浸渍-焙烧工艺对石墨性能的影响

2017-09-10吴仕喆

环球市场 2017年17期

吴仕喆

摘要：石墨属于元素碳的一种同素异形体，其每个碳原子的周边都连结着另外三个碳原子排列方式呈蜂巢式的多个六边形并以共价键形式结合，共同构成共价分子。随着我国光伏、半导体产业的快速发展，对等静压石墨材料的需求也快速增长，目前我国每年要从国外进口大约的等静压石墨坯料，而我国约消耗全球特种石墨产品的四分之一。基于此，文章就浸渍-焙烧工艺对石墨性能的影响进行简要的分析。

关键词：浸渍-焙烧工艺；石墨；性能；影响

1.浸渍—焙烧工艺的概述

在等静压石墨的制备过程当中，焙烧顾名思义是将压型后的生坯置于隔绝空气的条件下进行加热处理，致使黏结剂转变为焦炭的过程。生坯中所包含的沥青被牢固的包裹在炭素颗粒之间的过渡层中，因此，当其被高温转化为焦炭之后，就会在半成品中构建成界面炭网格层，其具有塔桥、加固的作用。

焙烧成品性能的良好与否，在很大的程度上由焙烧过程中沥青的变化所决定。

对于生产等静压石墨产品来说，一次浸渍后产品所拥有的性能是远远没有达到等静压石墨产品所应该拥有的性能要求的，因此，为提高等静压石墨产品的各项性能指标，必须对浸渍后的制品反复几次进行循环性的再焙烧与再浸渍。此种方法是目前为了提高等静压石墨产品的性能所采用的较为广泛的一种方法。也叫多次浸渍一倍烧工艺。

由于二次和二次以上的焙烧可以被认为是只针对沥青的焙烧，而浸渍剂沥青在二次或二次以上的焙燒时仅仅需要基本炭化即可，这个温度并不需要很高，因此，在以提高工效和降低成本的角度为前提来进行思考，必须适当的来修正第一次焙烧曲线。在保护气体氩气的氛围下对浸渍沥青做热分析测试，以便确定浸渍沥青的焙烧工艺曲线。

冷等静压成型后的生坯在焙烧炉中的焙烧过程中，主要是茹结剂的迁移和炭化以及生坯在焙烧过程中的物理化学所发生的变化。

生坯加热到200—250℃的时候，沥青会逐渐的软化，所以坯体将会变软，体积增大，但是坯体的质量却并不会减少。在这个阶段，对制品进行继续加热，生坯中所存在的挥发份将会逐渐开始逸出。当制品的温度在400℃左右的时候，制品中沥青的粘结能力将会降低。持续进行升温，当制品的温度在500-600℃的高温阶段时，硬结的想象几乎己经难以再出现。此时，制品的体积会有所收缩，其导电性和机械强度将会增加。当制品的温度高于600℃的时候，此时，制品内的挥发份已经全部被排出。在这个阶段，对制品再继续进行加热，制品的导电性将会持续性的增强，

2.实验分析

2.1原料

试验用石墨冷等静压坯料为经等静压成型焙烧后的圆柱体制品，规格Φ130mm×70mm，质量1000g，密度1.47g/cm3。

浸渍剂为高残炭率、流动性能较好、黏度在150～200℃内低于100mPa·s的中温沥青。

2.2一次焙烧

将生制品放入电阻炉内进行焙烧，0～200℃升温速度20℃/h；200～600℃升温速度4℃/h；600℃时保温10h；600～1050℃升温速度9℃/h；1050～500℃降温速度15℃/h；500～100℃降温速度20℃/h；约合10天的一次焙烧曲线。

2.3浸渍方法

将制品预加热到200℃后放入浸渍罐内密封，迅速抽真空至-0.08MPa保持120min，随后加入已预热好的浸渍沥青，将制品完全浸没，通入氩气保压30min后取出。

為了得到较好效果，利用正交方法确定浸渍过程中的主要参数温度、压力和时间，如表1所示。