一種等靜壓微晶石墨制品的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種等靜壓微晶石墨制品的制備方法。其各組分重量百分比如下：微晶石墨35～50%，人造石墨10～25%，電煅瀝青焦10～25%，改質(zhì)煤瀝青30～40%。通過原料預(yù)處理、配料、混捏、軋片、破碎制粉、預(yù)成型、等靜壓成型、焙燒、浸漬、高溫?zé)崽幚淼裙に嚥襟E得到制品。本發(fā)明的獨特之處在于使用天然微晶石墨作為主要骨料，可合理利用資源，且產(chǎn)品無須經(jīng)過2500℃以上高溫石墨化熱處理，因此可縮短制備周期，大幅度降低能源消耗。通過本發(fā)明技術(shù)制備的等靜壓微晶石墨制品，具有體積密度、機(jī)械強度高，電阻率低，結(jié)構(gòu)精細(xì)致密，各向同性等優(yōu)異性質(zhì)。
【專利說明】—種等靜壓微晶石墨制品的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微晶石墨深加工領(lǐng)域，具體涉及一種等靜壓微晶石墨制品的制備方法。
技術(shù)背景
[0002]等靜壓石墨材料具有體積密度高、機(jī)械強度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、耐高溫、耐腐蝕和各項同性等諸多優(yōu)良特性，是制造單晶爐、金屬連鑄石墨結(jié)晶器、電火花加工用石墨電極等不可替代的材料，更是制造火箭噴嘴、核反應(yīng)堆減速材料和反射材料的絕好材料，在尖端工業(yè)和國防科技等領(lǐng)域占有重要的地位。
[0003]目前，等靜壓石墨的生產(chǎn)主要是采用超細(xì)二次焦粉和中間相炭微球等原材料以獲得較好的各向特性，同時為了達(dá)到所需的導(dǎo)電性能等指標(biāo)必須經(jīng)過2500°C以上的高溫石墨化熱處理，導(dǎo)致生產(chǎn)流程長，能耗高、成本高。
[0004]微晶石墨是一種晶體直徑小于I微米的隨機(jī)取向的石墨微晶集合體，具有各向同性的特點。我國微晶石墨礦產(chǎn)資源豐富，湖南郴州出產(chǎn)的微晶石墨石墨化度達(dá)90%以上，導(dǎo)電性良好，經(jīng)純化并超細(xì)磨粉后是一種制造等靜壓石墨制品的理想原料。由于微晶石墨本身石墨化程度較高，采用其為原料制造等靜壓石墨制品時，可不用進(jìn)行2500°C以上的高溫石墨化熱處理，因此可縮短制備周期，大幅度降低能源消耗，同時也為拓寬微晶石墨的應(yīng)用領(lǐng)域，提高產(chǎn)品附 加值開辟了新的途徑。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種等靜壓微晶石墨制品的制備方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種等靜壓微晶石墨制品的制備方法，所用的生產(chǎn)原料組分包括微晶石墨、人造石墨、電煅浙青焦、改質(zhì)煤浙青；其中各組分的質(zhì)量百分比為:微晶石墨35~50%，人造石墨10~25%，電煅浙青焦10~25%，改質(zhì)煤浙青30~40% ;其制備方法主要包括以下步驟:
a)、原料預(yù)處理
分別將微晶石墨、人造石墨、電煅浙青焦粗碎后，用氣流粉碎機(jī)粉碎，制成平均粒徑為3~IOym的超細(xì)粉，作為骨料備用；將改質(zhì)煤浙青加熱到溫度160~180°C，充分熔化；
b)、配料
取磨粉后的微晶石墨、人造石墨和電煅浙青焦以及改質(zhì)煤浙青按照上述的重量百分比稱重；
C)、混捏
常壓下將稱重好的骨料投入強力混捏鍋中干混15~30min，然后加入已完全熔化的改質(zhì)煤浙青進(jìn)行混捏，混捏溫度150~180°C，混捏時間0.5~3.0h ;得到糊料；
