一種超細結構等靜壓石墨的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石墨制品制備領域，特別是涉及一種超細結構等靜壓石墨的制備方法。
【背景技術】
[0002]超細結構等靜壓石墨是二十世紀中后期發展起來的一種新型石墨材料，具有一系列優異性能，譬如，超細結構等靜壓石墨的耐熱性好，在惰性氣氛下，隨著溫度的升高其機械強度不降反升，在2500°C左右時達到最高值；與普通石墨相比，超細結構等靜壓石墨結構精細致密，而且均勻性好，廣泛應用于金屬連鑄石墨結晶器行業；各向同性度高；耐化學腐蝕性強，能經受住熔融金屬和玻璃的滲透侵蝕，可用作高溫耐腐蝕容器；導熱性能和導電性能良好，可用于電火花加工用石墨電極；超細結構等靜壓石墨還是制造火箭噴嘴、石墨反應堆的減速材料和反射材料的絕好材料。
[0003]與普通煉鋼用石墨電極和中粗石墨類似，超細結構等靜壓石墨也要經過原料的煅燒、破碎、磨粉，瀝青熔化，配料、混捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化等工序的處理。但是，超細結構等靜壓石墨的生產工藝與普通煉鋼用石墨電極和中粗石墨截然不同。超細結構等靜壓石墨需要粉碎成更細的粉料，由于超細粉料的較高吸附性，混捏時需要加入更高的瀝青量；需要采用等靜壓成型技術，區別于傳統石墨的擠壓、振動、模壓成型；因為瀝青量大，焙燒周期會更長；石墨化冷卻時不能噴水，所以石墨化生產周期也要比普通石墨長得多。
[0004]超細結構等靜壓石墨由于制備工藝復雜，技術難度大。目前，一般采用二次焦工藝，通過模壓或等靜壓成型技術進行超細結構等靜壓石墨的制備。這種方法是將5-10 μm的焦粉與液態煤瀝青混捏后經多級乳片磨粉成型，再快速炭化處理，得到的炭制品再磨粉，二次混捏后乳片，再磨粉成型，經焙燒、浸漬、石墨化后獲得超細結構等靜壓石墨。此工藝生產成本高、生產周期長、制品均質性差，在乳片工序生產環境異常惡劣。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種具有生產成本低、生產周期短、制品均質性好等特點的超細結構等靜壓石墨制備方法，能夠采用該高效經濟環保的制備方法制得具有結構致密、均勻性好、機械強度高、各向同性度高、生產成本低、生產周期短等特點的石墨制品。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種超細結構等靜壓石墨的制備方法，包括以下多個步驟:
51:將煅燒處理過的石油焦或瀝青焦，經錘式破碎機粗破到Imm及以下，再經氣流磨粉碎成5-10 μ m的焦粉，作為骨料；
52:將所述作為骨料的焦粉預熱到100-150°C，再與粘結劑煤瀝青在150-180°C的環境溫度下強力混合1-3小時，自然冷卻后經錘式破碎機破碎至3_以下，再用機械磨制得60 μ m以下的壓粉； 53:將所述壓粉裝入橡膠質模具，密封后在10-HOMPa壓力下等靜壓成型，制成生坯；
54:將所述生坯以1_5°C /h的升溫速率升溫至950-1150°C，得到炭坯體；
55:對所述炭坯體進行浸漬處理，浸漬溫度260-350°C，浸漬壓力1.3-3.0MPa，浸漬時間 2-6h ；
56:將浸漬處理后的炭坯體以5-10°C /h的升溫速率升溫至1000-1200°C，最后進行石墨化處理，石墨化溫度為2800-3000°C，最高溫度下保溫2-6h，自然冷卻至120°C以下出爐，完成材料的制備，得到超細結構的等靜壓石墨。
[0007]進一步的，步驟SI中所述的石油焦或瀝青焦的煅燒溫度均為1250_1350°C。
[0008]進一步的，步驟S2中所述粘結劑煤瀝青的軟化點在85-120°C之間，結焦值為48-58%ο
