石墨制造工艺

石墨的生产过程包括两类：天然石墨和人造合成石墨。其生产过程有几个重要步骤，以确保其质量，这关系到石墨材料在工业中的应用。在本博客中，我们将带您了解石墨制造的整个过程。

什么是石墨？

石墨是天然碳。呈黑色，如丝般柔滑。铅笔、电池和润滑剂中都含有石墨。石墨材料具有最高的导电性和导热性。它在高温下也很稳定，因此在工业中的应用更为广泛。

我们有两种方法获得石墨。可以从地球上的矿山开采，也可以人工合成。

天然石墨经过开采、研磨和加工，结构致密。其中，鳞片石墨具有耐高温和导电性好的特点。其特性取决于石墨的来源和加工方式。

合成石墨的生产过程质量更高、更均匀、更灵活。原材料要经过多道工序才能生产出最终产品。这个过程需要很多步骤，但最终结果确实是高质量的。合成石墨可按规格生产，因此可用于特定的关键应用领域，如电池和电子产品。

原材料：石墨制造工艺 您需要什么

首先是原材料。例如，您需要碳材料，如 石油焦针状焦或沥青焦。这些都是重要的原材料，因为它们是高含碳量的来源，基本上是石墨的基本元素。石油焦来自炼油，而针状焦是用于石墨电极生产的优质产品。

然后将这些焦炭烘烤，并与粘合剂结合。粘合剂使颗粒之间相互连接，从而产生凝聚力。常见的粘合剂是煤焦油沥青或石油沥青，它们能使产品坚韧耐用。根据石墨产品的最终用途，可能还需要硅或铁等添加剂。所有这些材料都是获得最终石墨产品的必要条件，并影响着石墨特性的形成。

步骤 1：混合和加工石墨原料

第一步是混合原材料。焦炭粉被碾压得非常细，这样粘合剂就能非常均匀地与焦炭混合。然后在高温下将细焦粉与粘结剂混合。粘合剂会将它们粘在一起，包裹住每一粒焦炭，确保它们粘在一起。这样就避免了各成分的异质混合，生产出易于成型的成分。

混合等级也是另一个方面。在这种情况下，混合物不均匀会导致加工产品出现一些薄弱环节。必须仔细控制温度和时间，以确保粘合剂分布均匀。这种组合对产品的形状至关重要，会影响石墨的密度、孔隙率和强度。

步骤 2：成型

成型：

将泥浆倒入模具中并压缩。这种技术通常适用于制造简单的固体形状（块、盘等）。模塑技术非常适合大批量生产，因为在这种情况下，你需要重复制造同样的东西。

挤压：

材料通过模具挤压成长条、管状或其他细长形状。以石墨电极为例，如果需要截面一致，则采用挤压法。这种方法可以连续不断地制造石墨，适用于需要获得特殊形状的物体。

等静压

这种工艺可以利用四周均等的压力，在没有内应力的情况下制造出更复杂的形状。它用于生产具有均匀特性的特定致密石墨。当最终产品需要抵抗高压或生产复杂精密的形状时，通常采用等静压法进行压实。

步骤 3：烘烤产品

成型后的产品需要经过烘烤，以去除水分和定型。这个过程被称为烘烤或碳化。这就好比把成型产品放入烘烤炉中，在高温下（通常为 1000 至 1200 摄氏度），产品会在热解释放过程中发生脱水作用。

当沉淀物又大又厚时，烘烤可能需要数周时间。要把它连接到一个能缓慢升温的装置上，以防裂开或损坏。一旦混合物被烘烤，材料就会变干，并硬化到所需的硬度和密度。这是制造过程中最重要的工序之一，因为它对产品的强度、密度和孔隙率的形成起着关键作用。一旦烘烤完成，它就成为 "碳化材料 "或 "碳人工制品"。

