特種石墨主要品種

電火花加工用石墨

電火花加工是機(jī)械制造工業(yè)中的一種新型加工工藝，電火花加工可以對(duì)許多硬度較大的金屬進(jìn)行加工，并可加工形狀復(fù)雜、精度要求較高的零部件，作為陽(yáng)極的工具電極可以使用銅質(zhì)材料，也可使用石墨材料。

用作電火花加工的工具電極的石墨材料必須具備下列條件：

1、結(jié)構(gòu)致密、組織均勻，不應(yīng)當(dāng)有粗顆粒料和大的氣孔；

2、有較高的機(jī)械強(qiáng)度，又有良好的加工性能，能加工出復(fù)雜的形狀或銳角、薄片狀；

3、石墨質(zhì)工具電極，在電火花加工過程中有一定損耗，這種損耗應(yīng)盡可能低；

4、放電特性穩(wěn)定，加工速度較快。

因此電火花加工用石墨一般都采用細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)石墨或特細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)石墨，在物理性能上最好是各向同性。所以目前中國(guó)電火花加工石墨材料市場(chǎng)上用得較多的是細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)的各向同性石墨。

模具石墨

機(jī)械工業(yè)中的鑄造行業(yè)大量使用石墨材料作為加壓鑄造、離心鑄造、超硬合金的熱擠壓等加工的模具，大到火車車輪，小到精密零件都可以使用石墨模具。石墨模具可多次重復(fù)使用，脫模后的鑄件具有較高的光潔度，有的無需進(jìn)一步加工即可使用。用作鑄造模具的石墨材料應(yīng)該是質(zhì)地致密、熱膨脹系數(shù)較低、抗氧化性能較好的石墨，用于鑄 造尺寸較大的鑄件的石墨可以用較粗的粒度組成，而用于鑄造小型精密零件的石墨必須使用細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)的石墨。

在模具石墨中以金屬連續(xù)鑄造石墨的質(zhì)量要求最嚴(yán)，要求其熱導(dǎo)率高，熱穩(wěn)定性和耐熱沖擊性好，潤(rùn)滑性好，不與熔融金屬浸潤(rùn)，不與鑄造金屬反應(yīng)，容易加工成尺寸精確的模具。

合成金剛石用石墨

工業(yè)上金剛石是重要的切割和研磨材料，但是天然開采的金剛石產(chǎn)量很少，且價(jià)格昂貴。石墨和金剛石同屬于碳元素，只是結(jié)晶形態(tài)不同，在高溫、高壓下石墨可轉(zhuǎn)化成金剛石結(jié)晶形態(tài)，早在1954年瑞典和美國(guó)相繼成功合成人造金剛石成功，中國(guó)也在20世紀(jì)60年代合成了人造金剛石，并在20世紀(jì)70年代生產(chǎn)出合成人造金剛石的專用石墨材料，形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模，中國(guó)生產(chǎn)的合成金剛石專用石墨分為3類。

高純石墨

高純石墨一般指含碳量在99.99%以上的石 墨，在組織結(jié)構(gòu)上可分為粗顆粒結(jié)構(gòu)、細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)和超細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)三類，高純石墨大量用于直拉單晶硅爐中。集成電路的基礎(chǔ)材料主要是硅單晶芯片，目前硅單晶的成長(zhǎng)工藝主要采用直拉法，其他方法還有磁場(chǎng)直拉法、區(qū)域法以及雙坩堝拉晶法，直拉單晶硅爐中的石墨件是消耗品，采用高純石墨材料加工成直拉單晶硅爐的加熱系統(tǒng)。

高純石墨另一重要用途是加工成各類坩堝，用于生產(chǎn)貴金屬、稀有金屬或高純金屬、非金屬材料。光譜分析用石墨電極也是一種高純石墨，可用于除碳元素以外的所有元素的光譜化學(xué)分析，光譜分析用石墨電極用擠壓方法成型。成品的雜質(zhì)元素含量應(yīng)不大于6*10-5。在光譜分析中制備標(biāo)準(zhǔn)樣品和用化學(xué)方法捕集雜質(zhì)時(shí)需用光譜純炭粉或光譜純石墨粉，這兩種高純材料對(duì)雜質(zhì)含量的要求都是在6*10-5；在某些用途方面，需要含碳量達(dá)到99.9995%，總灰分含量小于5*10-6。高純石墨的成型方法有擠壓成型、模壓成型及等靜壓成型三種。

核能用石墨材料

石墨是建造核反應(yīng)堆使用的減速材料和反射材料之一，早期的反應(yīng)堆都是石墨堆。作為結(jié)構(gòu)材料使用的核反應(yīng)堆用石墨在選用原料、工藝控制、成品檢驗(yàn)上比石墨電極嚴(yán)格得多，也昂貴得多，核反應(yīng)堆用石墨必需具備下列性能：對(duì)慢中子的吸收量小、高溫強(qiáng)度好、抗熱震性高、對(duì)快中子的減速性能好、在輻照下尺寸穩(wěn)定、雜質(zhì)含量極少。

核石墨必需有較高的體積密度，因?yàn)槭珜?duì)快中子的減速作用是依靠快中子對(duì)碳原子的碰撞作用而實(shí)現(xiàn)的，單位體積內(nèi)碳原子越多，減速效果越好，所以體積密度是核石墨的主要指標(biāo)之一，體積密度也與石墨的氣孔率和滲透率直接有關(guān)，為了避免核燃料及載熱體的損失，要將氣孔率及滲透率降低到 一定水平。

各向同性石墨材料

雖然國(guó)際上對(duì)各向同性石墨的定義有待于進(jìn)一步明確，一般是測(cè)量產(chǎn)品直徑方向和長(zhǎng)度方向的某些物理性能指標(biāo)并計(jì)算其比值，有的用熱膨脹系數(shù)的比值表示，最簡(jiǎn)單的是以電阻率的比值表示，其異向比在1.0-1.1范圍內(nèi)稱為各向同性產(chǎn)品，超過1.1稱為各向異性產(chǎn)品。制造各向同性石墨除使用一般石油焦外，還使用改性瀝青焦、天然瀝青焦、氧化石油焦、不經(jīng)煅燒的生石油焦、天然石墨等。

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