二次粉料配料制備高強高密石墨材料的實驗

二次粉料配料制備高強高密石墨材料的實驗

二次粉料配料制備高強高密石墨材料的實驗


采用煅后瀝青焦細粉、生石油焦細粉為原料,改質煤瀝青和酚醛樹脂為黏結劑,按一定的配比分別制成煅后瀝青焦-改質煤瀝青二次粉料、生石油焦-改質煤瀝青二次粉料及生石油焦-酚醛樹脂二次粉料。再把這3種二次粉料按特定的配方制得 二次粉料配料,經過成型、一次焙燒、石墨化制備出高強高密石墨材料,相關石墨電極產品信息。 對性能極好的制品斷面進行SEM微觀形貌分析,并對生石油焦-改質煤瀝青二次粉料進行熱分析。得出制品經過一次焙燒和石墨化后其性能超過了公司模壓成型三焙化制品的性能。利用該方法生產特種石墨能為公司縮短生產周期,減少生產成本

高強高密石墨材料是特種石墨材料的一種,一般而言,人造石墨的抗壓強度≥60 MPa, 抗折強度≥325 MPa,體積密度≥1.70 g/cm3, 就可以認為是高強高密石墨。由于它的高溫機械強度好、抗 氧 化性能和抗熱震性好,已應用在火箭技術上,如火箭的噴咀、燃燒室、尾舵、鼻錐等;機械制造加工模具電火花加工,金屬連續鑄造結晶器等。

湖南大學的陳蔚然探索出了一套制造高強高密石墨的工藝方法:選擇低膨脹系數的石油焦并用兩步煅燒以保證其低熱膨脹,再用微粒干料與煤瀝青黏合,經過等靜壓成型和高壓焙燒,以及高壓浸漬、焙燒后得到的樣品的體積密度達到了 1.9~2.0制成功了超高密度炭材料,其密度達到了 2.0 g/cm3, 抗折強度達到了100 MPa以上,該方法主要對瀝青系原料進行兩步特殊處理以提高其石墨化程度,再經過一次熔融燒成和二次燒成(石墨化)制成,它不需要添加瀝青作黏結劑,其原理和粉末冶金一樣直接通過熔融燒結原料的方法來制備的。它的導熱性能好,耐磨性和自潤性好,耐腐蝕性強, 易于進行切削加工。

J.Schmidt等用高強高密石墨材料制作汽車引擎上的活塞件。選用平均粒徑為8μm的中間相炭微球為原料,通過100 MPa的冷模壓成型后,再在氮氣環境中燒結到1 000℃,而后通過2 500℃石墨化處理得到石墨制品, 其抗折強度達到了102 MPa, 體積密度為1.93 g/cm3,熱導率為105 W/(m·K), 開氣孔率為10%Yong Gang Wang等利用中間相炭微球為基本原料,炭黑為添加劑,經過特定的工藝處理,制備出來的炭材料的抗壓強度為420 MPa,體 積密度為1.71 g/cm3。通過對比實驗還得出:在一定范圍內隨著炭黑量的增加,其炭材料的強度和體積 密度也增加。

本文通過特定的工藝路線制備出二次粉料,再通過一定的配方配制成二次粉料配料,經過成型、焙燒、石墨化等工藝制備出高強高密石墨材料。


1 實驗

1.1 原料及性能

實驗主要用煅后瀝青焦細粉(D50在19 μm以 下),生石油焦細粉(D50在15 μm以下),黏結劑分別為改質煤瀝青和酚醛樹脂,其性能見表1、表2和表3。

表1原料的主要性能指標.png表2改質煤瀝青的主要性能指標.png表3酚醛樹脂的主要性能指標.png

1.2工藝流程

二次粉料的工藝流程如圖1所示。

圖1二次粉料的工藝流程圖.png

在制備二次粉料的過程中,煅后瀝青焦細粉和改質瀝青黏結劑按照一定的配比混捏,然后經過軋片和二次磨粉后得到二次粉料細粉(-200目細粉純度95%~99% )。制備以酚醛樹脂為黏結劑的二次粉料時,先用酒精把固體狀的酚醛樹脂充足溶解,再與原料混勻,混勻后烘干磨成二次粉料細粉(-200 目細粉純度93%~97%)。

二次粉料配料制備高強高密石墨材料的工藝路線如圖2所示。

圖2二次粉料配料制備高強高密石墨材料的工藝路線圖.png

1.3配方和工藝參數的選定

本實驗按照一定的配方制備出煅后瀝青焦-改質煤瀝青二次粉料、 生石油焦-改質煤瀝青二次粉料和生石油焦-酚醛樹脂二次粉料, 再通過特定的配比配制出煅后瀝青焦-改質煤瀝青與生石油焦-改質煤瀝青的二次粉料配料其編號為配方組A, 煅后瀝青焦-改質煤瀝青與生石油焦-酚醛樹脂的二次粉料配料其編號為配方組B。配方組A和配方組 B如表4。

表4配方組A和B.png

實驗采用6.3 MN壓機模壓成型,所壓實驗品的規格為310 mm×210 mm×120 mm,壓力保持在 100 MPa,保壓時間1 min; 再通過一次焙燒、石墨化制備出高強高密石墨材料 聯系我們獲得更多技術咨詢。

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