一种电火花加工用特碳材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种电火花加工用特碳材料的制备方法及应用。所述电火花加工用特碳材料的制备方法，包括：将原料压制成有机块状物，按重量份计，所述原料包括：植物焦化粉40～95份、有机物气流磨粉60～5份、有机成型剂10～20份；将所述有机块状物进行热压烧结，得到碳素块；将碳素块进行回火石墨化处理，得到电火花加工用特碳材料。本发明专利技术所述电火花加工用特碳材料的制备方法能够制备得到满足电火花加工使用要求的特碳材料，通过以植物为主要原料生产制备电火花加工用特碳材料，实现植物废料的环保无害处理，能够产生巨大的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种电火花加工用特碳材料的制备方法及应用
本专利技术涉及碳素材料领域，尤其涉及一种电火花加工用特碳材料的制备方法及应用。
技术介绍
碳可以说是人类接触到的最早的元素之一，也是人类利用得最早的元素之一。从人类在地球上出现以后，就和碳有了接触，由于闪电使木材燃烧后残留下来木炭，碳为人类永久的"伙伴"，所以碳在古代就已经是被人知道的元素。从拉瓦锡(LavoisierAL1743-1794法国)1789年编制的《元素表》中可以看出，碳开始作为元素出现。碳在古代的燃素理论的发展过程中起了重要的作用，根据这种理论，碳在那时不是以一种元素的形式出现的而是一种纯粹的燃素，由于研究煤和其它化学物质的燃烧，拉瓦锡首先指出碳是一种元素。碳在自然界中存在有多种同素异形体──金刚石、石墨、石墨烯，碳纳米管，C60，六方晶系陨石钻石(蓝丝黛尔石)。金刚石和石墨早已被人们所知，拉瓦锡做了燃烧金刚石和石墨的实验后，确定这两种物质燃烧都产生了CO2，因而得出结论，即金刚石和石墨中含有相同的"基础"，称为碳。正是拉瓦锡首先把碳列入元素周期表中。C60是1985年由美国休斯顿赖斯大学的化学家哈里可劳特等人发现的，它是由60个碳原子组成的一种球状的稳定的碳分子，是金刚石和石墨之后的碳的第三种同素异形体。电火花加工(ElectricalDischargeMachining，EDM)的基本工作原理是利用连续移动的电极丝，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型，主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件。通常电极丝为细金属丝，随着科技的发展，碳材料具有热膨胀系数低、重量轻，密度低，良好的切削加工的特点，采用碳材料代替金属电极成为趋势。然而，随着EDM用特碳材料用量的增加，以及传统高污染高能耗的EDM用特碳材料生产工艺被限制，如何缓解EDM用特碳材料供应不足成为亟待解决的问题。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种电火花加工用特碳材料的制备方法及应用，旨在解决如何制备缓解EDM用特碳材料供应不足的技术问题。一种电火花加工用特碳材料的制备方法，其中，包括：将原料压制成有机块状物，按重量份计，所述原料包括：植物焦化粉40～95份、有机物气流磨粉60～5份、有机成型剂10～20份；将所述有机块状物进行热压烧结，得到碳素块；将碳素块进行回火石墨化处理，得到电火花加工用特碳材料。所述的电火花加工用特碳材料的制备方法，其中，所述植物焦化粉通过如下步骤制备得到：提供植物原料；将所述植物原料进行焦化处理，得到植物焦化粉，其中所述焦化处理的温度为400～600℃。所述的电火花加工用特碳材料的制备方法，其中，所述植物原料包括椰子壳、竹子、玉米杆、松树球中的一种。所述的电火花加工用特碳材料的制备方法，其中，所述植物焦化粉的粒径为0.5～10微米；所述有机物气流磨粉的粒径为0.5～10微米。所述的电火花加工用特碳材料的制备方法，其中，所述有机物气流磨粉包括环氧树脂气流磨粉、沥青气流磨粉中的一种。所述的电火花加工用特碳材料的制备方法，其中，所述有机成型剂为糯米成型剂。所述的电火花加工用特碳材料的制备方法，其中，所述热压烧结具体包括：将有机块状物进行升压升温，使压力和温度分别升至40～80Mpa和800～1200℃后，进行保温保压。所述的电火花加工用特碳材料的制备方法，其中，在所述热压烧结前，还包括：将所述有机块状物加热至100-200℃，进行脱水预处理。所述的电火花加工用特碳材料的制备方法，其中，所述回火石墨化处理的温度为1000～3100℃。一种如上所述的电火花加工用特碳材料在制备电火花加工石墨电极中的应用。有益效果：本专利技术通过热压烧结使有机块状物脱去氧、氢等元素，保留碳元素，从而得到碳素块；再通过将碳素块进行回火石墨化处理，使所述碳素块石墨化，得到电火花加工用特碳材料。