1.本發(fā)明涉及石墨材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料的制備方法。

背景技術(shù)：

2.等靜壓石墨是指高強(qiáng)度、高密度、高純度的石墨制品又稱三高石墨、特種石墨，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、航天、電子、機(jī)械、核能等工業(yè)領(lǐng)域。尤其是大規(guī)格高質(zhì)量的等靜壓石墨，其作為替代性材料，在高科技、新技術(shù)領(lǐng)域均有著非常寬廣的應(yīng)用空間，同時(shí)具有廣泛的應(yīng)用前景，被譽(yù)為世紀(jì)最有前途的材料。

3.近年來，隨著中國制造的發(fā)展，特別是光伏發(fā)電達(dá)到平價(jià)上網(wǎng)的條件，光伏行業(yè)技術(shù)不斷迭代，直拉硅單晶熱場從原來的28英寸向36及40英寸熱場迅速升級，需要大規(guī)格等靜壓石墨筒料加工制作保溫桶、加熱器等。這些需求均對等靜壓石墨的規(guī)格有很高的要求，40英寸的單晶熱場需要規(guī)格為ф1200×1000mm的等靜壓石墨筒料，某些石墨熱場部件需要在表面進(jìn)行涂層，這就要求涂層材料的熱膨脹系數(shù)與石墨基材的接近，避免熱場部件在反復(fù)升降溫使用中造成涂層脫落。

4.綜上，等靜壓石墨的規(guī)格越大，顆粒度越細(xì)，生產(chǎn)難度就越大，對生產(chǎn)設(shè)備要求越大?，F(xiàn)有等靜壓石墨的生產(chǎn)工藝基本上是在高純鱗片石墨粉生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，生產(chǎn)出來的等靜壓石墨在尺寸、強(qiáng)度、各同向性度等方面不能滿足光伏和其他行業(yè)對等靜壓石墨的要求，直接影響我國光伏行業(yè)穩(wěn)定、高速的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.為了進(jìn)一步提高等靜壓石墨的產(chǎn)品品質(zhì)，本發(fā)明提供了一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料及其制備方法，通過優(yōu)選原材料粉料、優(yōu)化粘結(jié)劑配方，使用更先進(jìn)的的焙燒與石墨化工藝，同時(shí)使用特殊的橡膠套結(jié)構(gòu)，以得到尺寸更大、結(jié)構(gòu)致密、均勻性好、體積密度高、機(jī)械強(qiáng)度高、各向同性度高的等靜壓石墨。

6.本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

7.一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料，其原料按重量份包括：二次焦50-80份、粘結(jié)劑30-60份、高純鱗片石墨粉0-10重量份。

8.優(yōu)選的，低灰分煅后瀝青焦：固定碳含量≥99％，灰分≤0.5％，水分≤0.3％，硫含量≤0.3％；

9.低灰分石油焦：固定碳含量≥99％，灰分≤0.5％，水分≤0.5％，硫含量≤0.5％；

10.中間相炭微球：d50：20-50um，揮發(fā)分：12-15％，灰分≤0.5％，甲苯不溶物≥95％，喹啉不溶物≥95％；

11.進(jìn)一步的，所述二次焦的原料為低灰分煅后瀝青焦、低灰分石油焦和中間相炭微球中的至少一種。

12.進(jìn)一步的，所述二次焦是將原料依次進(jìn)行磨粉、混捏、二次磨粉、壓型、焙燒工序得到。

13.在一種具體的實(shí)施方式中，磨粉具體是采用雷蒙磨粉機(jī)分別將低灰分煅后瀝青焦、低灰分石油焦和中間相炭微球進(jìn)行研磨，通過控制風(fēng)選分級機(jī)讓粉料的參數(shù)：d50在10-20um，d3≥0.5um；d97≤30um。

14.混捏具體是將原料按比例添加進(jìn)行混捏，混捏溫度190-380℃，混捏時(shí)間80-300min，制得具備一定塑性的混合散狀料。

15.二次磨粉具體是將混合散狀料經(jīng)高速冷卻混合機(jī)進(jìn)行造粒后，經(jīng)機(jī)械粉碎機(jī)破碎至300目粉料，制得壓粉。

16.壓型具體是將二次磨粉得到的壓粉裝入圓柱形的鋼制模具中，模具直徑500-900mm，靜置排氣、振動10-30s，配重20-50kg，經(jīng)模壓成型，成型壓力30-70mpa，保壓時(shí)間10-50min，得到生坯。

17.焙燒具體是將將制好的生坯置入不銹鋼坩堝內(nèi)，底部和側(cè)部均以石英砂作填充料，填充厚度80-200mm，頂部覆蓋細(xì)焦粉作為保溫隔料，填充厚度150-300mm。將裝有生坯的不銹鋼坩堝放入溫度場均勻的車底爐進(jìn)行焙燒炭化。車底爐爐內(nèi)溫差控制50-100℃，焙燒最高溫度范圍900-1200℃，焙燒時(shí)間60-100天。

