等静压石墨的生产工艺、主要用途
等静压石墨的生产工艺、主要用途
等静压石墨是一种在20世纪60年代发展起来的新型石墨材料，具有耐热性好、结构精细致密、热膨胀系数低、各向同性、耐化学腐蚀性强等特点。这些优异的性能使其在冶金、化学、电气、航空宇宙及原子能工业等领域得到广泛应用，并随着科技的发展，应用领域还在不断扩大。
等静压石墨的生产工艺
等静压石墨的生产工艺流程如图1所示。与普通石墨相比，等静压石墨的生产需要更精细的原料处理和更复杂的工艺流程。
1.1 原料
生产等静压石墨的原料包括骨料和黏结剂。骨料通常使用石油焦和沥青焦，也有用地沥青焦的。为了调整产品性能，有时还会添加炭黑或人造石墨。原料需要在1200～1400℃下煅烧去除水分及挥发分，但也有直接使用生焦的情况以提高制品性能。
1.2 磨粉
等静压石墨的骨料粒度要求达到20μm以下，最精细的产品最大颗粒直径仅为1μm。这需要使用超微粉碎机，如立式辊磨机或气流磨粉机。
1.3 混捏
将磨制好的粉末与煤沥青黏结剂混合，使粉末焦粒表面均匀附着一层沥青。混捏时沥青量、温度和时间都比普通石墨生产要高。
1.4 二次磨粉
糊料经过破碎、磨粉并筛分成几十至几百微米粒度的颗粒，用作压型原料。
1.5 成型
采用冷等静压技术成型，通过高频电磁振动使粉末密实，然后在100～200 MPa的压力下压制成型。这种成型方式使得等静压石墨具有各向同性的特点。
1.6 焙烧
焙烧过程要求特别缓慢，以确保结构致密。炉内温度需均匀，升温速度不能超过1℃/h，整个过程需要1～2个月。
1.7 浸渍
通过加压浸渍法将煤沥青浸渍到制品内部，以提高其密度和强度。通常需要多次浸渍—焙烧循环。
1.8 石墨化
将制品加热到约3000℃，完成由炭向石墨的转变。石墨化过程需要1～1.5个月，每炉可处理几吨到几十吨的焙烧品。
1.9 检查
对制品的密度、硬度、强度、电阻率等指标进行检查，以判断是否达到要求。
1.10 提纯
用于半导体、单晶硅等领域的等静压石墨需要通过卤素气体处理去除杂质，以达到高纯度要求。
等静压石墨的主要用途
直拉单晶硅热场和多晶硅铸锭炉用加热器
在直拉单晶硅热场中，等静压石墨被用于制造坩埚、加热器、电极等部件。随着单晶硅棒直径要求的增大，相关部件的尺寸也越来越大。
在太阳能电池多晶硅片的制造过程中，铸锭炉的加热器也需要使用等静压石墨。
原子能工业
等静压石墨在核工业中具有重要应用，特别是在高温气冷堆和核聚变反应堆中。
高温气冷堆以惰性气体为冷却剂，堆芯出口温度可达近1000℃，发电效率高且适合制造氢气。石墨作为慢化剂和反射剂，具有耐高温、低中子吸收率和良好传热性等特点。
核聚变反应堆中，石墨用于等离子体面对材料，可以减少等离子体中的金属杂质，提高能量约束特性。国际热核聚变实验反应堆（ITER）计划中，石墨材料被广泛使用。
放电加工电极
放电加工用石墨电极具有重量轻、易加工、热膨胀系数小等特点，广泛应用于金属模具等加工领域。虽然存在粉尘和易损耗等问题，但其优点使其在精密加工中具有独特优势。
有色金属连铸用石墨结晶器
等静压石墨在热传导、热稳定、自润滑等方面具有优异性能，是制作有色金属连铸结晶器的理想材料。
其他用途
等静压石墨还用于制作金刚石工具和硬质合金的烧结模具、光纤拉丝机的热场部件、真空热处理炉的热场部件、精密石墨热交换器、机械密封部件、活塞环、轴承、火箭喷嘴等。
结语
在当今的工业生产中，石墨已经成为一种必不可少的关键材料，特别是在太阳能工业、LED工业、半导体工业和核工业方面，石墨的需求量在急剧增加，质量要求也越来越高。等静压石墨的质量水平、生产规模已成为衡量一个国家总体工业水平的标杆。开发我国具有自主知识产权的高品质等静压石墨产品，已经迫在眉睫。