本专利技术所述EDM用特碳材料的制备方法能够制备得到满足EDM使用要求的特碳材料，通过以植物为主要原料生产制备电火花加工用特碳材料，实现植物废料的环保无害处理，能够产生巨大的经济效益。附图说明图1为本专利技术所述电火花加工用特碳材料的制备方法的流程图。图2为本专利技术所述热压烧结过程中压力线和功率线图。具体实施方式本专利技术提供一种电火花加工用特碳材料的制备方法及应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。生物界中，植物含有大量的木质素。木质素在细胞壁的形成中是特别重要的，大量存在于木材和树皮中。所述木质素是由3种苯丙烷单元通过醚键和碳碳键相互连接形成的具有三维网状结构的生物高分子。可见木质素中主要含C、H、O三种元素，其中的C-C键的键能约345.6KJ/mol，C-H键的键能大约为415.3KJ/mol，C＝C双键的键能约615KJ/mol，碳碳三键键能大约836.8kJ/mol。键长越短，键能越大，具体地，同种元素形成的化学键(如碳碳)，双键键能大于单键键能。键长可以近似通过原子半径来比较，由于碳的原子半径比氧要大，所以键能：氧氧双键＞碳氧双键＞碳氧单键。基于物理学基本的低能量平衡原理及上述基本键能参数，在合适的外部条件下，木质素最终可以通过人为方法制作成纯碳材料。EDM用特碳石墨材料的要求是在加工金属工件时石墨材料的低消耗，具体对碳材料的性能要求体现在以下几个方面：细结构、高强度、高致密性、稳定的电阻率等。用含大量木质素的植物原材料制作EDM用特碳石墨材料需要解决的关键技术问题是如何使制作的碳材料在结构、强度、致密性、电阻率等参数满足EDM使用要求。基于此，如图1所示，本专利技术提供一种电火花加工用特碳材料的制备方法，其中，包括：S100、将原料压制成有机块状物，按重量份计，所述原料包括：植物焦化粉40～95份、有机物气流磨粉(有机物机械破碎粉)60～5份、有机成型剂(胶水)10～20份；S200、将所述有机块状物进行热压烧结，得到碳素块；S300、将碳素块进行回火石墨化处理，得到电火花加工用特碳材料(EDM用特碳材料)。本专利技术通过上述热压烧结使原料脱去氧、氢等元素，保留碳元素，从而得到碳素块；再通过将碳素块进行回火石墨化处理，使所述碳素块石墨化，得到电火花加工用特碳材料。其中，本专利技术采用的植物焦化粉和有机物气流磨粉相搭配作为原料体系，能够使电火花加工用特碳材料制备过程中不引入杂质元素，保证所述EDM用特碳材料的纯度。进一步地，所述有机成型剂能够实现植物焦化粉和有机物气流磨粉的混合压制成型。试验表明，若不添加有机成型剂时，植物焦化粉与有机物气流磨粉，难以成型进而无法进行混合压制成有机块状物。经测试表明，本专利技术所制备的EDM用特碳材料密度大于1.80；抗折强度大于90Mpa。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电火花加工用特碳材料的制备方法，其特征在于，包括：/n将原料压制成有机块状物，按重量份计，所述原料包括：植物焦化粉40～95份、有机物气流磨粉60～5份、有机成型剂10～20份；/n将所述有机块状物进行热压烧结，得到碳素块；/n将碳素块进行回火石墨化处理，得到电火花加工用特碳材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种电火花加工用特碳材料的制备方法，其特征在于，包括：
将原料压制成有机块状物，按重量份计，所述原料包括：植物焦化粉40～95份、有机物气流磨粉60～5份、有机成型剂10～20份；
将所述有机块状物进行热压烧结，得到碳素块；
将碳素块进行回火石墨化处理，得到电火花加工用特碳材料。


2.根据权利要求1所述的电火花加工用特碳材料的制备方法，其特征在于，所述植物焦化粉通过如下步骤制备得到：
提供植物原料；
将所述植物原料进行焦化处理，得到植物焦化粉，其中所述焦化处理的温度为400～600℃。


3.根据权利要求2所述的电火花加工用特碳材料的制备方法，其特征在于，所述植物原料包括椰子壳、竹子、玉米杆、松树球中的一种。


4.根据权利要求1所述的电火花加工用特碳材料的制备方法，其特征在于，所述植物焦化粉的粒径为0.5～10微米；
所述有机物气流磨粉的粒径为0.5～10微米。


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【专利技术属性】
技术研发人员：张战，张倩楠，
申请(专利权)人：韶关赛普超硬材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44