【康沃真空網】石墨作為一種十分常見的多孔碳材料,在工業生產領域有著廣泛的應用。石墨和石墨烯、碳60、碳納米管、金剛石等一樣,都稱為碳的同素異形體,都是碳元素的單質。
▲ 石墨為灰黑色不透明固體
是一種混合晶體,密度2.09至2.33g/cm3
熔點3652℃,沸點4827℃
由于石墨特殊的片狀結構,在常溫下具有穩定的化學性質和耐酸、堿及有機物腐蝕,良好的導電導熱性、潤滑性和耐高溫性能,被廣泛應用在化工、光伏、半導體、電子、航天、核工業等行業。其應用領域主要分為以下方面:
作耐火材料:石墨及其制品具有耐高溫、高強度的性質,在冶金工業中主要用來制造石墨坩堝,在煉鋼中常用石墨作鋼錠之保護劑,冶金爐的內襯。
作導電材料:在電氣工業上用作制造電極、電刷、碳棒、碳管、水銀正流器的正極,石墨墊圈、電話零件,電視機顯像管的涂層等。
作潤滑材料:石墨在機械工業中常作為潤滑劑。潤滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用,而石墨材料可以在200~2000℃溫度中在很高的滑動速度下,不用潤滑油工作。許多輸送腐蝕介質的設備,廣泛采用石墨材料制成活塞杯,密封圈和軸承,它們運轉時勿需加入潤滑油。石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管)時的良好的潤滑劑。
石墨具有良好的化學穩定性。經過加工的石墨,具有耐腐蝕、導熱性好,滲透率低等特點,就大量用于制作熱交換器,反應槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵設備。廣泛應用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產、合成纖維、造紙等工業部門,可節省大量的金屬材料。
由于石墨材料本身的多孔結構,會影響其機械強度和耐腐蝕、耐氧化等性能,所以我們在生產過程中都會通過浸漬工藝來制備不透性石墨材料。
▲ 將浸漬劑在一定的壓力下浸漬到石墨的氣孔中
改善石墨的氣孔結構,優化其強度和理化性能
圖片來源:阿特拉斯科普柯真空技術
常用的浸漬劑有合成酚醛樹脂、呋喃樹脂、四氟乳液、水玻璃、瀝青等。在浸漬過程中,真空環境有助于形成更小更均勻的氣孔,從而提高石墨的強度。
石墨的制備不僅僅浸漬需要真空技術,壓制成型環節中真空也是必不可少的。在對石墨進行加工生產時,通常需要對石墨進行壓制,從而使石墨成型后進行后續加工工序。為了使石墨可以更好的成型,在對石墨壓制時空間需保持一定的真空度,可以將石墨物料加入模具中,然后通過壓板對模具中的石墨進行壓制成型。
另外,因為石墨為微米級粉末材料,粉末粒徑極細,在生產制造當中很容易起灰,從而造成了極其惡劣的生產環境,物料的周轉也變得非常困難。傳統的運輸方式已達不到大規模生產的要求,這種粉塵輸送就需要真空上料機的幫忙。
▲ 真空上料機結構示意圖
采用真空負壓輸送的原理,占用空間小,并且輸送過程中采取管道輸送,沒有粉塵的外泄。真空輸送,讓負極材料的生產實現了自動化、無塵化,提高石墨材料的生產效率,并降低企業成本。
而在材料的應用中,石墨也經常與真空相互協作。比如在真空爐上獲得日益廣泛應用的真空爐石墨制品。它不僅可以用來制造真空爐的發熱元件、隔熱屏,還可以制造諸如支架、料盤、導軌、螺栓、軸承、風扇葉片等受力結構零件。
石墨在真空爐上的應用,大大簡化了真空爐的設計制造,減少了像鎢、鉬、鉭、不銹鋼等金屬的消耗,降低了成本,提高了真空爐的某些性能和擴大了真空爐的使用范圍。