石墨棒是一种具备多重优良特性的材料,它具备高温、导电与导热多种性能,应用广泛且多样。钲铖泽睿生产的石墨棒,已在冶金、化工、电化学、半导体等行业得到应用,并且支持按需设计加工定制。
一、石墨棒特性
石墨棒的主要成分是石墨,石墨六方晶系的层状结构构成,层内碳原子通过共价键紧密连接,层间则通过较弱的范德华力结合。这种结构赋予了石墨棒以下特性:
1、耐高温性
石墨的熔点高达3652°C,且在高温下仍能保持结构稳定性。在惰性气体环境中,石墨棒可在3000°C以上长期工作,远超金属材料的极限(如钨的熔点为3422°C)。
2、导电与导热性
石墨的层内电子可自由移动,其导电性约为铜的1/4,导热系数高达119-165 W/(m·K),是理想的非金属导电材料。
3、化学惰性
石墨在常温下对酸、碱及有机溶剂具有极强耐腐蚀性,仅在强氧化性环境(如浓硫酸高温条件)下会发生反应。
4、自润滑性
层状结构使石墨层间易滑动,摩擦系数低至0.04-0.1,无需额外润滑剂即可用于机械密封部件。
5、热膨胀系数低
石墨的线膨胀系数仅为1.2×10⁻⁶/°C(平行于层方向),高温环境下尺寸稳定性优异。
二、石墨棒制备工艺
石墨棒通过石墨与沥青焦、石油焦的混合压制,再经过高温石墨化处理而成。
1、原料选择与预处理
根据石墨棒应用场景,选择合适的石墨原料,按照一定比例将不同粒度的石墨原料与适量的粘结剂进行混合。
2、成型工艺
模压成型:适用于直径≤100mm的棒材,压力50-100MPa,密度可达1.6-1.7g/cm³。
等静压成型:用于性能要求较高的石墨棒,可以采用等静压成型工艺。等静压成型是将坯料放入高压容器中,通过液体介质传递压力,一般在 100 - 300MPa,使坯料在各个方向上受到均匀的压力,从而得到密度均匀、性能优良的石墨棒坯体。
挤压成型:生产长尺寸棒材(长度可达3m),挤压成型具有生产效率高、产品形状规则等优点。通过挤压机挤压成所需形状的石墨棒坯体,在挤压过程中需要控制挤压压力、挤压速度和模具温度等参数,以保证坯体质量和尺寸精度。
3、焙烧与石墨化
按照一定的升温曲线进行焙烧。焙烧的目的是使粘结剂在高温下发生化学反应,形成更加稳定的结构,同时提高石墨棒的导电性和机械强度。
将焙烧后的石墨棒放入石墨化炉中,按照一定的方式连接电极,然后通电进行石墨化。石墨化的目的是使碳原子在高温下重新排列,形成石墨晶体结构,进一步提高石墨棒的导电性和热稳定性。
4、机械精加工
根据石墨棒的使用要求和应用场景,对其进行精加工。一般采用车床、铣床、磨床等设备进行加工,使石墨棒的尺寸精度和表面达到规定要求。
另外,针对一些特定应用场景,还可以对石墨棒进行表面处理。常见的表面处理方法有浸渍、涂层等,以提高石墨棒的表面质量和耐腐蚀性。
5、质量检测
检测石墨棒的电阻率、抗折强度、抗压强度等物理性能指标,这些指标是衡量石墨棒质量的重要参数,需要符合相关标准和使用要求。同时,还需要检查石墨棒的表面是否有裂纹、气孔、夹杂等缺陷。
三、石墨棒的应用领域
1、冶金与金属加工:用于贵金属冶炼及合金制造,耐高温特性可承受1800℃以上环境。
2、高温炉电热体:石墨棒是高温真空炉的关键组件,使用温度可达3000℃,常用于中性或还原性气氛环境中的加热元件。
3、半导体材料生产:高纯度等静压石墨棒可用于光伏单晶炉、半导体晶体生长炉的热场系统,支撑硅片等关键材料制造。
4、新能源与电池:应用于电池导电部件,由于其优异的电学和热学性能,石墨棒有助于提高设备的性能稳定性。
除了上述应用领域之外,石墨棒还广泛应用于化学工业、航空航天、汽车等相关领域。例如:石墨棒是制造高温炉具、真空炉具等设备的理想材料,其高导热性能有助于实现设备的快速加热和均匀加热。
作为现代工业的基石,石墨棒的性能优化与技术创新仍在持续。如果您对石墨棒感兴趣或有需求,请联系我们,我们将为您提供更多详细信息和咨询服务。
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