[发明专利]大规格特种同性石墨材料的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及石墨加工工艺，具体为一种大规格特种同性石墨材料的生产工艺。

背景技术

因石墨材料具有耐高温、耐腐蚀、自润滑等特性，在许多领域得到了广泛应用。随着科技发展，各个应用领域等石墨材料性能提出了更高的要求。石墨材料通常采用煅烧焦作为骨料炭、改性沥青作为粘结剂，经机械混合后成型、浸渍以及石墨化热处理制得。但是，上述工艺中，三分之一以上粘结剂在焙烧过程中分解发挥，造成填料与粘结剂之间的体积收缩差异，最终造成石墨材料具有较高的气孔率、结构均匀程度差、界面明显等特点，导致最终材料的机械强度降低。质量不过关等弊端。

因而，需要一种新型的石墨材料加工工艺，用以石墨材料提高石墨材料的机械强度、降低其气孔率，同时保证其表面精细加工特性。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种大规格特种同性石墨材料的生产工艺，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

大规格特种同性石墨材料的生产工艺，主要包括以下操作步骤：

气流粉碎：煅烧石油焦或沥青焦经粗碎后使用气流粉碎机将其进行粉碎，制成平均粒径为6—20um的焦粉。

一次混捏、轧片：将60：40~73：27比例的焦粉与改性沥青在常压下使用混捏机将其混捏，混捏时间0.35—2.6小时，温度150~180℃，使之成为糊料，将此糊料混捏完毕后趁热轧片，轧片温度130~170℃，轧片次数1~10次。

挤压成型：将轧片后的糊料冷却后破碎至2mm以下，用螺杆挤出机挤压成5~10mm的细长棒。

快速炭化：将细长棒置入高压釜中，在550~650℃、0.5~2.5MPa压力下，加压炭化，其加压时间为2~10小时，并将炭化后的细长棒破碎、筛分，其破碎的细密度以能通过80~200目筛为准。

二次混捏、轧片：将过筛的焦粉与改性沥青按将60：40~73：27比例的进行混捏、轧片，同时，破碎并过50~150目筛，制得压粉。

预成型：将压粉装入钢制模具中，并在压粉中加入0.5~2wt%油酸，然后在100~200kg/cm²的压力条件下预成型；或者采用橡胶套振动真空装饰进行预成型。

预成型好的胚体经过等静压成型、浸渍、焙烧、石墨化等后续工艺后就制成了等静压石墨。

在本发明中，待静压成型后，须在100~200Mpa压力下冷压成型，保压10分钟后脱模，等静压成型后的胚体在氮气保护下以10℃/小时的升温速率升温至850~1000℃，此为一次焙烧；冷却出炉后在265℃、3.0Mpa压力下，采用中温沥青浸渍2.8小时，此为一次浸渍；然后，进行二次焙烧，温度800~900℃：二次焙烧后的胚体自然冷却后，再出次在温度为320℃、压力为33.5Mpa的条件下，采用高温沥青浸渍4小时，此为二次浸渍；然后，进行三次焙烧，温度800~900℃；三次焙烧后的胚体置于中频感应加热的石墨化炉中，在氩气保护的条件下以150℃/小时的升温速率升温至2500℃，恒温1小时，制得成品。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1．在一次混捏后进行炭化的时间较短，温度较低，因此仍含有一定量的挥发分。可以提高与粘结剂的浸润能力，对改善产品最终的机械性能有很大的帮助。

2．糊料经过快速炭化后，仍具有一定的收缩性。在焙烧时，骨料焦炭与粘结剂有较好的收缩匹配性，可以有效的缓解骨料焦炭与粘结剂之间因体积收缩差异过大而产生的裂纹，提高其成品率。

3．骨料和粘接剂同事收缩，相比常规工艺的仅有粘接剂收缩，最终产品密度要搞，相同情况下不需要进行浸渍，缩短了生产周期。

4．原料（即焦粉）微细化，平均粒度在5~20,      再配合特定工艺加工，制得特种炭石墨材料即细颗粒等静压各向同性石墨材料，与传统粗颗粒石墨材料相比，它具有结构精细致密、均匀性好、力学性能优异、耐磨、各向同性等特点，主要是特别适合用于大规格产品生产。

5．采用压力条件下焦化，有利于粘结（或黏结）组分渗入填料内孔，因而具有小高的体积密度和强度。

附图说明

图1为本发明的产品工艺路线框图。

具体实施方式

下面举实例对本发明进行详细描述。

在本实施例中，粘结剂为改性沥青，其主要性能指标为：残炭率：53%，软化点：79.5℃，挥发份：58.6%。

浸渍剂为中温沥青以及高温沥青，其主要性能如下：