炭素制品工艺流程都一样吗

炭素制品工艺流程都一样吗

生产工艺流程，是指在生产过程中，劳动者利用生产工具将各种原材料、半成品通过一定的设备、按照一定的顺序连续进行加工，最终使之成为成品的方法与过程。原则是：技术先进和经济上的合理。由于不同的工厂的设备生产能力、精度以及工人熟练程度等因素都大不相同，所以对于同一种产品而言，不同的工厂制定的工艺可能是不同的；甚至同一个工厂在不同的时期做的工艺也可能不同。这里列举炭素制品工艺的几个重要步骤：

原料

生产等静压石墨的原料包括骨料和黏结剂。骨料通常是用石油焦和沥青焦，也有用地沥青焦的，比如美国POCO公司的AXF系列等静压石墨，就是用地沥青焦Gilsonite coke生产的。

为了根据不同的用途进行产品性能的调整，也有用炭黑、人造石墨做添加剂的情况。一般情况下石油焦和沥青焦需要 在1200～1400℃下进行煅烧，去除水分及挥发分后才能使用。但是为了提高制品的机械性能和结构致密性，也有直接用生焦做原料生产等静压石墨的。生焦的特点是含有挥发分，具有自烧结性，与黏结剂焦同步膨胀和收缩。黏结剂通常使用煤沥青，根据各个企业不同的设备条件和工艺要求，使用的 煤沥青软化点从50℃到250℃的都有。等静压石墨的性能受原料的影响极大，对原料的精选是能否生产出所需要的最终产品的关键环节。投料前必须对原料特性和均匀性进行严格检查。

磨粉

等静压石墨的骨料粒度通常要求达到20um以下。目前,最精细的等静压石墨，最大颗粒直径为1μm，是非常细的。要把骨料焦炭磨制成这么细的粉末，需要用到超微粉碎机。磨制平均粒度为10～20μm的粉末需要使用立式辊磨机，而磨制平均粒度小于10μm的粉末就需要使用气流磨粉机。之后还要再进行二次磨粉

成型

不同于普通的挤压成型和模压成型，等静压石墨是采用冷等静压技术成型的(图 2)。将原料压粉填充到橡胶模具中，通过高频电磁振动，使得压粉得到密实，密封后进行抽真空，排出粉末颗粒间的空气，放入装有水或油等液体介质的高压容器中，加压到100～200 MPa，压制成圆柱形或长方形的产品。

根据帕斯卡原理，压力通过水等液体介质加到橡胶模具上，各个方向上的压力是相等的。这样，压粉颗粒在模具中就不是按填充方向取向，而是按不规则排列方式被压缩，因此，尽管石墨在晶体学特性上是各向异性的，但是从整体上看，等静压石墨却是各向同性的。成型后的制品除了圆柱、长方形之外，还有圆筒、坩埚等形状。

等静压成型机主要是用于粉末冶金工业。由于航空航天、核工业、硬质合金、高压电磁等高端行业的需求，等静压技术发展非常快，已经具备制造工作缸内径3000mm，高度5000 mm，最高工作压力600MPa冷等静压机的能力。目前，炭素行业用于生产等静压石墨的冷等静压机最大规格是Φ2150mm×4700 mm，最高工作压力180MPa。

焙烧

在焙烧过程中，骨料和黏结剂之间发生复杂的化学反应，黏结剂分解，释放大量挥发分，同时进行缩聚反应。在低温预热阶段，生制品因受热而膨胀，在其后的升温过程中，因缩聚反应而体积收缩。

生制品的体积越大，挥发分的释放就越困难，而且生制品表面和内部易产生温差，热膨胀、收缩不均匀等现象，这些都有可能导致生制品出现裂纹。

等静压石墨由于结构细密，焙烧过程要求要特别缓慢，而且炉内温度要非常均匀，尤其是在沥青挥发分急剧排出的温度阶段，加热过程要谨慎进行，升温速度不能超过1℃/h，炉内温差要求小于20℃，此工艺需要约1～2个月的时间。

浸渍

焙烧过程中，煤沥青挥发分被排出。气体排出和体积收缩时在制品中留下细微的气孔，且几乎都是开口气孔。

为了提高制品的体积密度、机械强度、导电率、导热率、抗化学反应性，可以用加压浸渍法进行处理，即通过开口气孔把煤沥青浸渍到制品内部。

制品要先进行预热，然后在浸渍罐中抽真空脱气，再把熔化好的煤沥青加入浸渍罐中，加压使浸渍剂沥青进入制品内部。通常，等静压石墨要经过多次的浸渍—焙烧循环。

检查

石墨化后，还需要对制品的密度、硬度、强度、电阻率、灰分等指标进行检查，以判断是否达到指标要求。

提纯

等静压石墨在用于半导体、单晶硅、原子能等领域时，对纯度的要求很高，必须用化学方法将杂质除去后，才能用于这些领域。

除去石墨中杂质的通常做法是，把石墨化制品放入卤素气体中加热到约2 000℃，杂质就被卤化成低沸点的卤化物而挥发除掉。

几乎所有的石墨化制品中的杂质元素均能用氯气卤化除掉。但是硼元素例外，它只能氟化除掉。用于提纯的卤素气体有氯气、氟气，或者是能在高温条件下分解产生这些气体的卤代烃，例如,四氯化碳(CCl4) ，二氯二氟甲烷 (CCl2F2) 。

这个提纯方法充分利用了石墨在高温下不与卤素发生反应，且石墨多孔的独有特性。