18.優(yōu)選的，所述二次焦中，固定碳的質(zhì)量百分含量≥99％，灰分的質(zhì)量百分含量≤0.5％，水分的質(zhì)量百分含量≤0.5％，熱膨脹系數(shù)(室溫-600℃)：4-5×10-6/℃。

19.優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為煤瀝青，所述煤瀝青的灰分的質(zhì)量百分含量≤0.5％，揮發(fā)分的質(zhì)量百分含量為45％-70％，結(jié)焦值為55％-65％，軟化點(diǎn)為80℃-220℃，喹啉不溶物的質(zhì)量百分含量為10％-30％，甲苯不溶物質(zhì)量百分含量為25％-55％。

20.優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為人造樹脂。

21.優(yōu)選的，所述粘接劑為呋喃樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂中的至少一種。

22.優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為煤瀝青和人造樹脂以1:1-4:1組成的混合物。

23.優(yōu)選的，所述高純鱗片石墨粉為固定碳的質(zhì)量百分含量≥99％，灰分的質(zhì)量百分含量≤0.5％，水分的質(zhì)量百分含量≤0.5％。

24.本發(fā)明的還提供了一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料的制備方法,包括如下步驟：

25.s1將二次焦與高純鱗片石墨粉置入球磨機(jī)中混合、研磨，研磨后過300目篩，得到骨料前驅(qū)體；

26.s2向骨料前驅(qū)體中加入粘結(jié)劑進(jìn)行混捏，得到混合散狀料；

27.s3將混合散狀料置入高速冷卻機(jī)，經(jīng)冷卻造粒后轉(zhuǎn)移至球磨機(jī)中，研磨后過200目篩，得到壓粉；

28.s4將壓粉裝入橡膠膜具中，靜置排氣后振動密封抽真空，再等靜壓成型得到生胚；

29.s5將生坯置入不銹鋼坩堝內(nèi)，生坯和不銹鋼鉗鍋底部和側(cè)部之間均放置填充料，生坯頂部覆蓋保溫隔料，然后將裝有生坯的不銹鋼坩堝放入溫度場均勻的車底爐進(jìn)行焙燒炭化，得到焙燒品；

30.s6將焙燒品用浸漬劑進(jìn)行浸漬，浸漬后進(jìn)行高溫石墨化處理，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品。

31.優(yōu)選地，步驟s1中，所述骨料前驅(qū)體粒度為20um-40um。

32.優(yōu)選地，步驟s2中，混捏溫度為220℃-280℃，混捏時(shí)間為150min-180min。

33.優(yōu)選地，步驟s4中，等靜壓成型壓力為140mpa-180mpa，保壓時(shí)間為120min-150min。

34.優(yōu)選地，步驟s5中，所述車底爐爐內(nèi)溫差控制在5℃-10℃，焙燒最高溫度范圍在1000℃-10500℃，焙燒時(shí)間為80-90天。

35.優(yōu)選地，步驟s5中，所述填充料為石英砂，所述保溫隔料為細(xì)焦粉。

36.優(yōu)選地，步驟s5中，填充料的厚度為1500-180mm，保溫隔料的厚度為200-250mm。

37.優(yōu)選地，步驟s6中，浸漬壓力為5-10mpa，浸漬預(yù)熱溫度為300℃-350℃，浸漬溫度為400℃-500℃，浸漬后增重率為7％-20％。

38.優(yōu)選地，高溫石墨化溫度為2700℃-2800℃，時(shí)間為60天-70天。

39.優(yōu)選地，步驟s4中，所述橡膠模具為內(nèi)部中空的圓柱體，包括外膜桶(1)和桶蓋(2)，外膜桶(1)為圓柱形中空桶狀結(jié)構(gòu)，桶蓋(2)蓋放在外膜桶(1)上；外膜桶(1)內(nèi)中部豎直設(shè)有內(nèi)壓管(4)，內(nèi)壓管(4)為中空管狀結(jié)構(gòu)；桶蓋(2)上設(shè)有通氣口(3)，桶蓋(2)蓋放后，通氣口(3)可與內(nèi)壓管(4)連通，通氣口(3)上設(shè)有氣閥(5)。

40.采用該的制備方法制備的大規(guī)格等靜壓石墨料筒直徑可達(dá)到1300-1500mm，高度為800mm-1000mm。該大規(guī)格等靜壓石墨料筒體積密度為1.75-1.90g/cm3，抗折強(qiáng)度為40-55mpa，抗壓強(qiáng)度為80-100mpa，抗拉強(qiáng)度為26-32mpa，室溫?zé)釋?dǎo)率為110-127w/mk，灰分為180-400ppm，斷裂韌性為0.5-1.05mpa·m1/2，各向同性度為1.05-1.08。

41.本發(fā)明的有益效果是：

42.本發(fā)明的等靜壓石墨筒料優(yōu)選原材料粉料，采用二次焦、高純鱗片石墨粉和粘接劑為原料，并優(yōu)化粘接劑配方，創(chuàng)造性的使用呋喃樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等人工樹脂作為粘接劑使用，特別是采用人工樹脂和煤瀝青共同作為粘接劑使用，人工樹脂和煤瀝青之間協(xié)同作用，有效提高了致密性和均勻性。

