一种高强度特种石墨及其制备工艺

文档序号:1792960 发布日期:2021-11-05 浏览:39次 >En<

阅读说明:本技术 一种高强度特种石墨及其制备工艺 (High-strength special graphite and preparation process thereof ) 是由 赵喜琴 李亚杰 韩帅 李新来 刘航滔 于 2021-08-24 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种高强度特种石墨及其制备工艺,包括沥青焦、改制煤沥青、炭黑和浸渍煤沥青,所述沥青焦的配方比例为60%-65%,所述改制煤沥青的配方比例为25%-30%,所述炭黑的配方比例为5%-10%。该高强度特种石墨具有强度高、成本低、性能优异的优点。(The invention provides high-strength special graphite and a preparation process thereof, wherein the high-strength special graphite comprises asphalt coke, reformed coal pitch, carbon black and impregnated coal pitch, the formula proportion of the asphalt coke is 60-65%, the formula proportion of the reformed coal pitch is 25-30%, and the formula proportion of the carbon black is 5-10%. The high-strength special graphite has the advantages of high strength, low cost and excellent performance.)

一种高强度特种石墨及其制备工艺

技术领域

本发明涉及石墨领域,尤其是涉及了一种高强度特种石墨及其制备工艺。

背景技术

石墨是碳的一种同素异形体,为灰黑色、不透明固体,化学性质稳定,耐腐蚀,同酸、碱等药剂不易发生反应。在氧气中燃烧生成二氧化碳,可被强氧化剂如浓硝酸、高锰酸钾等氧化。可用作抗磨剂、润滑剂,高纯度石墨用作原子反应堆中的中子减速剂,还可用于制造坩埚、电极、电刷、干电池、石墨纤维、换热器、冷却器、电弧炉、弧光灯、铅笔的笔芯等。

石墨又可分为天然石墨和人造石墨两大类,人造石墨主要用作石墨电极、机械工业中电机用电刷、精密铸造模具、电火花加工的模具等。目前人造石墨的强度一般通过抗压强度、抗折强度和硬度这三个方面进行衡量,目前的人造石墨抗压强度一般在30-80MPa,抗折强度15-50MPa,硬度在25-55HSD之间,主要用在金刚石磨具、石墨舟、饮食行业餐具等,在一些强度要求较高的行业难以适用。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的问题,本发明提出了一种高强度特种石墨及其制备工艺。

一种高强度特种石墨,包括沥青焦、改制煤沥青、炭黑和浸渍煤沥青,所述沥青焦的配方比例为60%-65%,所述改制煤沥青的配方比例为25%-30%,所述炭黑的配方比例为5%-10%。

基于上述,所述沥青焦的硬度≧55,灰分≦4000PPm,硫含量≦0.2%。

基于上述,所述改制煤沥青的软化点为115±5,结焦值≧58%,灰分≦2000PPm。

基于上述,所述浸渍煤沥青的软化点为85-90,结焦值≧45%。

一种高强度特种石墨制备工艺,包括如下步骤:

S01、将沥青焦破碎后,按配方比例与炭黑混合后,在一定温度下搅拌一定时间后,按配方比例加入一定温度的液体改制煤沥青,并在一定温度下继续搅拌一定时间后,将混合料进行轧片,料片降温后备用;

S02、将料片磨粉,按需要的体积密度称量后进行压制成型;

S03、将压制成型的生坯焙烧一定时间后,获得合格的一焙焙烧品;

S04、将一焙焙烧品预热一定时间后,在真空环境下按配方比例加入浸渍煤沥青,加压一定时间后,获得浸渍品;

S05、将浸渍品再次焙烧一定时间后,获得合格的二焙焙烧品;

S06、将二焙焙烧品进行电化热处理一定时间后,冷却清理后获得最终制品。

基于上述,在步骤S01中,将该沥青焦破碎到5-15微米,按配方比例与炭黑混合后,在100-120℃下搅拌90分钟后,按配方比例加入180-200℃的液体改制煤沥青,并在200-210℃下继续搅拌120分钟后,将混合料进行轧片,料片厚度为2mm。

基于上述,在步骤S02中,将料片磨成35-40微米的粉。

基于上述,生坯从装炉到出炉冷却需要90天,升温曲线不低于700小时;浸渍品从装炉到出炉冷却需要75天,升温曲线不低于640小时。

基于上述,一焙焙烧品预热温度为160-250℃,时间为5小时;浸渍加压7-12小时,压力≧25MPa。

基于上述,电化热处理时从装炉到出炉时间需要30-45天,温度至少为2500℃,升温曲线需要150-240小时。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步,具体的说,本发明通过对石墨配方和制备工艺的改进,获得的石墨制品具有高强度、高密度、高耐磨的优点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

