特種石墨按主要用途分類
特種石墨按主要用途分類
電火花加工用特種石墨
電火花加工是機(jī)械制造工業(yè)中的一種新型加工工藝，電火花加工可以對(duì)許多硬度較大的金屬進(jìn)行加工，并可加工形狀復(fù)雜、精度要求較高的零部件，作為陽(yáng)極的工具電極可以使用銅質(zhì)材料，也可使用石墨材料。用作電火花加工的工具電極的石墨材料必須具備下列條件： [1]
（1）結(jié)構(gòu)致密、組織均勻，不應(yīng)當(dāng)有粗顆粒料和大的氣孔；
（2）有較高的機(jī)械強(qiáng)度，又有良好的加工性能，能加工出復(fù)雜的形狀或銳角、薄片狀；
（3）石墨質(zhì)工具電極，在電火花加工過程中有一定損耗，這種損耗應(yīng)盡可能低；
（4）放電特性穩(wěn)定，加工速度較快。因此電火花加工用石墨一般都采用細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)石墨或特細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)石墨，在物理性能上最好是各向同性。所以當(dāng)前中國(guó)電火花加工石墨材料市場(chǎng)上用得較多的是細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)的各向同性石墨。
2005年國(guó)內(nèi)需要電火花加工石墨估計(jì)為4000T，其中使用高檔石墨約占25%，使用中低檔石墨約占75%。今后可能以10%的年增漲幅度上升。使用進(jìn)口高檔石墨（主要是等靜壓成型的各向同性石墨）約占全部用量10%。國(guó)外電火花加工用各向同性石墨的品種較多，可分別用于粗加工、半精加工、精加工、精細(xì)加工、超精細(xì)加工和精密加工（線切割等模具的加工）。
模具石墨
機(jī)械工業(yè)中的鑄造行業(yè)大量使用石墨材料作為加壓鑄造、離心鑄造、超硬合金的熱擠壓等加工的模具，大到火車車輪，小到精密零件都可以使用石墨模具。石墨模具可多次重復(fù)使用，脫模后的鑄件具有較高的光潔度，有的無需進(jìn)一步加工即可使用。用作鑄造模具的石墨材料應(yīng)該是質(zhì)地致密、熱膨脹系數(shù)較低、抗氧化性能較好的石墨，用于鑄造尺寸較大的鑄件的石墨可以用較粗的粒度組成，而用于鑄造小型精密零件的石墨必須使用細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)的石墨。中國(guó)用于制造模具的石墨數(shù)量較大，2005 年連續(xù)鑄造用石墨約1500t、燒結(jié)模用石墨估計(jì)需要4000t。表4為吉炭集團(tuán)上海炭素廠生產(chǎn)的細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)石墨的規(guī)格和技術(shù)性能。
在模具石墨中以金屬連續(xù)鑄造石墨的質(zhì)量要求最嚴(yán)，要求其熱導(dǎo)率高，熱穩(wěn)定性和耐熱沖擊性好，潤(rùn)滑性好，不與熔融金屬浸潤(rùn)，不與鑄造金屬反應(yīng)，容易加工成尺寸精確的模具。連續(xù)鑄造石墨的特性一般如下：體積密度1.7-1.9g/cm，抗折強(qiáng)度30-40MPa，抗拉強(qiáng)度20-30MPa，熱導(dǎo)率100 < 130 W/(m · K)。
縱形角板為 1260 mm X 200 mm X 280 mm ;橫形板材為1000 mm X 70 mm X 240 mm ;鑄造 速度根據(jù)鑄板的尺寸不同而異，取值范圍為0. 7 ~4 m/min。冷模壓細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)石墨或等靜壓成型的細(xì) 顆粒結(jié)構(gòu)石墨都可以加工成金屬連續(xù)鑄造用石墨件。
高純石墨
高純石墨一般指含碳量在99. 99%以上的石 墨，在組織結(jié)構(gòu)上可分為粗顆粒結(jié)構(gòu)、細(xì)顆粒結(jié)構(gòu) 和超細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)三類，高純石墨大量用于直拉單晶 硅爐中。集成電路的基礎(chǔ)材料主要是硅單晶芯片， 當(dāng)前硅單晶的成長(zhǎng)工藝主要采用直拉（CZ)法，其他 方法還有磁場(chǎng)直拉法（MCZ)、區(qū)域（FZ)法以及雙坩堝拉晶法，全球電子工業(yè)用直拉單晶硅約占單晶硅 總用量的80% ,直拉單晶硅爐中的石墨件是消耗品，采用高純石墨材料加工成直拉單晶硅爐的加熱系統(tǒng)。2005年中國(guó)需要直拉硅單晶爐用 石墨約800 t。 [1]
高純石墨另一重要用途是加工成各類坩堝，用 于生產(chǎn)貴金屬、稀有金屬或高純金屬、非金屬材料。光 譜分析用石墨電極也是一種高純石墨，可用于除碳素以外的所有元素的光譜化學(xué)分析,光譜分析用石墨 電極用擠壓方法成型。成品的雜質(zhì)元素含量應(yīng)不大于6*10在光譜分析中制備標(biāo)準(zhǔn)樣品和用化學(xué)方法捕集雜質(zhì)時(shí)需用光譜純炭粉或光譜純石墨粉，這兩種 高純材料對(duì)雜質(zhì)含量的要求都是在6 *10；在某些 用途方面，需要含碳量達(dá)到99.9995%,總灰分含量 小于5 *10。高純石墨的成型方法有擠壓成型、模壓 成型及等靜壓成型三種。表9為中國(guó)生產(chǎn)的高純石 墨產(chǎn)品理化性能指標(biāo)舉例，表10為中國(guó)光譜分析 用高純石墨電極產(chǎn)品理化性能舉例。
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