43.對二次焦先進(jìn)行前處理，是原料混合均勻性大幅度提高，并使成品熱膨脹系數(shù)穩(wěn)定性提高。更進(jìn)一步通過將二次焦與高純鱗片石墨粉混合后，加入粘結(jié)劑進(jìn)行混捏，再經(jīng)過冷卻造粒后研磨，置入特殊結(jié)構(gòu)的橡膠套中，該橡膠套在后續(xù)等靜壓成型過程中，可內(nèi)外同時(shí)受力，使胚料受到內(nèi)外兩個(gè)方向的等靜壓力，從而提高等靜壓石墨內(nèi)外均勻性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，最后通過使用優(yōu)化的焙燒與石墨化工藝，得到了尺寸更大的等靜壓石墨筒料的基礎(chǔ)上，還使結(jié)構(gòu)致密、均勻性、體積密度、機(jī)械強(qiáng)度、各向同性度得到提高。

附圖說明

44.圖1為本發(fā)明的橡膠模具示意圖。

45.附圖標(biāo)記：1-外膜桶，2-桶蓋，3-通氣口，4-內(nèi)壓管，5-氣閥。

具體實(shí)施方式

46.以下結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

47.實(shí)施例中采用的原料材料標(biāo)準(zhǔn)：

48.煤瀝青：灰分質(zhì)量百分含量為0.03％，揮發(fā)分的質(zhì)量百分含量為60％，結(jié)焦值為60％，軟化點(diǎn)為200℃，喹啉不溶物的質(zhì)量百分含量為10％，甲苯不溶物質(zhì)量百分含量為30％。

49.高純鱗片石墨粉：固定碳的質(zhì)量百分含量為99.6％，灰分的質(zhì)量百分含量為0.3％，水分的質(zhì)量百分含量為0.1％。

50.低灰分煅后瀝青焦：固定碳含量99％，灰分0.5％，水分0.3％，硫含量0.2％；

51.低灰分石油焦：固定碳含量99％，灰分0.5％，水分0.3％，硫含量0.2％；

52.中間相炭微球：d50：20-50um，揮發(fā)分13％，灰分0.3％，甲苯不溶物≥95％，喹啉不溶物≥95％。

53.實(shí)施例1：橡膠模具

54.如附圖1所示，橡膠模具為內(nèi)部中空的圓柱體，包括外膜桶1和桶蓋2，外膜桶1為圓柱形中空桶狀結(jié)構(gòu)，桶蓋2蓋放在外膜桶1上。外膜桶1和桶蓋2是可密封結(jié)合的。

55.外膜桶1內(nèi)中部豎直設(shè)有內(nèi)壓管4，內(nèi)壓管4為中空管狀結(jié)構(gòu)；桶蓋2上設(shè)有通氣口3，桶蓋2蓋放后，通氣口3可與內(nèi)壓管4連通，通氣口3上設(shè)有氣閥5。

56.使用時(shí)，物料放置在外膜桶1和內(nèi)壓管4之間，內(nèi)壓管4內(nèi)可通入液體，且由于采用的是橡膠材料，因此可通過彈性形變對桶內(nèi)物料產(chǎn)生一定壓力。

57.實(shí)施例2：二次焦的制備

58.本實(shí)施例中二次焦的原料采用低灰分煅后瀝青焦和低灰分石油焦，低灰分煅后瀝青焦和低灰分石油焦的質(zhì)量比為1：1。

59.二次焦的制備工序?yàn)椋?br />
60.磨粉：采用雷蒙磨粉機(jī)分別將低灰分煅后瀝青焦和低灰分石油焦進(jìn)行研磨，通過控制風(fēng)選分級機(jī)讓粉料的參數(shù)：d50在10-20um，d3≥0.5um；d97≤30um。

61.混捏：將磨粉后的低灰分煅后瀝青焦和低灰分石油焦按比例添加進(jìn)行混捏，混捏溫度300℃，混捏時(shí)間300min，制得具備一定塑性的混合散狀料。

62.二次磨粉：將混合散狀料經(jīng)高速冷卻混合機(jī)進(jìn)行造粒后，經(jīng)機(jī)械粉碎機(jī)破碎至300目粉料，制得壓粉。

63.壓型：將壓粉裝入圓柱形的鋼制模具中，模具直徑800mm，靜置排氣、振動30s，配重45kg，經(jīng)模壓成型，成型壓力60mpa，保壓時(shí)間45min，得到生坯。

64.焙燒：將制好的生坯置入不銹鋼坩堝內(nèi)，底部和側(cè)部均以石英砂作填充料，填充厚度180mm，頂部覆蓋細(xì)焦粉作為保溫隔料，填充厚度200mm。將裝有生坯的不銹鋼坩堝放入溫度場均勻的車底爐進(jìn)行焙燒炭化。車底爐爐內(nèi)溫差50℃，焙燒最高溫度1200℃，焙燒時(shí)間90天。

