一种防止等静压石墨烧结开裂的方法技术

本发明专利技术公开了一种防止等静压石墨烧结开裂的方法，具体包括以下步骤：将原料压粉装在橡胶模具中等静压成型得到生坯；然后经过多次焙烧和浸渍，最后一次焙烧后经石墨化处理即得等静压石墨，其特征在于，等静压成型的生坯中具有若干塑料棒，每根塑料棒的两端伸出生坯，塑料棒在第一次焙烧升温过程中软化并先于挥发分排出坯体从而在坯体内形成排气通道，用于排出焙烧过程中释放的挥发分。该方法能有效排出焙烧过程中产生的挥发分，避免等静压石墨坯体出现开裂，有利于提高等静压石墨产品的成品率。

【技术实现步骤摘要】
一种防止等静压石墨烧结开裂的方法
本专利技术属于新材料
，特别涉及一种防止等静压石墨烧结开裂的方法。
技术介绍
等静压石墨是上世纪40年代发展起来的一种新型石墨材料，具有一系列优异的性能。与普通石墨相比，结构精细致密，而且均匀性好；热膨胀系数很低，具有优异的抗热震性能；各向同性、耐化学腐蚀性强、导热性能和导电性能良好；具有优异的机械加工性能。正是由于具有这一系列的优异性能，等静压石墨在化工、半导体、电气、冶金、机械、核能及宇航等领域得到广泛应用，而且随着科学技术的发展，应用领域还在不断扩大。等静压石墨的传统生产工艺流程如图1所示，将骨料(沥青焦、石油焦、天然石墨、无燃煤等)一次磨粉后与粘结剂(煤沥青、酚醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂等)混捏、冷却、破碎，二次磨粉后得到原料压粉，然后将原料压粉装入橡胶模具中，等静压成型形成生坯，然后将生坯经第一次焙烧、第一次浸渍、第二次焙烧、第二次浸渍和第三次焙烧，最后再进行石墨化处理得到等静压石墨。原料压粉一般选用结构上各向同性的碳质原料，并将其磨制成特定粒度的粉料；并且为避免粉料在压制过程中出现定向排列的现象，需要应用冷等静压成型技术。等静压石墨由于结构细密，焙烧过程要求要特别缓慢，为了达到预期密度，一般需要进行多次的焙烧和浸渍循环。最后，样品的石墨化周期也要比普通石墨材料长得多。然而在焙烧过程中，当焙烧温度达到300℃左右时，骨料和粘结剂之间会发生复杂的化学反应，粘结剂分解释放大量挥发分的同时，进行缩聚反应。在低温预热阶段，生坯因受热而膨胀，在随后的升温过程中，又因缩聚反应而体积收缩。生坯的体积越大，挥发分的释放就越困难，同时，生坯表面和内部也越容易产生温差、收缩不均匀等现象，这些都有可能导致坯体出现裂纹，严重影响等静压石墨的成品率，现有制备直径1000毫米以上的大型等静压石墨制品的成品率约为70％。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的就在于提供一种防止等静压石墨烧结开裂的方法，该方法在焙烧过程中能有效排出焙烧过程中产生的挥发分，避免等静压石墨坯体出现开裂，有利于提高等静压石墨产品的成品率。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种防止等静压石墨烧结开裂的方法，具体包括以下步骤：将原料压粉装在橡胶模具中等静压成型得到生坯；然后经过多次焙烧和浸渍，最后一次焙烧后经石墨化处理即得等静压石墨，等静压成型的生坯中具有若干塑料棒，每根塑料棒的两端伸出生坯，塑料棒在第一次焙烧升温过程中软化并先于挥发分排出坯体从而在坯体内形成排气通道，用于排出焙烧过程中释放的挥发分。进一步地，塑料棒在生坯中呈层状结构均匀分布，每层含有复数根塑料棒。进一步地，位于同一层的复数根塑料棒相互交错形成网状结构，便于在坯体中形成相互交错的排气通道，利于挥发分的排出。进一步地，装料时塑料棒和原料压粉一同装入橡胶模具，其方法为：先在橡胶模具内铺设一层原料压粉，然后将网状塑料棒放置在原料压粉上，然后再在塑料棒上铺设一层原料压粉，按此方法完成原料压粉的装料。进一步地，相邻两层的网状塑料棒的间距为10cm～20cm。进一步地，等静压成型时，先升压至5MPa，然后保压以排除橡胶模具内的气体，然后再升压至100～200MPa，并保压20～60min，最后再降压，降压时间≥30min。进一步地，所述塑料棒为能在100～200℃下软化的塑料管。进一步地，每次焙烧的最高温度为1200℃。进一步地，每次焙烧的升温过程分为以下几个阶段：100～350℃阶段，升温速度：≤2.5℃/h；350～400℃阶段，升温速度：≤1℃/h；400～500℃阶段，升温速度：≤0.7℃/h；500～600℃阶段，升温速度：≤1℃/h；600～700℃阶段，升温速度：≤1.4℃/h；700～800℃阶段，升温速度：≤2℃/h；800～1200℃阶段，升温速度：≤3℃/h。进一步地，进行浸渍前，先将焙烧后的坯体放入浸渍罐内预热，再对浸渍罐进行抽真空，然后再将熔化好的浸渍剂注入浸渍罐中并将坯体淹没，最后升温、加压进行浸渍。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术在制备大型等静压石墨时，通过在装料过程中在原料压粉内设置塑料棒，该塑料棒能在挥发分释放前的第一次焙烧升温过程中软化并从坯体内排出，从而在坯体内形成与外界相通的排气通道，当挥发分释放时能通过排气通道排出坯体，从而避免坯体出现裂纹；同时因为排气通道的形成，有利于热传递，避免坯体内部和表面产生温差，从而进一步避免焙烧过程因收缩不均匀导致坯体出现裂纹，进而提高等静压石墨的成品率。附图说明图1-等静压石墨的传统生产工艺流程图。具体实施方式一种防止等静压石墨烧结开裂的方法，具体包括以下步骤：将原料压粉装在橡胶模具中等静压成型得到生坯；然后经过多次焙烧和浸渍，最后一次焙烧后经石墨化处理即得等静压石墨，其特征在于，等静压成型的生坯中具有若干塑料现状网，每根塑料线的直径为5微米且两端伸出生坯，塑料线在第一次焙烧升温过程中软化并先于挥发分排出坯体从而在坯体内形成排气通道，用于排出焙烧过程中释放的挥发分。焙烧过程中，挥发分在300℃左右才开始释放，这里的塑料线在第一次焙烧升温过程中就软化，并流出坯体的表面，在大型坯体中形成排气通道，当温度继续升高至300℃时，挥发分才开始释放，这样释放的挥发分就可以从排气通道内排出坯体，从而有效解决生坯的体积越大，挥发分的释放就越困难的技术难题，可大大降低等静压石墨制品的开裂率。同时因为排气通道的形成，有利于热传递，避免坯体内部和表面产生温差，从而进一步避免焙烧过程因收缩不均匀导致坯体出现裂纹，进而提高等静压石墨的成品率。排气通道在后续浸渍过程中进行填补，从而不会影响对等静压石墨的密度和强度等性能造成影响。石墨化是把焙烧后的等静压石墨制品加热到约3000℃，碳原子晶格有序排列，完成由炭向石墨的转变的过程。石墨化后，制品的体积密度、导电率、导热率及抗腐蚀性能得到很大程度的提高，机械加工性能也得到改善。但是，石墨化会降低制品的抗折强度。具体实施时，塑料棒在生坯中呈层状结构均匀分布，每层含有复数根塑料棒。这样相当于将大型的生坯分成若干份小型生坯进行焙烧，在焙烧过程中，挥发分就可以顺利地从排气通道排出坯体，降低等静压石墨制品开裂。具体实施时，位于同一层的复数根塑料棒相互交错形成网状结构，便于在坯体中形成相互交错的排气通道，利于挥发分的排出。这样形成的排气通道是交错设置且相通的排气通道，有利于挥发分的排放。具体实施时，装料时塑料棒和原料压粉一同装入橡胶模具，其方法为：先在橡胶模具内铺设一层原料压粉，然后将网状塑料棒放置在原料压粉上，然后再在塑料棒上铺设一层原料压粉，按此方法完成原料压粉的装料。具体实施时，相邻两层的网状塑料棒的间距为10cm～20cm。具体实施时，等静压成型时，先升压至5MPa，然后保压以排除橡胶模具内的气体，然后再升压至100～200MPa，并保压2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防止等静压石墨烧结开裂的方法，具体包括以下步骤：将原料压粉装在橡胶模具中等静压成型得到生坯；然后经过多次焙烧和浸渍，最后一次焙烧后经石墨化处理即得等静压石墨，其特征在于，等静压成型的生坯中具有若干塑料棒，每根塑料棒的两端伸出生坯，塑料棒在第一次焙烧升温过程中软化并先于挥发分排出坯体从而在坯体内形成排气通道，用于排出焙烧过程中释放的挥发分。/n

