壓至100~200 MPa,壓制成所需形狀的產(chǎn)品。
5、焙燒:成型后的坯體需要進(jìn)行焙燒處理,以使粘結(jié)劑中的揮發(fā)份逸出,并進(jìn)行縮聚反應(yīng)。焙燒過程要求非常緩慢且爐內(nèi)溫度要均勻,以避免產(chǎn)生裂紋廢品。
6、浸漬:為了提高制品的體積密度、機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率等性能,需要對(duì)焙燒后的制品進(jìn)行多次浸漬處理。浸漬劑通常為各種樹脂或?yàn)r青,通過加壓使浸漬劑進(jìn)入制品內(nèi)部的開口氣孔中。
7、石墨化:將浸漬后的制品加熱到約3000℃,使碳原子晶格有序排列,完成由炭向石墨的轉(zhuǎn)變。石墨化方法有多種,如艾奇遜法、內(nèi)熱串接法、高頻感應(yīng)法等。
8、提純:對(duì)于用于半導(dǎo)體、單晶硅、原子能等領(lǐng)域的等靜壓石墨產(chǎn)品,還需要進(jìn)行提純處理,以除去其中的雜質(zhì)元素。