65.本實(shí)施例制備的二次焦，固定碳的質(zhì)量百分含量99.3％，灰分的質(zhì)量百分含量0.3％，水分的質(zhì)量百分含量0.3％，熱膨脹系數(shù)(室溫-600℃)為4.5×10-6/℃。

66.實(shí)施例3：二次焦的制備

67.本實(shí)施例中二次焦的原料采用低灰分煅后瀝青焦、低灰分石油焦和中間相炭微球，低灰分煅后瀝青焦、低灰分石油焦和中間相炭微球的質(zhì)量比為3：1：1。二次焦的制備工序和參數(shù)與實(shí)施例2一致。

68.本實(shí)施例制備的二次焦，固定碳的質(zhì)量百分含量99％，灰分的質(zhì)量百分含量0.6％，水分的質(zhì)量百分含量0.4％，熱膨脹系數(shù)(室溫-600℃)為4.8×10-6/℃。

69.實(shí)施例4：大規(guī)格等靜壓石墨料筒的制備

70.(1)將二次焦與高純鱗片石墨粉置入球磨機(jī)中混合、研磨，研磨后過300目篩，得到

骨料前驅(qū)體，該骨料前驅(qū)體的粒度為30um-40um，二次焦與高純鱗片石墨粉質(zhì)量比為70：8。本實(shí)施例中采用的二次焦為實(shí)施例3制備的二次焦。

71.(2)向骨料前驅(qū)體中加入煤瀝青進(jìn)行混捏，骨料前驅(qū)體與煤瀝青質(zhì)量比為78：50；混捏溫度為250℃，混捏時(shí)間為165min，最終得到混合散狀料。

72.(3)將混合散狀料置入高速冷卻機(jī)，經(jīng)冷卻造粒后轉(zhuǎn)移至球磨機(jī)中，研磨后過200目篩，得到壓粉。

73.(4)將壓粉裝入橡膠膜具中，靜置排氣后振動密封抽真空，再等靜壓成型得到生胚，等靜壓成型壓力為160mpa，保壓時(shí)間為130min。本實(shí)施例中采用的橡膠膜具是實(shí)施例1記載的橡膠模具。

74.(5)將生坯置入不銹鋼坩堝內(nèi)，生坯和不銹鋼鉗鍋底部和側(cè)部之間均放置厚度為160mm的石英砂，生坯頂部覆蓋厚度為230mm的細(xì)焦粉，然后將裝有生坯的不銹鋼坩堝放入溫度場均勻的車底爐進(jìn)行焙燒炭化，得到焙燒品，其中，車底爐爐內(nèi)溫差在5℃，焙燒最高溫度范圍在1000℃，焙燒時(shí)間為85天。

75.(6)將焙燒品用浸漬劑進(jìn)行浸漬，浸漬后進(jìn)行高溫石墨化處理，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品，其中，浸漬壓力為8mpa，浸漬預(yù)熱溫度為350℃，浸漬溫度為450℃，浸漬后增重率為10％，高溫石墨化溫度為2700℃℃，時(shí)間為60天，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品。

76.實(shí)施例5：大規(guī)格等靜壓石墨料筒的制備

77.(1)將二次焦與高純鱗片石墨粉置入球磨機(jī)中混合、研磨，研磨后過300目篩，得到骨料前驅(qū)體，該骨料前驅(qū)體粒度為30um-40um，二次焦與高純鱗片石墨粉質(zhì)量比為70：8。本實(shí)施例中采用的二次焦為實(shí)施例3制備的二次焦。

78.(2)向骨料前驅(qū)體中加入呋喃樹脂進(jìn)行混捏，骨料前驅(qū)體與呋喃樹脂質(zhì)量比為78：50；混捏溫度為250℃，混捏時(shí)間為165min，最終得到混合散狀料。

79.(3)將混合散狀料置入高速冷卻機(jī)，經(jīng)冷卻造粒后轉(zhuǎn)移至球磨機(jī)中，研磨后過200目篩，得到壓粉。

80.(4)將壓粉裝入橡膠膜具中，靜置排氣后振動密封抽真空，再等靜壓成型得到生胚，等靜壓成型壓力為160mpa，保壓時(shí)間為130min。本實(shí)施例中采用的是實(shí)施例1記載的橡膠模具。

81.(5)將生坯置入不銹鋼坩堝內(nèi)，生坯和不銹鋼鉗鍋底部和側(cè)部之間均放置厚度為160mm的石英砂，生坯頂部覆蓋厚度為230mm的細(xì)焦粉，然后將裝有生坯的不銹鋼坩堝放入溫度場均勻的車底爐進(jìn)行焙燒炭化，得到焙燒品，其中，車底爐爐內(nèi)溫差在5℃，焙燒最高溫度范圍在1000℃，焙燒時(shí)間為85天。

