흑연 제조 공정

흑연의 제조 공정에는 천연 흑연과 인공 합성 흑연의 두 가지 유형이 있습니다. 흑연의 생산 공정에는 품질을 보장하기 위한 몇 가지 중요한 단계가 있으며, 이는 산업에서 흑연 소재의 적용과 관련이 있습니다. 이 블로그에서는 흑연 제조의 전체 과정을 소개합니다.

흑연이란 무엇인가요?

흑연은 천연 탄소입니다. 검은색이며 매끄럽고 미끄럽습니다. 연필, 배터리, 윤활유에 사용됩니다. 전기 및 열 전도율이 가장 높은 흑연 소재입니다. 또한 고온에서도 안정적이어서 산업 분야에서 널리 사용됩니다.

흑연을 얻는 방법에는 두 가지가 있습니다. 지구상의 광산에서 추출하거나 합성으로 생산할 수 있습니다.

천연 흑연은 채굴, 분쇄, 가공을 거쳐 조밀한 구조로 만들어집니다. 그 중 플레이크 흑연은 고온 저항성과 우수한 전도성이라는 특성을 가지고 있습니다. 그 특성은 공급처와 가공 방법에 따라 달라집니다.

합성 흑연의 생산 공정은 더 높은 품질, 더 균일하고 더 유연합니다. 원재료는 최종 제품을 생산하기 위해 여러 단계로 가공됩니다. 이 과정에는 많은 단계가 필요하지만 최종 결과는 실제로 품질입니다. 합성 흑연은 규격에 맞게 제조할 수 있으므로 배터리 및 전자제품과 같은 특정 중요 애플리케이션에 사용됩니다.

원자재: 흑연 제조 공정 필요한 것

이는 원자재에서 시작됩니다. 예를 들어 다음과 같은 탄소 소재가 필요합니다. 석유 코크스니들 코크스 또는 피치 코크스입니다. 이들은 흑연의 기본 원소인 탄소 함량이 높은 원료이기 때문에 매우 중요한 원료입니다. 석유 코크스는 석유 정제 과정에서 추출되며 니들 코크스는 흑연 전극 생산에 사용되는 프리미엄 제품입니다.

그런 다음 이 코크스를 구운 후 바인더와 결합합니다. 바인더는 입자 사이를 연결하여 응집력을 높이는 역할을 합니다. 일반적인 바인더는 콜타르 피치 또는 석유 피치로, 견고하고 내구성이 뛰어난 제품을 만듭니다. 흑연 제품의 최종 용도에 따라 실리카나 철과 같은 첨가제가 필요할 수도 있습니다. 모든 재료는 최종 제품인 흑연에 도달하는 데 필요하며 특성이 설정되는 방식에 영향을 미칩니다.

1단계: 원재료 혼합

첫 번째 단계에서는 원료를 혼합합니다. 코크스 분말은 매우 미세하게 분쇄되어 바인더가 코크스와 매우 고르게 섞일 수 있습니다. 그런 다음 미세한 코크스 분말을 고온에서 바인더와 혼합합니다. 바인더는 모든 코크스 입자를 코팅하고 접착력을 유지하면서 모든 것을 하나로 묶어줍니다. 이렇게 하면 구성 요소의 이질적인 혼합을 방지하고 쉽게 성형 가능한 구성 요소를 생성할 수 있습니다.

혼합 등급도 또 다른 측면입니다. 이 경우 혼합물이 균질하지 않으면 공정 제품에서 약점이 발생할 수 있습니다. 바인더가 고르게 분포되도록 온도와 타이밍을 세심하게 제어해야 합니다. 이 조합은 흑연의 밀도, 다공성 및 강도에 영향을 미치는 제품 모양에 필수적인 요소입니다.

2단계: 모양 만들기

몰딩:

슬러리를 몰드에 붓고 압축합니다. 이 기술은 블록, 원반 등 단순한 솔리드 형상을 만드는 데 적합합니다. 몰딩은 같은 것을 반복해서 만들어야 하는 대량 생산에 적합합니다.

압출:

재료는 다이를 통해 압출되어 긴 막대, 튜브 또는 기타 길쭉한 모양을 만듭니다. 예를 들어 흑연 전극의 경우 일관된 단면이 요구되는 경우 압출을 사용합니다. 흑연의 일정한 제조 공정을 연속적으로 구축할 수 있으며 독특한 형상을 얻어야 하는 물체에 적합합니다.

