石墨的性质和用途

石墨的性质和用途
石墨的性质和用途

石墨是碳的结晶体，是一种非金属材料，色泽银灰，质软，具有金属光泽。莫氏硬度为1~2，比重2.2~2.3，其容重一般为1.5~1.8。石墨的溶点极高，在真空下到3000℃时才开始软化的趋向溶融状态，到3600℃时石墨开始蒸发升华，一般的材料在高温下强度逐渐降低，而石墨在加热到2000℃，其强度反而较常温时提高一倍，但石墨的耐氧化性能差随着温度的提高氧化速度逐渐增加。

石墨的导热性和导电性是相当高的， 其导电性比不锈钢高4 倍， 比碳素钢高2 倍，比一般的非金属高100 倍。其导热性，不仅超过钢、铁、铅等金属材料，而且随温度升高导热系数降低，这和一般金属材料不同，在极高的温度下，石墨甚至趋于绝热状态。因此，在超高温条件下，石墨的隔热性能是很可靠的。

石墨具有良好的润滑性和可塑性，石墨摩擦系数小于0.1，石墨可展成透气透光薄片，在高强石墨硬度很大，以至用金刚石刀具都难以加工。石墨具有化学稳定性，能耐酸、耐碱，耐有机溶剂的腐蚀。由于石墨有以上特有优良性能，在近代工业用途日益广泛。

1、作耐火材料: 石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质，在冶金工业中主要用来制造石墨坩埚，在炼钢中常用石墨作钢锭之保护剂，冶金炉的内衬。

2、作导电材料: 在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极，石墨垫圈、电话零件，电视机显像管的涂层等。

3、作耐磨润滑材料: 石墨在机械工业中常作为润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用， 而石墨耐磨材料可以在200~2000 ℃温度中在很高的滑动速度下， 不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备， 广泛采用石墨材料制成活塞杯，密封圈和轴承，它们运转时勿需加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。

4、石墨具有良好的化学稳定性。经过特殊加工的石墨，具有耐腐蚀、导热性好，渗透率低等特点，就大量用于制作热交换器，反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备。广泛应用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门，可节省大量的金属材料。

5、作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料: 由于石墨的热膨胀系数小，而且能耐急冷急热的变化， 可作为玻璃器的铸模， 使用石墨后黑色金属得到铸件尺寸精确， 表面光洁成品率高，不经加工或稍作加工就可使用，因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺，通常用石墨材料制成压模和烧结用的舟。单晶硅的晶体生长坩埚， 区域精炼容器， 支架夹具，感应加热器等都是用高纯石墨加工而成的。此外石墨还可作真空冶炼的石墨隔热板和底座，高温电阻炉炉管，棒、板、格棚等元件。

6、用于原子能工业和国防工业: 石墨具有良好的中子减速剂用于原子反应堆中，铀一石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点， 稳定，耐腐蚀的性能，石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高， 杂质含量不应超过几十个PPM 。特别是其中硼含量应少于0.5PPM 。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴， 导弹的鼻锥， 宇宙航行设备的零件， 隔热材料和防射线材料。

7、石墨还能防止锅炉结垢，有关单位试验表明，在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约用4~5 克)能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐防锈。

8、石墨可作铅笔芯、颜料、抛光剂。石墨经过特殊加工以后，可以制作各种特殊材料用于有关工业部门。如不透性石墨，定向高密度石墨，石墨纤维布等。

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