82.(6)將焙燒品用浸漬劑進(jìn)行浸漬，浸漬后進(jìn)行高溫石墨化處理，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品，其中，浸漬壓力為8mpa，浸漬預(yù)熱溫度為350℃，浸漬溫度為450℃，浸漬后增重率為10％，高溫石墨化溫度為2700℃，時(shí)間為60天，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品。

83.實(shí)施例6：大規(guī)格等靜壓石墨料筒的制備

84.(1)將二次焦與高純鱗片石墨粉置入球磨機(jī)中混合、研磨，研磨后過300目篩，得到骨料前驅(qū)體，該骨料前驅(qū)體粒度為30um-40um，二次焦與高純鱗片石墨粉質(zhì)量比為70：8。本實(shí)施例中采用的二次焦為實(shí)施例2制備的二次焦。

85.(2)向骨料前驅(qū)體中加入以煤瀝青、呋喃樹脂按照質(zhì)量比2：1混合而成的粘結(jié)劑進(jìn)

行混捏，骨料前驅(qū)體與所述粘結(jié)劑質(zhì)量比為78：50；混捏溫度為250℃，混捏時(shí)間為165min，最終得到混合散狀料。

86.(3)將混合散狀料置入高速冷卻機(jī)，經(jīng)冷卻造粒后轉(zhuǎn)移至球磨機(jī)中，研磨后過200目篩，得到壓粉。

87.(4)將壓粉裝入橡膠膜具中，靜置排氣后振動密封抽真空，再等靜壓成型得到生胚，等靜壓成型壓力為160mpa，保壓時(shí)間為130min。本實(shí)施例中采用的是實(shí)施例1記載的橡膠模具。

88.(5)將生坯置入不銹鋼坩堝內(nèi)，生坯和不銹鋼鉗鍋底部和側(cè)部之間均放置厚度為160mm的石英砂，生坯頂部覆蓋厚度為230mm的細(xì)焦粉，然后將裝有生坯的不銹鋼坩堝放入溫度場均勻的車底爐進(jìn)行焙燒炭化，得到焙燒品，其中，車底爐爐內(nèi)溫差在5℃，焙燒最高溫度范圍在1000℃，焙燒時(shí)間為85天。

89.(6)將焙燒品用浸漬劑進(jìn)行浸漬，浸漬后進(jìn)行高溫石墨化處理，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品，其中，浸漬壓力為8mpa，浸漬預(yù)熱溫度為350℃，浸漬溫度為450℃，浸漬后增重率為10％，高溫石墨化溫度為2700℃，時(shí)間為60天，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品。

90.實(shí)施例7：大規(guī)格等靜壓石墨料筒的制備

91.(1)將二次焦與高純鱗片石墨粉置入球磨機(jī)中混合、研磨，研磨后過300目篩，得到骨料前驅(qū)體，該骨料前驅(qū)體粒度為30um-40um，二次焦與高純鱗片石墨粉質(zhì)量比為70：8。本實(shí)施例中采用的二次焦為實(shí)施例2制備的二次焦。

92.(2)向骨料前驅(qū)體中加入以煤瀝青、呋喃樹脂、酚醛樹脂按照質(zhì)量比2：1：1混合而成的粘結(jié)劑進(jìn)行混捏，骨料前驅(qū)體與所述粘結(jié)劑質(zhì)量比為78：50；混捏溫度為250℃，混捏時(shí)間為165min，最終得到混合散狀料。

93.(3)將混合散狀料置入高速冷卻機(jī)，經(jīng)冷卻造粒后轉(zhuǎn)移至球磨機(jī)中，研磨后過200目篩，得到壓粉。

94.(4)將壓粉裝入橡膠膜具中，靜置排氣后振動密封抽真空，再等靜壓成型得到生胚，等靜壓成型壓力為160mpa，保壓時(shí)間為130min。本實(shí)施例中采用的是實(shí)施例1記載的橡膠模具。

95.(5)將生坯置入不銹鋼坩堝內(nèi)，生坯和不銹鋼鉗鍋底部和側(cè)部之間均放置厚度為160mm的石英砂，生坯頂部覆蓋厚度為230mm的細(xì)焦粉，然后將裝有生坯的不銹鋼坩堝放入溫度場均勻的車底爐進(jìn)行焙燒炭化，得到焙燒品，其中，車底爐爐內(nèi)溫差在5℃，焙燒最高溫度范圍在1000℃，焙燒時(shí)間為85天。

96.(6)將焙燒品用浸漬劑進(jìn)行浸漬，浸漬后進(jìn)行高溫石墨化處理，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品，其中，浸漬壓力為8mpa，浸漬預(yù)熱溫度為350℃，浸漬溫度為450℃，浸漬后增重率為10％，高溫石墨化溫度為2700℃，時(shí)間為60天，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品。

97.實(shí)施例8：大規(guī)格等靜壓石墨料筒的制備

98.(1)將二次焦與高純鱗片石墨粉置入球磨機(jī)中混合、研磨，研磨后過300目篩，得到骨料前驅(qū)體，該骨料前驅(qū)體粒度為30um-40um，二次焦與高純鱗片石墨粉質(zhì)量比為50：5。本實(shí)施例中采用的二次焦為實(shí)施例2制備的二次焦。

