1、等靜壓石墨
等靜壓石墨是上世紀60年代發展起來的一種新型高純石墨材料,由于成型過程中通過液體壓強均勻不變施壓,制得的石墨材料性質優異,具有:成型規格大;坯料組織結構均勻;密度高,強度高;各向同性(特性與尺寸、形狀、取樣方向無關)等優點,因此等靜壓石墨也稱為“各向同性”石墨。
2、特點
等靜壓石墨除具有一般炭石墨材料的優異性能外,又區別于一般的高純石墨,其主要特點是:
2.1 細結構
作為結構材料,要求有較高的機械性能。 構成炭石墨材料的基礎炭顆粒結構越細,則其質地越致密,機械強度亦越高。國內目前冷壓石墨制品(高純、等靜壓石墨)一般采用的顆粒結構為-325目(0.044 mm)約為80%,沒有測定平均顆粒尺寸,估計在 30μm左右。 炭質骨料的顆粒越細,在混合時,配方中的黏結劑用量也就越多。這是因為顆粒越細,表面積越大,黏結劑要均勻地包覆在每個顆粒表面,為此這便給燒結工序造成了困難(開裂)。
2.2 大規格
采用模壓法制造較小規格 (Φ350 mm 以下)制品國內已有50年的生產經驗,比較成熟。 但近年來隨著科學技術的飛速發展,市場對產品尺寸規格的要求越來越大。 以直拉單晶硅為例,十幾年前,還是76.2~101.6 mm,后來發展到 152.4~203.2 mm,目前304.8 mm 的單晶硅已經面市,更大規格的單晶硅仍在研發中。為此直拉單晶硅熱場用石墨材料的規格也隨之增加,其他相關行業亦然。大規格產品生產中出現的主要問題是焙燒開裂,規格越大,焙燒開裂的幾率也就越高。
2.3 各向同性
傳統的炭石墨制品,無論是冷模壓還是熱擠壓產品,均存在著明顯的各向異性,即垂直于壓力方向和水平于壓力方向的性能不同。 這種差異比,一般在1∶1.2以上,因此稱為各向異性。 在許多情況下,這種差異被充分利用,而且差異越大越好。如煉鋼用石墨電極,電機用電刷等。造成這種差異是因為所使用的原料,如石油焦、瀝青焦、天然石墨粉等,因煉焦工藝、粉末制備方式等不同,粉末的外觀形狀是不規則的。 換句話說其長與寬的方向比不是1, 是不對等的。那么在壓制成型時,受壓力影響,這些顆粒便會有序排列。在冷模壓時,顆粒方向易于水平方向排列,從而造成產品的各向異性。在當今市場上,許多工況條件越來越多地要求炭石墨制品要具有各向同性(方向比在 1∶1.05 范圍內),如電火花加工、單晶硅熱場等。 采用等靜壓機壓制成型,便基本上解決了這一問題。 這是因為等靜壓機的壓力靠液體傳遞, 各部位受壓力是均勻的,炭質顆粒呈無序排列狀態,從而減少了由于顆粒排列所造成的差異。
3、產品規格
隨著市場的需求增長,天寶碳素做出了不同規格的等靜壓高純石墨塊:體積密度從1.5-1.9克每立方米,抗壓強度從25-75MPa,電阻率<10歐姆的各種產品,產品顆粒度有15微米,8微米、6微米,同時我們的產品可依據客戶需求進行提純加工,提純后灰分≤50微米。以下為部分產品的理化指標:
體積密度 |
電阻率 |
抗壓強度 |
抗折強度 |
肖氏硬度 |
灰份 |
平均粒度 |
膨脹系數 |
彈性彈量 |
用途 |
1.85 |
11~13 |
80 |
40 |
55 |
500 |
25 |
4.5 |
11.5 |
半導體(單晶硅熱場)、陶瓷燒結、真空爐用、電子件燒結、連鑄。 |
1.80 |
11~13 |
75 |
37 |
37 |
500 |
25 |
4.4 |
10.0 |
半導體(單晶硅熱場)、陶瓷燒結、真空爐用、電子件燒結、連鑄。 |
1.70 |
>15 |
45 |
23 |
45 |
700 |
25 |
3.8 |
9.5 |
硬質合金燒結、石墨模等。 |
1.75 |
>15 |
55 |
25 |
50 |
700 |
25 |
4.0 |
10.5 |
硬質合金燒結、石墨模、連鑄等。 |
1.80 |
>15 |
65 |
33 |
50 |
700 |
25 |
4.5 |
11.5 |
硬質合金燒結、真空爐用、金剛石燒結、貴重金屬熔煉、密封件等。 |
1.85 |
>15 |
80 |
40 |
55 |
700 |
25 |
4.6 |
11.5 |
各種連鑄用石墨模、醫療、貴金屬熔煉、玻璃電子行業等。 |
1.75 |
>15 |
55 |
27 |
50 |
700 |
25 |
4.0 |
10.5 |
各種連鑄用石墨模、貴金屬熔煉、玻璃電子行業等 |
1. 70 |
>15 |
50 |
25 |
48 |
700 |
25 |
3.5 |
9.5 |
一般連鑄及模具。 |
1.80 |
>15 |
65 |
33 |
50 |
700 |
25 |
4.5 |
11.5 |
各種連鑄用石墨模、貴重金屬熔煉、玻璃電子行業等 |
1.70 |
>15 |
55 |
28 |
50 |
700 |
22 |
3.2 |
9.5 |
壓鑄、塑料、鍛壓模電火花粗打。 |
1.75 |
>15 |
70 |
35 |
55 |
1000 |
22 |
4.0 |
10.5 |
壓鑄、塑料、鍛壓模電火花粗打。 |
1.80 |
>15 |
65 |
33 |
55 |
1000 |
25 |
4.5 |
11.5 |
壓鑄、塑料、鍛壓模電火花粗打、精打。 |
1.80 |
>15 |
80 |
40 |
60 |
1000 |
21 |
4.6 |
11.5 |
壓鑄、塑料、鍛壓模電火花粗打、精打。 |
等靜壓石墨產品主要規格:
圓形(石墨棒) Φ370*370 Φ480*480 Φ410*410 Φ520*520
Φ560*420 Φ620*620
4、等靜壓石墨生產現狀
目前,全球等靜壓石墨生產主要以日本和歐美國家為主,產能在1萬噸以上的包括日本TOYO TANSO、日本Tokai、德國SGL、法國Mersen和日本IBIDEN,其中SGL、Mersen和TOYO TANSO在中國設有生產基地。
中國有包括方大炭素、成都炭素、四川林鳳、哈爾濱電碳、吉林炭素、中鋼集團上海碳素、河南省特種熱工爐材、天寶碳素等20來家企業布局等靜壓石墨領域。
隨著公司新研發的節能環保石墨新型材料的投入,多項產品技術成果將彌補國內空白,高性能、低成本的高純石墨新材料也會一舉打破國內高純石墨材料一直被美國步高石墨、德國西格里石墨、日本東洋石墨壟斷的局面,為廣大客戶提供優質、穩定及充足的高純石墨和碳素制品。