【技术特征摘要】
1.一种防止等静压石墨烧结开裂的方法，具体包括以下步骤：将原料压粉装在橡胶模具中等静压成型得到生坯；然后经过多次焙烧和浸渍，最后一次焙烧后经石墨化处理即得等静压石墨，其特征在于，等静压成型的生坯中具有若干塑料棒，每根塑料棒的两端伸出生坯，塑料棒在第一次焙烧升温过程中软化并先于挥发分排出坯体从而在坯体内形成排气通道，用于排出焙烧过程中释放的挥发分。


2.根据权利要求1所述的一种防止等静压石墨烧结开裂的方法，其特征在于，塑料棒在生坯中呈层状结构均匀分布，每层含有复数根塑料棒。


3.根据权利要求2所述的一种防止等静压石墨烧结开裂的方法，其特征在于，位于同一层的复数根塑料棒相互交错形成网状结构，便于在坯体中形成相互交错的排气通道，利于挥发分的排出。


4.根据权利要求3所述的一种防止等静压石墨烧结开裂的方法，其特征在于，装料时塑料棒和原料压粉一同装入橡胶模具，其方法为：先在橡胶模具内铺设一层原料压粉，然后将网状塑料棒放置在原料压粉上，然后再在塑料棒上铺设一层原料压粉，按此方法完成原料压粉的装料。


5.根据权利要求4所述的一种防止等静压石墨烧结开裂的方法，其特征在于，相邻两层的网状塑料棒的间距为10cm~20cm。


6.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱仕高，朱炜光，
申请(专利权)人：巴中意科碳素股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51