d)、軋片
將混捏好的糊料趁熱軋片，軋片溫度130~170°C，軋片厚度0.5~3mm，軋片次數(shù)3~10次；
e)、破碎制粉
將軋片后的糊料冷卻后，先進(jìn)行破碎，然后進(jìn)行磨粉，并過100~200目篩，制得壓粉；
f)、預(yù)成型
在壓粉中加入按壓粉重量百分比0.5~2.0%的油酸或硬脂酸，攪拌混勻，然后裝入鋼制模具中，在15~25MPa壓力條件下預(yù)成型；
g)、等靜壓成型
將預(yù)成型的坯體裝入橡膠模具中后進(jìn)行抽真空，真空度10000~25000Pa，然后放入冷等靜壓機(jī)中，在100~300MPa壓力下等靜壓成型，保壓10~30min后脫模，制得生坯；
h)、焙燒、浸潰
將生坯裝入焙燒爐中，在氮氣保護(hù)下，以I~20°C /h的升溫速度升溫至900~1200°C，完成第一次焙燒；等焙燒后的還體自然冷卻后，放入浸潰罐中，在溫度為200~260°C、壓力為2.0~4.0MPa條件下,用中溫煤浙青浸潰3~6h,完成第一次浸潰；將第一次浸潰后的還體，又裝入焙燒爐中，以I~20°C /h的升溫速度進(jìn)行第二次焙燒，焙燒溫度800~1000°C;第二次焙燒后的坯體自然冷卻后，又放入浸潰罐中，在溫度為260~320°C、壓力為2.0~
4.0MPa條件下，用高溫煤浙青浸潰3~6h，以此完成第二次浸潰；
i)、高溫?zé)崽幚?br> 將第二次浸潰后的坯體放入高溫爐中，先以I~20°C /h的升溫速度升溫至800~10000C，再在氬氣或氦氣保護(hù)下，以100~200°C /h的升溫速度繼續(xù)升溫至1600~2000°C，恒溫I~3h，自然冷卻出爐后既得等靜壓微晶石墨制品。
[0007]所述微晶石墨為天然微晶石墨，灰分含量≤1.0%，硫含量≤0.1%，真密度≥2.20g/cm3，粉末電阻率≤150μ Ω.m。
[0008]所述的人造石墨灰分含量< 0.3%，硫含量< 0.1%，真密度≤2.20g/cm3，粉末電阻率≤ 90 μ Ω.m。
[0009]所述的電煅浙青焦灰分含量< 0.3%，硫含量< 0.1%，真密度≤2.15g/cm3，粉末電阻率≤200 μ Ω.m。
[0010]為了清楚地表述本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明對一些術(shù)語進(jìn)行如下界定:
所述的真密度是指材料單位真體積(不含孔隙和顆粒間空隙)的質(zhì)量；本發(fā)明采用GB/T 24203-2009測試真密度。
[0011]所述的粉末電阻率是用來表示各種顆粒料電阻特性的物理量，將待測顆粒料置于一個圓柱形的上部和底部帶有兩個電極片的試樣筒中，在試樣兩端施加一定的壓力，確保試樣與電極片接觸良好并通上直流電流，測出顆粒柱的電壓降和顆粒柱的高度，計算出粉末電阻率值；本發(fā)明采用YS/T 587.6-2006測試粉末電阻率，試樣顆粒0.5~1.0mm，測試壓力3MPa，測試電流500mA。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
1、采用天然微晶石墨為主要原料，與目前國際上普遍采用中間相炭微球、二次焦為原料相比，具有原料充足、原料性能穩(wěn)定等優(yōu)點，并可合理利用微晶石墨礦產(chǎn)資源；
2、微晶石墨具有石墨化程度高、導(dǎo)電性好等優(yōu)點，采用微晶石墨為主要原料制造等靜壓石墨可不用進(jìn)行2500°C以上的高溫石墨化熱處理，因此可縮短制造周期，大幅度降低能源消耗；