一种高强度特种石墨,包括沥青焦、改制煤沥青、炭黑和浸渍煤沥青,所述沥青焦的配方比例为60%-65%,所述改制煤沥青的配方比例为25%-30%,所述炭黑的配方比例为5%-10%。其中,沥青焦要求硬度≧55,灰分≦4000PPm,硫含量≦0.2%。改制煤沥青要求软化点115±5,结焦值≧58%,灰分≦2000PPm。浸渍煤沥青要求软化点为85-90,结焦值≧45%。

其生产方法具体为:

1、沥青焦首先由磨粉机破碎到5-15微米,进入料仓备用。然后按照配方比例称量,按照比例加入沥青焦、炭黑,一起倒入混捏设备锅内搅拌,干混搅拌90分钟后,温度保持100-120℃。之后加入一定配比的液体煤沥青180-200℃搅拌。三种原材料一起搅拌120分钟后,温度达到200-210℃出料,混好的糊料直接进入轧片机器,片厚2mm。凉料以后进入料片料仓备用。

2、料片再次进入磨粉机,磨成35-40微米的粉,料粉运输到压机前,按照需要的体积密度称量重量,一般压制成型体积密度1.40-1.50之间。压粉倒入磨具以后加压成型,成型好的生坯等待备用。

3、把生坯装入坩埚内,周边用焦末密实填充,然后放入环式炉内进行焙烧,一般一次焙烧从装炉到出炉冷却需要90天,升温曲线不低于700小时。焙烧结束产品倒出来清理表面。检测体积密度、电阻率、外观等,合格品称为一焙焙烧品。

4、合格的一焙焙烧品在运输到浸渍车间,装入框内,放入预热罐内预热,预热罐达到160-250℃,保存5小时,然后放入高压浸渍罐内,抽真空,然后输入浸渍煤沥青,加压压力≧25MPa。7-12小时后,泄压并排出剩余浸渍煤沥青,出罐后的制品称为浸渍品。

5、浸渍品在装入固定的框内,再次放入环式炉内密闭焙烧,时间75天左右,升温曲线不低于640小时。焙烧结束产品倒出来清理表面,检测体积密度、电阻率、外观等,合格品称为二焙焙烧品。

6、根据性能指标的需要,可重复上述步骤4和5,也即浸渍、焙烧工序,反复需要二次-三次,获得的合格品称为多焙焙烧品(二焙焙烧品、三焙焙烧品)。

7、石墨化装炉:首先制定装炉计划、规划装炉方案,把多焙焙烧品按照装炉方案整齐摆放在石墨化炉内,制品中间用电阻料填充,周边用保温料密实填充。

8、石墨化送电:装好的炉连接到变压器上,进行电化热处理,按照一定升温曲线一般需要150-240小时,温度达到2500℃以上。热处理结束以后冷却,一般装炉到出炉时间需要30-45天。产品出炉后清理外观。

9、产品销售前,根据性能指标,逐块进行检查称重、检查外观缺陷、检查外观尺寸、计算体积密度、电阻率、粘贴合格证等。

本产品优点在于无毒无害,原材料成本低,原材料运输采购方便、资源广泛,具有高强度、高密度、高耐磨,耐腐蚀性能好,一般只与强酸、强碱反应,弱酸弱碱不反应,可以做环保污水处理泵、密封材料等。本产品柔韧性好、润滑性好、便于机器加工,可以根据做精雕磨具等。目前将逐渐代替铜在EDM市场。本产品导热性好,膨胀系数小,在1200℃以上的高温下抗折、抗压性能比常温高2-3倍,可广泛用于航空航天设备。

本产品抗压强度≥90Mpa,抗折强度≧50MPa,肖氏硬度≧60HSD,体积密度1.75-1.90g/cm3之间、电阻率在11-15μΩ/m之间、热导率在80-110W/m.k之间,膨胀系数从室温-600℃,为(3.8-5.8)*10-6/℃。

本产品性能特别之处就是比普通人造石墨抗压、抗折、硬度高。主要应用于压铸磨具、电火花加工。跟现有的人造石墨不同,现有原始生产的人造石墨颗粒度粗一般12-15微米之间,生产周期长达8-12个月,生产成本高、流动资金大。本石墨粒度一般在4-10微米之间,生产周期仅需4-7个月。

对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

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