步骤 4：浸渍

随后的步骤是浸渍，以提高碳化产品的质量。浸渍--用另一种物质填充烘焙产品的孔隙，以增加其密度和强度。

沥青浸渍：

用沥青填充碳化材料的孔隙。通过浸渍沥青，可以提高产品的密度和机械强度。这样做的最终效果是减少材料的孔隙率，从而使产品不仅更耐用，而且更耐磨。

树脂浸渍

在树脂浸渍法中，产品已被合成树脂浸渍。这种方法用于获得具有良好电绝缘性能的产品，或需要更高的耐特定化学品性能的产品。树脂浸渍还能使石墨更坚固、更有韧性。

金属浸渍：

在某些情况下，铜或银等金属也可用于浸渍。金属浸渍可提高导电性和导热性。因此，它被用于需要高导电性材料的唯一应用领域，如某些电气元件。

浸渍后，产品通常还要再烘烤一次，以固化浸渍材料。第二个烘烤步骤还有助于浸渍物质更好地附着在碳化材料上，从而使产品更坚固耐用。

步骤 5：石墨化

第五步是石墨化。在石墨化过程中，制造商将碳化产品放在电阻炉中加热，温度极高，通常超过 3000 ℃。通过改变碳的原子结构，希望将其转化为石墨。在这种高温下，原子重新排列成晶体结构，即碳原子层，这就是石墨。

高温还能杀死任何残留杂质，使产品具有高纯度。 石墨化 在这一过程中，石墨被赋予了低润滑性、高导电性和高耐热性等不同特性。因此，与碳化材料相比，实现的产品是一种更坚固、更稳定的材料，可用于要求极高的工程应用领域。

步骤 6：机加工

石墨的最终形状和尺寸是在石墨化之后加工出来的。石墨几乎比任何其他工业原料都要软，因此很容易加工。您得到的产品可能需要按照某些尺寸和要求进行切割、钻孔或铣削。

必须对电弧炉中使用的石墨电极进行高精度加工，才能保证其良好的适用性。根据应用，我们还可以在加工过程中生产定制的形状和设计。许多石墨零件可能无法进行机加工，可能需要螺纹、孔或其他精密加工，这就需要熟练的操作人员和专用设备。

质量控制：检查产品

加工完成后进行检验。质量控制是合成石墨生产过程中的必备条件，因为必须获得关键的规格要求。制造商必须完成每批材料的密度、强度、孔隙率、导电性和其他规格的测试。

它们还要经过目视检查，以寻找缺陷，包括裂缝、表面不平或瑕疵。使用特殊的设备来测量材料的导电性和导热性。 石墨烯.这些测试用于证明产品满足了从工业角度衡量的期望值，并符合目标客户的需求和愿望。有质量保证的生产可确保质量的一致性，从而成功地防止有缺陷的产品流入市场。

纯化：高纯度可选

半导体或电子行业等特殊应用有时需要超纯石墨。在这种情况下，需要使用额外的提纯步骤来消除杂质。在提纯过程中，制造商一般会进行化学处理或高温热处理。

化学提纯使用酸或其他化学制剂溶解不纯成分。另一方面，在高温热处理中，石墨在高温下加热，杂质会蒸发（固体）。高纯石墨，确切地说是纯化石墨，应用于核反应堆、电池和一些航空航天部件。它的正式名称是纯化石墨或高纯度石墨。

回收废石墨

石墨是一种珍贵材料，回收利用是生产石墨的关键方法。制造商可以收集、回收和利用石墨废料。如果制造商将回收的石墨粉碎成细粉，并将其添加到原料混合物中，就可以生产出新的石墨产品或碳产品。

石墨回收在保护资源的同时也促进了可持续发展。同时，由于加工回收石墨的成本低于提取和加工新鲜原材料的成本，因此可以降低成本。许多行业都在使用回收石墨，以减少对环境的影响，提高可持续性。

人造石墨的主要应用

石墨电极：用于电弧炉，熔炼废金属。它们一直是 炼钢 和其他金属提炼部门。

石墨用作负极材料：石墨是目前唯一可用于锂离子电池的负极材料。其强大的导电性能使其成为一种适合储存能量的材料。

可膨胀石墨：这类石墨瓦具有阻燃作用。可膨胀石墨在受热时会膨胀，形成隔热层，有效防止火势蔓延。

润滑剂和密封件：石墨的润滑特性使其成为润滑剂的理想材料。它可以防止机械的摩擦和磨损，有助于延长设备的使用寿命。

耐火材料：高温应用领域，如耐火砖和坩埚，由稳定的石墨制成。

电子/半导体：人们通常将高纯度石墨用于制造需要稳定导电性和热稳定性的电子元件和半导体。

结论

石墨是一种耗时且复杂的工艺，需要经过多个阶段才能获得所需的质量--石墨质量由原材料混合、石墨化和机械加工决定。

通过质量控制、可选提纯和回收废石墨，提高了石墨生产效率和可持续性。其生产可确保为工业、电子或高纯度用途提供均匀、稳定的石墨产品。金山公司是中国领先的石墨制造公司之一，欢迎您随时与我们联系。