3、微晶石墨晶體直徑小于I微米，具有各向同性的特點，采用平均粒徑為3~10 μ m的超細(xì)微晶石墨粉為主要原料制備等靜壓石墨，制得的成品具有結(jié)構(gòu)精細(xì)致密、各向同性、機(jī)械強度高、均勻性好等優(yōu)異性質(zhì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合實例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述，凡是依據(jù)本發(fā)明技術(shù)原理所作的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0015]實施例1
在本實施例中，粘結(jié)劑為改質(zhì)煤浙青，其主要性能指標(biāo)為:軟化點103°C ;甲苯不溶物
28.6% ;喹啉不溶物9.0% ;揮發(fā)分54.2% ;結(jié)焦值55.7% ；
浸潰劑為中溫煤浙青以及高溫煤浙青，其主要性能指標(biāo)如下:
中溫煤浙青:軟化點85°C;甲苯不溶物24.4% ;喹啉不溶物7.6% ;揮發(fā)分58.3% ;結(jié)焦值
52.6% ;高溫煤浙青:軟化點112°C ;甲苯不溶物30.2% ;喹啉不溶物8.4% ;揮發(fā)分53.3% ;結(jié)焦值56.9% ；
骨料為微晶石墨、人造石墨以及電煅浙青焦，其主要性能指標(biāo)如下:
微晶石墨:灰分0.32% ;硫含量0.05% ;真密度2.22g/cm3 ;粉末電阻率120 μ Ω.m ;
人造石墨:灰分0.08% ;硫含量0.02% ;真密度2.24g/cm3 ;粉末電阻率76 μ Ω.m ;
電煅浙青焦:灰分0.28% ;硫含量0.06% ;真密度2.18g/cm3 ;粉末電阻率160 μ Ω.m。
[0016]參見圖1，本發(fā)明生產(chǎn)工藝按以下步驟進(jìn)行:
a)、原料預(yù)處理
分別將微晶石墨、人造石墨、電煅浙青焦粗碎后，用氣流粉碎機(jī)粉碎，制成平均粒徑為3~IOym的超細(xì)粉，作為骨料備用；將改質(zhì)煤浙青加熱到溫度160~180°C，充分熔化；
b)、配料
取磨粉后的微晶石墨、人造石墨和電煅浙青焦以及改質(zhì)煤浙青按照微晶石墨50%、人造石墨10%、電煅浙青焦10%、改質(zhì)煤浙青30%的重量百分比稱重配比；
C)、混捏
常壓下將稱重好的骨料投入強力混捏鍋中干混15min，然后加入已完全熔化的改質(zhì)煤浙青進(jìn)行混捏，混捏溫度170°C，混捏時間2.0h ;得到糊料；
d)、軋片:將混捏好的糊料趁熱軋片，軋片溫度160°C，軋片厚度1_，軋片次數(shù)5次。
[0017]e)、破碎制粉
將軋片后的糊料冷卻后，先進(jìn)行破碎，然后進(jìn)行磨粉，并過100目篩，制得壓粉；
f)、預(yù)成型
在壓粉中加入按壓粉重量百分比1.5%的油酸，攪拌混勻，然后裝入鋼制模具中，在15MPa壓力條件下預(yù)成型；g)、等靜壓成型
將預(yù)成型的坯體裝入橡膠模具中后進(jìn)行抽真空，真空度10000~25000Pa，然后放入冷等靜壓機(jī)中，在200MPa壓力下等靜壓成型，保壓IOmin后脫模，制得生坯；
h)、焙燒、浸潰
將生坯裝入焙燒爐中，在氮氣保護(hù)下，以10°C /h的升溫速度升溫至1100°C，完成第一次焙燒；等焙燒后的坯體自然冷卻后，放入浸潰罐中，在溫度為250°C、壓力為4.0MPa條件下，用中溫煤浙青浸潰4h，完成第一次浸潰；將第一次浸潰后的坯體，又裝入焙燒爐中，以15°C /h的升溫速度進(jìn)行第二次焙燒，焙燒溫度900°C ;第二次焙燒后的坯體自然冷卻后，又放入浸潰罐中，在溫度為320°C、壓力為4.0MPa條件下，用高溫煤浙青浸潰4h，以此完成第二次浸潰；
i)、高溫?zé)崽幚?br> 將第二次浸潰后的坯體先以15°C /h的升溫速度升溫至900°C，再在氬氣保護(hù)下，以120°C /h的升溫速度升溫至2000°C，恒溫lh，自然冷卻出爐后既得等靜壓微晶石墨制品。
[0018]本實施例制備的等靜壓微晶石墨制品的理化性能見表1。
[0019]表1:
【權(quán)利要求】
1.一種等靜壓微晶石墨制品的制備方法，所用的生產(chǎn)原料組分包括微晶石墨、人造石墨、電煅浙青焦、改質(zhì)煤浙青；其中各組分的質(zhì)量百分比為:微晶石墨35~50%，人造石墨10~25%，電煅浙青焦10~25%，改質(zhì)煤浙青30~40% ;其特征在于制備方法主要包括以下步驟: a)、原料預(yù)處理 分別將微晶石墨、人造石墨、電煅浙青焦粗碎后，用氣流粉碎機(jī)粉碎，制成平均粒徑為3~IOym的超細(xì)粉，作為骨料備用；將改質(zhì)煤浙青加熱到溫度160~180°C，充分熔化； b)、配料 取磨粉后的微晶石墨、人造石墨和電煅浙青焦以及改質(zhì)煤浙青按照上述的重量百分比稱重； C)、混捏 常壓下將稱重好的骨料投入強力混捏鍋中干混15~30min，然后加入已完全熔化的改質(zhì)煤浙青進(jìn)行混捏，混捏溫度150~180°C，混捏時間0.5~3.0h ;得到糊料； d)、軋片 將混捏好的糊料趁熱軋片，軋片溫度130~170°C，軋片厚度0.5~3mm，軋片次數(shù)3~10次； e)、破碎制粉 將軋片后的糊料冷卻后，先進(jìn)行破碎，然后進(jìn)行磨粉，并過100~200目篩，制得壓粉； f)、預(yù)成型 在壓粉中加入按壓粉重量百分比0.5~2.0%的油酸或硬脂酸，攪拌混勻，然后裝入鋼制模具中，在15~25MPa壓力條件下預(yù)成型； g)、等靜壓成型 將預(yù)成型的坯體裝入橡膠模具中后進(jìn)行抽真空，真空度10000~25000Pa，然后放入冷等靜壓機(jī)中，在100~300MPa壓力下等靜壓成型，保壓10~30min后脫模，制得生坯； h)、焙燒、浸潰 將生坯裝入焙燒爐中，在氮氣保護(hù)下，以1~20°C /h的升溫速度升溫至900~1200°C，完成第一次焙燒；等焙燒后的還體自然冷卻后，放入浸潰罐中，在溫度為200~260°C、壓力為2.0~4.0MPa條件下,用中溫煤浙青浸潰3~6h,完成第一次浸潰；將第一次浸潰后的還體，又裝入焙燒爐中，以I~20°C /h的升溫速度進(jìn)行第二次焙燒，焙燒溫度800~1000°C;第二次焙燒后的坯體自然冷卻后，又放入浸潰罐中，在溫度為260~320°C、壓力為2.0~4.0MPa條件下，用高溫煤浙青浸潰3~6h，以此完成第二次浸潰； i)、高溫?zé)崽幚? 將第二次浸潰后的坯體放入高溫爐中，先以I~20°C /h的升溫速度升溫至800~10000C，再在氬氣或氦氣保護(hù)下，以100~200°C /h的升溫速度繼續(xù)升溫至1600~2000°C，恒溫I~3h，自然冷卻出爐后既得等靜壓微晶石墨制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等靜壓微晶石墨制品的制備方法，其特征在于，所述微晶石墨為天然微晶石墨，灰分≤ 1.0%，硫含量≤ 0.1%，真密度≥2.20g/cm3，粉末電阻率≤ 150 μ Ω.m0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等靜壓微晶石墨制品的制備方法，其特征在于，所述人造石墨的灰分< 0.3%，硫含量< 0.1%，真密度≥2.20g/cm3，粉末電阻率< 90 μ Ω.m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等靜壓微晶石墨制品的制備方法，其特征在于，所述電煅浙青焦的灰分≤ 0.3%，硫含量≤0.1%，真密度≥2.15g/cm3，粉末電阻率≤200 μ Ω.m。
【文檔編號】C01B31/04GK104016333SQ201410221405
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月25日
【發(fā)明者】林前鋒 申請人:林前鋒