99.(2)向骨料前驅(qū)體中加入以煤瀝青、呋喃樹脂按照質(zhì)量比1：1混合而成的粘結(jié)劑進(jìn)行混捏，骨料前驅(qū)體與所述粘結(jié)劑質(zhì)量比為55：30；混捏溫度為220℃，混捏時(shí)間為150min，

最終得到混合散狀料。

100.(3)將混合散狀料置入高速冷卻機(jī)，經(jīng)冷卻造粒后轉(zhuǎn)移至球磨機(jī)中，研磨后過200目篩，得到壓粉。

101.(4)將壓粉裝入橡膠膜具中，靜置排氣后振動密封抽真空，再等靜壓成型得到生胚，等靜壓成型壓力為140mpa，保壓時(shí)間為120min。本實(shí)施例中采用的是實(shí)施例1記載的橡膠模具。

102.(5)將生坯置入不銹鋼坩堝內(nèi)，生坯和不銹鋼鉗鍋底部和側(cè)部之間均放置厚度為150mm的石英砂，生坯頂部覆蓋厚度為200mm的細(xì)焦粉，然后將裝有生坯的不銹鋼坩堝放入溫度場均勻的車底爐進(jìn)行焙燒炭化，得到焙燒品，其中，車底爐爐內(nèi)溫差在5℃，焙燒最高溫度范圍在1000℃，焙燒時(shí)間為80天。

103.(6)將焙燒品用浸漬劑進(jìn)行浸漬，浸漬后進(jìn)行高溫石墨化處理，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品，其中，浸漬壓力為5mpa，浸漬預(yù)熱溫度為300℃，浸漬溫度為400℃，浸漬后增重率為7％，高溫石墨化溫度為2700℃，時(shí)間為60天，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品。

104.實(shí)施例9：大規(guī)格等靜壓石墨料筒的制備

105.(1)將二次焦與高純鱗片石墨粉置入球磨機(jī)中混合、研磨，研磨后過300目篩，得到骨料前驅(qū)體，該骨料前驅(qū)體粒度為30um-40um，二次焦與高純鱗片石墨粉質(zhì)量比為80：10。本實(shí)施例中采用的二次焦為實(shí)施例2制備的二次焦。

106.(2)向骨料前驅(qū)體中加入以煤瀝青、呋喃樹脂按照質(zhì)量比1：1混合而成的粘結(jié)劑進(jìn)行混捏，骨料前驅(qū)體與所述粘結(jié)劑質(zhì)量比為90：60；混捏溫度為280℃，混捏時(shí)間為180min，最終得到混合散狀料。

107.(3)將混合散狀料置入高速冷卻機(jī)，經(jīng)冷卻造粒后轉(zhuǎn)移至球磨機(jī)中，研磨后過200目篩，得到壓粉。

108.(4)將壓粉裝入橡膠膜具中，靜置排氣后振動密封抽真空，再等靜壓成型得到生胚，等靜壓成型壓力為180mpa，保壓時(shí)間為150min。本實(shí)施例中采用的是實(shí)施例1記載的橡膠模具。

109.(5)將生坯置入不銹鋼坩堝內(nèi)，生坯和不銹鋼鉗鍋底部和側(cè)部之間均放置厚度為180mm的石英砂，生坯頂部覆蓋厚度為250mm的細(xì)焦粉，然后將裝有生坯的不銹鋼坩堝放入溫度場均勻的車底爐進(jìn)行焙燒炭化，得到焙燒品，其中，車底爐爐內(nèi)溫差在10℃，焙燒最高溫度范圍在1050℃，焙燒時(shí)間為90天。

110.(6)將焙燒品用浸漬劑進(jìn)行浸漬，浸漬后進(jìn)行高溫石墨化處理，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品，其中，浸漬壓力為10mpa，浸漬預(yù)熱溫度為350℃，浸漬溫度為500℃，浸漬后增重率為20％，高溫石墨化溫度為2800℃，時(shí)間為70天，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品。

111.對比例1：大規(guī)格等靜壓石墨料筒的制備

112.(1)將二次焦與高純鱗片石墨粉置入球磨機(jī)中混合、研磨，研磨后過300目篩，得到骨料前驅(qū)體，該骨料前驅(qū)體粒度為30um-40um，二次焦與高純鱗片石墨粉質(zhì)量比為70：8。本實(shí)施例中采用的二次焦為實(shí)施例3制備的二次焦。

113.(2)向骨料前驅(qū)體中加入煤瀝青進(jìn)行混捏，骨料前驅(qū)體與煤瀝青質(zhì)量比為78：50；混捏溫度為250℃，混捏時(shí)間為165min，最終得到混合散狀料。

