炭和石墨制品的焙烧与石墨化
(1)焙烧除沥青焦及铸造焦、冶金焦、针状焦以外,其他炭素原料(石油焦、无烟煤等)都要经过1250~13500℃焙烧,以降低原料的挥发分(<0.5%),提高其密度和强度,减少制品的收缩,提高其导电性能(以粉末比电阻表示),除掉原料中的水分(<0.3%),减少氧、氮、硫杂原子,以利于石墨化。
(2)石墨化焙烧后的炭素制品,碳原子主要是两维有序排列,没有达到三维有序排列的程度,仍为所谓乱层结构,要使其变为石墨,应使其晶粒的直径La长大到0.1μm以上,这只有使碳原子作进一步的规则排列才能达到。因此,通过2200~3000℃的高温处理,使乱层结构的碳由二维有序排列转变为三维有序排列,就叫作石墨化。
石墨化的目的和作用在于:
1)提高材料导电性和导热性。产品经过石墨化后其比电阻显著降低,依原材料石墨化难易的不同和石墨化温度的高低,降低幅度在5:1以内;导热性也有显著提高。
2)提高材料的热的和化学的稳定性,如抗氧化性、抗腐蚀性、降低热膨胀系数等。
3)排除杂质,提高纯度。在石墨化温度(2200~2300℃)下,材料中所含杂质大部分气化而逸出。一般的石墨化可降低灰分70%,通氯石墨化可将绝大部分灰分驱除,得到高纯石墨。
4)提高材料的抗磨性能。乱层结构的碳转化为石墨后就具有润滑性,其抗磨性能显著提高。
5)降低硬度,便于作精密的机械加工。但是,石墨化也带来某些副作用,主要是材料的机械强度降低,气孔率增加。
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