등방성 프레싱:

이 공정을 통해 사방에 균일한 압력을 가해 내부 응력 없이 더 복잡한 모양을 만들 수 있습니다. 균일한 특성을 가진 특정 고밀도 흑연을 생산하는 데 사용됩니다. 최종 제품이 고압에 견뎌야 하거나 복잡하고 정밀한 모양을 생산해야 하는 경우, 일반적으로 등방성 압착을 사용하여 압축을 수행합니다.

3단계: 제품 굽기

성형 후 수분을 제거하고 제품을 굳히려면 구워야 합니다. 이 과정을 베이킹 또는 탄화라고 합니다. 성형된 제품을 베이킹 오븐에 넣으면 일반적으로 약 1,000~1,200°C의 고온으로 가열되고 열분해가 일어나면서 드루킹 작용이 일어납니다.

강수량이 많고 두꺼우면 굽는 데 몇 주가 걸릴 수 있습니다. 재료가 깨지거나 손상되지 않도록 천천히 온도를 올리는 무언가에 연결합니다. 혼합물이 구워지면 재료가 건조되고 필요한 경도와 밀도로 굳어집니다. 이는 제품의 강도, 밀도 및 다공성을 형성하는 데 핵심적인 역할을 하므로 제조 공정에서 가장 중요한 공정 중 하나입니다. 일단 구워지면 "탄화 물질" 또는 "탄소 인공물"이라고 합니다.

4단계: 함침

다음 단계는 탄화 제품의 품질을 향상시키기 위한 함침입니다. 함침 - 구운 제품의 기공을 다른 물질로 채우는 것.밀도와 강도를 높이기 위해 사용됩니다.

아스팔트 함침:

탄화된 재료의 기공을 아스팔트로 채우는 것입니다. 아스팔트 함침으로 제품의 밀도와 기계적 강도가 향상됩니다. 이는 또한 재료의 다공성을 감소시키는 궁극적인 효과를 가져와 제품의 내구성뿐만 아니라 내마모성도 향상됩니다.

레진 함침:

이 제품은 수지 함침에 합성 수지가 함침되었습니다. 이 방법은 전기 절연 특성이 우수하거나 특정 화학 물질에 대한 높은 내성이 필요한 제품을 얻을 때 사용됩니다. 또한 레진 함침은 흑연을 더 강하고 탄력 있게 만듭니다.

금속 함침:

경우에 따라 구리나 은과 같은 금속도 함침에 사용됩니다. 금속 함침은 전기 및 열 전도성을 높입니다. 예를 들어, 일부 전기 부품과 같이 전도성이 높은 소재가 필요한 경우에만 사용됩니다.

함침이 완료된 제품은 일반적으로 함침 물질을 경화시키기 위해 한 번 더 구워집니다. 이 두 번째 베이킹 단계는 함침 물질이 탄화 소재에 더 잘 밀착되도록 도와주어 더 강하고 내구성이 뛰어난 제품을 만드는 데 도움이 됩니다.

5단계: 그래피라이제이션

다섯 번째 단계는 흑연화입니다. 흑연화에서 제조업체는 일반적으로 3000°C 이상의 매우 높은 온도에서 저항로에서 탄화된 제품을 가열합니다. 탄소의 원자 구조를 변경하여 흑연으로 만드는 것이 목표입니다. 이러한 고온에서 원자는 흑연을 정의하는 탄소 원자 층이라고 하는 결정 구조로 재배열됩니다.

또한 고온으로 잔류 불순물을 제거하여 순도가 높은 제품을 만들 수 있습니다. 그래피타이제이션 은 흑연이 낮은 윤활성, 높은 전기 전도성, 높은 내열성 등의 다양한 특성을 갖도록 정의하는 중요한 공정입니다. 따라서 탄화 소재에 비해 훨씬 더 강하고 안정적인 소재로 구현된 제품은 매우 까다로운 엔지니어링 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.

6단계: 가공

흑연의 최종 모양과 크기는 흑연화 후 가공됩니다. 흑연은 다른 어떤 산업용 재료보다 부드럽기 때문에 가공하기 쉽습니다. 제품을 얻으려면 일부 치수와 요구 사항에 따라 절단, 드릴링 또는 밀링 작업이 필요할 수 있습니다.

전기 아크로에서 사용되는 흑연 전극은 고정밀 가공이 이루어져야 제대로 작동합니다. 또한 응용 분야에 따라 가공 과정에서 맞춤형 모양과 디자인을 생산할 수 있는 가능성도 제공합니다. 많은 흑연 부품은 가공이 불가능할 수 있으며 나사산, 보어 또는 기타 정밀 가공이 필요할 수 있으므로 숙련된 작업자와 특수 장비가 필요합니다.