114.(3)將混合散狀料置入高速冷卻機(jī)，經(jīng)冷卻造粒后轉(zhuǎn)移至球磨機(jī)中，研磨后過200

目篩，得到壓粉。

115.(4)將壓粉裝入橡膠模具中，靜置排氣后振動密封抽真空，再等靜壓成型得到生胚，等靜壓成型壓力為160mpa，保壓時(shí)間為130min。本實(shí)施例中采用的橡膠模具為常規(guī)的橡膠模具，即桶狀結(jié)構(gòu)的摸具，物料放置在桶裝的磨具內(nèi)，與實(shí)施例1的橡膠模具的主要區(qū)別在于沒有內(nèi)壓管。

116.(5)將生坯置入不銹鋼坩堝內(nèi)，生坯和不銹鋼鉗鍋底部和側(cè)部之間均放置厚度為160mm的石英砂，生坯頂部覆蓋厚度為230mm的細(xì)焦粉，然后將裝有生坯的不銹鋼坩堝放入溫度場均勻的車底爐進(jìn)行焙燒炭化，得到焙燒品，其中，車底爐爐內(nèi)溫差在5℃，焙燒最高溫度范圍在1000℃，焙燒時(shí)間為85天。

117.(6)將焙燒品用浸漬劑進(jìn)行浸漬，浸漬后進(jìn)行高溫石墨化處理，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品，其中，浸漬壓力為8mpa，浸漬預(yù)熱溫度為350℃，浸漬溫度為450℃，浸漬后增重率為10％，高溫石墨化溫度為2700℃℃，時(shí)間為60天。

118.對比例2：大規(guī)格等靜壓石墨料筒的制備

119.(1)將二次焦與高純鱗片石墨粉置入球磨機(jī)中混合、研磨，研磨后過300目篩，得到骨料前驅(qū)體，該骨料前驅(qū)體粒度為30um-40um，二次焦與高純鱗片石墨粉質(zhì)量比為70：8。本實(shí)施例中采用的二次焦為實(shí)施例3制備的二次焦。

120.本實(shí)施例中采用的二次焦為低灰分煅后瀝青焦、低灰分石油焦和中間相炭微球按質(zhì)量比3：1：1混合得到的混合物。

121.(2)向骨料前驅(qū)體中加入煤瀝青進(jìn)行混捏，骨料前驅(qū)體與煤瀝青質(zhì)量比為78：50；混捏溫度為250℃，混捏時(shí)間為165min，最終得到混合散狀料。

122.(3)將混合散狀料置入高速冷卻機(jī)，經(jīng)冷卻造粒后轉(zhuǎn)移至球磨機(jī)中，研磨后過200目篩，得到壓粉。

123.(4)將壓粉裝入橡膠模具中，靜置排氣后振動密封抽真空，再等靜壓成型得到生胚，等靜壓成型壓力為160mpa，保壓時(shí)間為130min。本實(shí)施例中采用的橡膠模具為常規(guī)的橡膠模具，即桶狀結(jié)構(gòu)的摸具，物料放置在桶裝的磨具內(nèi)，與實(shí)施例1的橡膠模具的主要區(qū)別在于沒有內(nèi)壓管。

124.(5)將生坯置入不銹鋼坩堝內(nèi)，生坯和不銹鋼鉗鍋底部和側(cè)部之間均放置厚度為160mm的石英砂，生坯頂部覆蓋厚度為230mm的細(xì)焦粉，然后將裝有生坯的不銹鋼坩堝放入溫度場均勻的車底爐進(jìn)行焙燒炭化，得到焙燒品，其中，車底爐爐內(nèi)溫差在5℃，焙燒最高溫度范圍在1000℃，焙燒時(shí)間為85天。

125.(6)將焙燒品用浸漬劑進(jìn)行浸漬，浸漬后進(jìn)行高溫石墨化處理，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品，其中，浸漬壓力為8mpa，浸漬預(yù)熱溫度為350℃，浸漬溫度為450℃，浸漬后增重率為10％，高溫石墨化溫度為2700℃℃，時(shí)間為60天。

126.對實(shí)施例4-9與對比例1和2得到的大規(guī)格等靜壓石墨筒料進(jìn)行測試，結(jié)果如表1所示。

127.其中，體積密度的測試方法為：gb/t 24528-2009碳素材料體積密度測定方法；

128.抗折強(qiáng)度的測試方法為：gb/t 3074.1-2008石墨電極抗折強(qiáng)度測定方法；

129.抗壓強(qiáng)度的測試方法為：gb/t 1431-2019碳素材料耐壓強(qiáng)度測定方法；

130.熱膨脹系數(shù)的測試方法為：gb/t 3074.4-2016石墨電極熱膨脹系數(shù)(cte)測定方

法；

131.室溫?zé)釋?dǎo)率的測試方法為：gb/t 8722-2019炭素材料導(dǎo)熱系數(shù)測定方法；

132.灰分的測試方法為：gb/t 1429-2009炭素材料灰分含量測定方法；

133.斷裂韌性的測試方法為：gb/t 38338-2019炭素材料斷裂韌性測定方法；

134.各向同性度的測試方法為：astm d7219-2014各向同性和近各向同性核石墨的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

