等静压石墨

等静压石墨

等静压石墨是由高纯石墨压制而成。等静压石墨是指采用等静压成型方式生产的石墨材料，也称为“各向同性”石墨。

等静压成型是将待压物料经过密封后臵于高压容器中，利用液体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对物料进行均匀加压。根据流体力学原理，其压强大小不变且均匀的传递到各个方向，因此高压容器中的粉料在各个方向上受到的压力是均匀和大小一致的。采用这种方法使粉料致密成坯体的方法称为等静压成型。

按照等静压成型时的温度划分，还可分为冷等静压、温等静压和热等静压。热等静压生产的石墨性能最高，但价格昂贵，例如神舟六号逃逸装置上的石墨材料就是采用热等静压技术生产的，价值高达2万/kg。

等静压石墨具有以下优点：

适合大规模成型、压制异型制品。由于采用液体加压，表明均匀受力压缩；压力可达160-200Mpa甚至更高，压缩强度高，因此适合压制大规格制品。可以改变模具形状直接压制成异形坯。

材料组织结构致密均匀，硬度高、强度高。液体加压，制品均匀受力；可选保压时间以及控制泄压速度，释放压力后制品弹性后效小，是压制超细结构产品的前提条件之一；压力大、强度高，因此制品硬度和强度均较高。

各向同性（特性与尺寸、形状、取样方向无关）。由于液体中加压，各向压力相同，制品具有各向同性。抗热震性好、耐高温。材料在急冷急热工况条件下不易开裂，并且抗氧化性能强。

等静压石墨具有高强度、高密度、高纯度、化学稳定性高、结构致密均匀、耐高温、耐辐照、导电率高、耐磨性好、自润滑、易加工等特点，广泛用于冶金、化工、航天、电子、机械、核能等工业领域。尤其是大规格高质量的特种石墨，作为替代材料，在高科技、新科技领域有着宽广的应用空间，具有广泛的应用前景。

等静压石墨是国际上近50年来发展起来的新产品，与当今高科技紧密相连。不仅在民用上大有作为，在国防尖端上占有重要地位，属于新型材料。它是制造单晶炉、金属连铸石墨结晶器、电火花加工用石墨电极等不可替代的材料，更是制造火箭喷嘴、石墨反应堆的减速材料和反射材料的绝好材料。

作为全球制造业大国和最大的光伏产品生产国，中国一直保持巨量的等静压石墨需求。近

年来，随着国内光伏产业的迅猛发展，中国等静压石墨需求量逐年扩大。同时，由于中国等静压石墨生产企业技术基础薄弱，加上国外企业的技术封锁，中国等静压石墨产量和质量均未得到有效提升。2011年中国等静压石墨需求量达1.8万吨，而同期等静压石墨产量仅为9500吨，供应缺口达8500吨。

一、使用范围

2、有色冶金连铸用石墨结晶器：

为了缩短生产工艺流程，降底成本，提高质量，减少劳动强度和对环境的污染，20多年来金属材料生产逐渐向连铸方向发展。

至今铜、铝材基本实现了连生产，结晶器用高纯石墨，钢材连铸产量已达到80%以上(但结晶器大部分未用石墨)。

等静压石墨主要用于大型铜材生产线。自1985年开始，我国从奥地利、法国、瑞士、日本等国先后引进30多条生产线，而国内自行设计制造的生产线已达到100多条，均采用石墨结晶器。

据统计2006年我国铜材产量已达到360多万吨，其中大部分采用连铸。按每吨铜材需要石墨量为2.5kg计，则年需石墨量为486T，按加工成品率70%计，年需石墨毛坯量为2700T。近年来又有较快发展，预测年石墨需要量近期为4000T左右。

3、电火花加工用石墨：

电火花加工是当今模具行业的一次革命，它不仅简化了传统工艺手段，而且使制造异形模具成为可能。等静压石墨因具有各向同性，是制造电火花石墨电极的最佳材料。

4、单晶硅生产石英坩埚模具用石墨材料：

石英坩埚是直拉单晶硅的容器，而制造石英坩埚用石墨坩埚作为成型材料。

5、其他方面：

除上述几个主要用途之外，等静压石墨在硬质合金(真空炉发热器、烧结板等)、采矿(制造钻头模具)、化工(换热器及防腐件)、冶金(钳锅)、机械(机械密封)、宇航(喷嘴等)、石墨反应堆(减速材及反射材)等领域被广泛使用。

二、制作工艺及设备

1、煅后石油焦、沥青焦进车间后，在颚式破碎中进行初碎，用斗式提升机提到备料二楼储料斗内。

2、采用4R磨粉机(改进型)进行磨粉，合格料粉自动进入备料三楼储料斗中。

3、在备料二楼设置2台电子称，自动配料后，进入一楼混合机(煤、沥青亦从二楼加入)。

4、采用煤油加热的1000L电热强力混合机内进行混合。

5、混合机出料后，用皮带将物料送至φ400mm的热轧机内进行轧辊。

6、轧辊后的料片进自动冷却器进行料片冷却，然后经斗提机进入二楼储料斗。

7、采用4R磨粉机进行磨粉，然后在输入到二楼料仓，待压制。

上述各工序采用流水密闭作业，部分暴露部分采用强制通风，防止污染。

8、压粉在机械压机中进行预压成型。

9、采用等静压机压成型。

10、培烧在环式培烧炉内进行，热煤气加热，在炉顶部装出炉。该炉子属于环保型，挥发部分可充分燃烧，降低能耗。采用30m高烟囱，年产能4000T。

11、采用卧式浸渍缸，沥青加压式，热煤油加热。浸渍液软化点可根据需要改变。

12、石墨化采用新型节能石墨化炉，电耗在3.5KW/kg以内，年产能3000T。