품질 관리: 제품 확인

가공 후에는 검사가 이루어집니다. 합성 흑연 제조 공정에서는 중요한 사양을 충족해야 하므로 품질 관리가 필수입니다. 제조업체는 각 재료 배치에 대해 밀도, 강도, 다공성, 전도성 및 기타 사양에 대한 테스트를 완료해야 합니다.

또한 균열, 고르지 않은 표면 또는 결함 등의 결함을 찾기 위해 육안 검사를 거칩니다. 특수 장비를 사용하여 전도도 및 열전도도를 측정합니다. 그래핀. 이러한 테스트는 제품이 산업적 관점에서 측정된 기대치를 충족하고 타겟 고객의 요구와 욕구를 충족한다는 것을 증명하는 데 사용됩니다. 품질 보증을 받은 제조는 품질의 일관성을 보장하며, 이는 결함이 있는 제품이 시장에 판매되는 것을 방지하는 데 성공합니다.

정화: 고순도를 위한 옵션

반도체나 전자 산업과 같은 특수 응용 분야에서는 초순도 흑연이 필요할 때가 있습니다. 이 경우 불순물을 제거하기 위해 추가 정제 단계가 사용됩니다. 정제 공정과 관련하여 제조업체는 일반적으로 화학 처리 또는 고온 열처리를 수행합니다.

화학적 정제는 불순물 용액에 산 또는 기타 화학 약품을 사용합니다. 반면 고온 열처리에서는 흑연을 고온으로 가열하여 불순물이 증발(고체화)할 수 있도록 합니다. 고순도 흑연, 정확히 정제된 흑연은 원자로, 배터리 및 일부 항공 우주 부품과 같은 응용 분야에 사용됩니다. 공식 명칭은 정제 흑연 또는 고순도 흑연입니다.

폐흑연 재활용

흑연은 귀중한 소재이며 재활용은 흑연 생산의 핵심 방법입니다. 제조업체는 흑연 스크랩을 수집, 재활용 및 활용할 수 있습니다. 제조업체가 재활용 흑연을 미세한 분말로 분쇄하여 원료 혼합물에 첨가하면 새로운 흑연 제품이나 탄소 제품을 생산할 수 있습니다.

흑연 재활용은 자원을 보존하면서 지속 가능성을 촉진합니다. 또한 재활용 흑연을 처리하는 것이 신선한 원료를 추출하고 가공하는 것보다 비용이 적게 들기 때문에 비용도 절감할 수 있습니다. 재활용 흑연은 환경에 미치는 영향을 줄이고 지속 가능성을 높이기 위해 많은 산업에서 사용됩니다.

제조 흑연의 주요 응용 분야

흑연 전극: 전기 아크 용광로에서 고철을 제련하는 데 사용됩니다. 흑연 전극은 항상 제강 및 기타 금속 정제 분야.

음극 재료로 사용되는 흑연: 흑연은 현재 리튬 이온 배터리에 사용할 수 있는 유일한 음극 소재입니다. 흑연은 전기 전도성이 뛰어나 에너지 저장에 적합한 소재입니다.

확장형 흑연: 이 유형의 흑연 타일은 난연성 역할을 합니다. 팽창성 흑연은 열을 가하면 팽창하여 단열층을 형성하여 화재가 확산되는 것을 효과적으로 방지합니다.

윤활유 및 씰: 흑연의 윤활 특성은 윤활유에 이상적입니다. 흑연은 기계의 마찰과 마모를 방지하여 장비의 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다.

내화 재료: 내화 벽돌이나 도가니와 같은 고온 애플리케이션은 안정적인 흑연으로 만들어집니다.

전자/반도체: 고순도 흑연은 안정적인 전도성과 열 안정성이 요구되는 전자 부품 및 반도체 제조에 주로 사용됩니다.

결론

흑연은 원하는 품질을 얻기 위해 여러 단계를 거쳐야 하는 시간이 오래 걸리고 복잡한 공정으로, 원료 혼합, 흑연화, 가공을 통해 흑연 품질이 결정됩니다.

흑연 제조 효율성과 지속 가능성은 품질 관리, 선택적 정제 및 스크랩 흑연의 재활용을 통해 향상됩니다. 이를 통해 산업, 전자 또는 고순도 용도의 균일하고 안정적인 흑연 제품을 제조할 수 있습니다. 진순은 중국의 선도적인 흑연 제조 회사 중 하나이며 언제든지 문의하실 수 있습니다.