[0009]進一步的，步驟S2中，焦粉與粘結劑煤瀝青的重量比例分別為:焦粉含量55-72%，瀝青含量28-45%。
[0010]進一步的，所述浸漬劑包括低喹啉中溫煤瀝青。
[0011]本發明的有益效果是:
1)從原料選擇角度講，骨料焦選用國內市場上較為普遍的煅后石油焦或瀝青焦，粘結劑選用普通焦化廠生產的軟化點在85-120°C、結焦值在48-58%的煤瀝青，因此原料成本較低；
2)從工藝設備來講，制粉設備采用國產氣流磨和機械磨，混捏采用強力混捏機，保證骨料焦粉與粘結劑瀝青的充分浸潤與包覆結合作用，使混合料的均勻性和可塑性得到提高，且省去了乳片設備，避免了乳片工序帶來的瀝青煙氣環境污染，設備投資低，生產環境得到改善；
3)從工藝流程來講，采用一次焦工藝，相對于二次焦技術而言，縮短了生產周期，降低了生產成本；采用一次浸漬技術，比以往石墨材料制備需要多次浸漬-焙燒循環才能實現高密高強工藝相比，大大縮短了生產周期，降低了生產成本，且多次浸漬對超細結構等靜壓石墨的均質性有不利因素；
4)通過本發明方法制備的超細結構等靜壓石墨材料，具有結構致密、均勻性好、機械強度高、各向同性度高、生產成本低、生產周期短等特點。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明一種超細結構等靜壓石墨的制備方法的工藝流程圖；
圖2為本發明中各實施例所制備物品的基本物理性能表。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不局限于以下所述。
[0014]如圖1所示，一種超細結構等靜壓石墨的制備方法，包括以下多個步驟:
51:將煅燒處理過的石油焦或瀝青焦，經錘式破碎機粗破到Imm及以下，再經氣流磨粉碎成5-10 μ m的焦粉，作為骨料；
52:將所述作為骨料的焦粉預熱到100-150°C，再與粘結劑煤瀝青在150-180°C的環境溫度下強力混合1-3小時，自然冷卻后經錘式破碎機破碎至3_以下，再用機械磨制得60 μ m以下的壓粉；
53:將所述壓粉裝入橡膠質模具，密封后在10-HOMPa壓力下等靜壓成型，制成生坯；
54:將所述生坯以1_5°C /h的升溫速率升溫至950-1150°C，得到炭坯體；
55:對所述炭坯體進行浸漬處理，浸漬溫度260-350°C，浸漬壓力1.3-3.0MPa，浸漬時間 2-6h ；
56:將浸漬處理后的炭坯體以5-10°C /h的升溫速率升溫至1000-1200°C，最后進行石墨化處理，石墨化溫度為2800-3000°C，最高溫度下保溫2-6h，自然冷卻至120°C以下出爐，得到超細結構的等靜壓石墨。
[0015]進一步的，步驟SI中所述的石油焦或瀝青焦的煅燒溫度均為1250_1350°C，否則將造成成品材料組織孔徑增大，降低制品的機械強度和體積密度。
[0016]進一步的，步驟S2中所述粘結劑煤瀝青的軟化點在85-120°C之間，結焦值為48-58%ο
[0017]進一步的，步驟S2中，焦粉與粘結劑煤瀝青的重量比例分別為:焦粉含量55-72%，瀝青含量28-45%。
[0018]進一步的，所述浸漬劑包括低喹啉中溫煤瀝青。
[0019]【實施例一】
①首先將經1300°C煅燒處理的石油焦用錘式破碎機破碎至Imm及以下；
②再用氣流磨粉碎至10μ m制得骨料焦粉，將焦粉預熱到110°C，再與軟化點為92°C結焦值為48%的粘結劑煤瀝青在160°C強力混捏1.5h，其中，骨料焦粉含量為72%，粘結劑瀝青含量為28%，混合料冷卻后用錘式破碎機破碎至3mm以下，再用機械磨制得壓粉；
③將壓粉裝入橡膠模套密封，在IlOMPa壓力下等靜壓成型，制成生坯；
④將成型的生坯以5°C/h的升溫速率升溫至950°C，得到炭坯體；
⑤對炭坯體進行浸漬處理，浸漬劑選用低喹啉中溫煤瀝青，浸漬溫度280°C，浸漬壓力
1.5MPa，浸漬時間3h ；