人造石墨

廣義上，一切通過有機炭化再經過石墨化高溫處理得到的石墨材料均可稱為人造石墨，如炭纖維、熱解炭、泡沫石墨等。而狹義上的人造石墨通常指以雜質含量較低的炭質原料為骨料、煤瀝青等為粘結劑，經過配料、混捏、成型、炭化和石墨化等工序製得的塊狀固體材料，如石墨電極、等靜壓石墨等。

基本介紹

• 中文名：人造石墨
• 外文名：Artificial graphite
• 條件：高溫
• 所屬產業：工業
• 原料：粉狀的優質煅燒石油焦

製造方法

製造人造石墨的方法有很多種，常見的是，以主要原料是粉狀的優質煅燒石油焦，在其中加瀝青作為粘結劑，再加入少量其他輔料。各種原材料配合好以後，將其壓製成形，然後在2500～3000℃、非氧化性氣氛中處理，使之石墨化。

主要特點

晶體結構

天然石墨：晶體發育較為完善，鱗片石墨的石墨化程度更在98%以上，而天然微晶石墨的石墨化程度通常在93%以下。
人造石墨：晶體發育程度取決於原材料及熱處理溫度。一般來說，熱處理溫度越高，其石墨化程度也就越高。目前工業生產的人造石墨，其石墨化程度通常低於90%。

組織結構

天然鱗片石墨：是一種單晶，組織結構較簡單，僅存在結晶學上的缺陷（如點缺陷、位錯、層錯等），巨觀上表現出各向異性的特徵。天然微晶石墨的晶粒較小，晶粒之間雜亂排列且存在雜質脫除後的孔洞，巨觀上表現出各向同性。
人造石墨：可看作是一種多相材料，包括石油焦或瀝青焦等炭質顆粒轉化的石墨相、包覆在顆粒周圍的煤瀝青粘結劑轉化的石墨相、顆粒堆積或煤瀝青粘結劑經熱處理後形成的氣孔等。

物理形態

天然石墨：通常以粉體形態存在，可單獨使用，但通常與其它材料複合後使用。
人造石墨：形態較多，既有粉狀，也有纖維狀和塊狀，而狹義的人造石墨通常為塊狀，使用時需要加工成一定形狀。

理化性質

在理化性質方面，天然石墨與人造石墨既有共性，也存在性能上的差異。如天然石墨與人造石墨都是熱和電的良導體，但對於相同純度和粒度的石墨粉體來說，天然鱗片石墨的傳熱性能和導電性能最好、天然微晶石墨次之，人造石墨最低。石墨具有的較好的潤滑性和一定的可塑性，天然鱗片石墨的晶體發育較完善，摩擦係數較小，潤滑性最好，可塑性最高，而緻密結晶狀石墨和隱晶質石墨次之，人造石墨較差。

套用領域

在冶金工業中，天然鱗片石墨因抗氧化性較好可用於生產鎂碳磚和鋁碳磚等耐火材料。人造石墨可以作為煉鋼電極，而天然石墨製成的電極就難以用於使用條件較苛刻的煉鋼電爐。

在機械工業中，石墨材料通常用作耐磨和潤滑材料。天然鱗片石墨的潤滑性較好，常用作潤滑油的添加劑。輸送腐蝕介質的設備，廣泛採用人造石墨製成的活塞環、密封圈和軸承，工作時無需加入潤滑油。天然石墨與高分子樹脂複合材料也可用於上述領域，但耐磨性不如人造石墨。

在化學工業中，人造石墨具有耐腐蝕、導熱性好、滲透率低等特點。在化學工業中廣泛用於製作熱交換器、反應槽、吸收塔、過濾器等設備。天然石墨與高分子樹脂複合材料也可用於上述領域，但導熱性、耐腐蝕性不如人造石墨。

套用分類

石墨電極類

主要以石油焦、針狀焦為原料，煤瀝青作結合劑，經煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機加工而製成，是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對爐料進行加熱熔化的導體，根據其質量指標高低，可分為普通功率、高功率和超高功率。石墨電極包括：

（1）普通功率石墨電極。允許使用電流密度低於 17A/厘米2的石墨電極，主要用於煉鋼、煉矽、煉黃磷等的普通功率電爐。

（2）抗氧化塗層石墨電極。表面塗覆一層抗氧化保護層的石墨電極，形成既能導電又耐高溫氧化的保護層，降低煉鋼時的電極消耗。

（3）高功率石墨電極。允許使用電流密度為18～25A/厘米2的石墨電極，主要用於煉鋼的高功率電弧爐。

（4）超高功率石墨電極。允許使用電流密度大於 25A/厘米 2的石墨電極。主要用於超高功率煉鋼電弧爐。

石墨陽極類

主要以石油焦為原料，煤瀝青作粘結劑，經煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、浸漬、石墨化、機加工而製成。一般用於電化學工業中電解設備的導電陽極。包括：

（1）各種化工用陽極板。

（2）各種陽極棒。

特種石墨類

主要以優質石油焦為原料，煤瀝青或合成樹脂為粘結劑，經原料製備、配料、混捏、壓片、粉碎、再混捏、成型、多次焙燒、多次侵漬、純化及石墨化、機加工而製成。一般用於航天、電子、核工業部門。

它包括光譜純石墨，高純、高強、高密以及熱解石墨等。

石墨熱交換器

將人造石墨加工成所需要的形狀，再用樹脂浸漬和固化而製成的用於熱交換的不透性石墨製品，它是以人造不透性石墨為基體加工而成的換熱設備，主要用於化學工業。包括：

（1）塊孔式熱交換器；

（2）徑向式熱交換器；

（3）降膜式熱交換器；

（4）列管式熱交換器。

非標準製品類

指用石墨製品經過進一步加工而改制成的各種異型石墨製品。包括鏟型陽極、制氟陽極以及各種規格的坩堝、板、棒、塊等異型品。

不透性石墨類

指經樹脂及各種有機物浸漬、加工而製成的各種石墨異型品，包括熱交換器的基體塊。