[0135][0136]

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。技術(shù)特征：

1.一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料，其特征在于，其原料按重量份包括：二次焦50-80份、粘結(jié)劑30-60份、高純鱗片石墨粉0-10重量份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料，其特征在于，所述二次焦的原料為低灰分煅后瀝青焦、低灰分石油焦和中間相炭微球中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料，其特征在于，所述粘結(jié)劑為煤瀝青，所述煤瀝青的灰分的質(zhì)量百分含量≤0.5％，揮發(fā)分的質(zhì)量百分含量為45％-70％，結(jié)焦值為55％-65％，軟化點(diǎn)為80℃-220℃，喹啉不溶物的質(zhì)量百分含量為10％-30％，甲苯不溶物質(zhì)量百分含量為25％-55％。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料，其特征在于，所述粘結(jié)劑為人造樹脂，優(yōu)選的，所述粘接劑為呋喃樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料，其特征在于，所述粘結(jié)劑為煤瀝青和人造樹脂以1:1-4:1組成的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料的制備方法,其特征在于，包括如下步驟：s1將二次焦與高純鱗片石墨粉置入球磨機(jī)中混合、研磨，研磨后過300目篩，得到骨料前驅(qū)體；s2向骨料前驅(qū)體中加入粘結(jié)劑進(jìn)行混捏，得到混合散狀料；s3將混合散狀料置入高速冷卻機(jī)，經(jīng)冷卻造粒后轉(zhuǎn)移至球磨機(jī)中，研磨后過200目篩，得到壓粉；s4將壓粉裝入橡膠膜具中，靜置排氣后振動密封抽真空，再等靜壓成型得到生胚；s5將生坯置入不銹鋼坩堝內(nèi)，生坯和不銹鋼鉗鍋底部和側(cè)部之間均放置填充料，生坯頂部覆蓋保溫隔料，然后將裝有生坯的不銹鋼坩堝放入溫度場均勻的車底爐進(jìn)行焙燒炭化，得到焙燒品；s6將焙燒品用浸漬劑進(jìn)行浸漬，浸漬后進(jìn)行高溫石墨化處理，得到大規(guī)格等靜壓石墨料筒成品。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料的制備方法,其特征在于：步驟s4中，等靜壓成型壓力為140mpa-180mpa，保壓時(shí)間為120min-150min。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料的制備方法,其特征在于，步驟s6中，浸漬壓力為5-10mpa，浸漬預(yù)熱溫度為300℃-350℃，浸漬溫度為400℃-500℃，浸漬后增重率為7％-20％。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料的制備方法,其特征在于：步驟s4中，所述橡膠模具為內(nèi)部中空的圓柱體，包括外膜桶(1)和桶蓋(2)，外膜桶(1)為圓柱形中空桶狀結(jié)構(gòu)，桶蓋(2)蓋放在外膜桶(1)上；外膜桶(1)內(nèi)中部豎直設(shè)有內(nèi)壓管(4)，內(nèi)壓管(4)為中空管狀結(jié)構(gòu)；桶蓋(2)上設(shè)有通氣口(3)，桶蓋(2)蓋放后，通氣口(3)可與內(nèi)壓管(4)連通，通氣口(3)上設(shè)有氣閥(5)。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料的制備方法,其特征在于：所述大規(guī)格等靜壓石墨料筒直徑為1300-1500mm，高度為800mm-1000mm；大規(guī)格等靜壓石墨料筒體積密度為1.75-1.90g/cm3，抗折強(qiáng)度為40-55mpa，抗壓強(qiáng)度為80-100mpa，抗拉強(qiáng)度為26-32mpa，室溫?zé)釋?dǎo)率為110-127w/mk，灰分為180-400ppm，斷裂韌性為0.5-1.05mpa·m1/2，各向同性度為1.05-1.08。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種大規(guī)格等靜壓石墨筒料及其制備方法，其原料為二次焦50-80份、粘結(jié)劑30-60份、高純鱗片石墨粉0-10重量份。通過將二次焦與高純鱗片石墨粉混合后，加入經(jīng)過原材料優(yōu)化的粘結(jié)劑進(jìn)行混捏，再將產(chǎn)物經(jīng)過冷卻造粒后研磨，置入特殊結(jié)構(gòu)的橡膠套中，該橡膠套可以保證后續(xù)等靜壓成型過程中，受到內(nèi)外兩個(gè)方向的等靜壓力，從而提高等靜壓石墨內(nèi)外均勻性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，最后通過使用優(yōu)化的焙燒與石墨化工藝，得到了尺寸更大的等靜壓石墨筒料的基礎(chǔ)上，還使結(jié)構(gòu)致密、均勻性、體積密度、機(jī)械強(qiáng)度、各向同性度得到提高。各向同性度得到提高。各向同性度得到提高。

技術(shù)研發(fā)人員：朱剛 朱瑞杰 高銀 賀維丹 李會 張艷艷

受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都方大炭炭復(fù)合材料股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.12.31

技術(shù)公布日：2023/6/14