炭石墨材料浸渍工艺
2018-05-02 09:59:09
作者：本网整理 来源：材料人
在炭素材料中，炭石墨材料的制备一般要经过经配料、混捏、压型、焙烧和浸渍和石墨化等工艺过程。浸渍工艺作为制作炭石墨材料不可或缺的一部分，通常是在原料经过焙烧过后才会进行。在混捏过程中，原料里会加入大量粘接剂（通常是沥青或者煤沥青），经过长时间焙烧过程后，粘接剂会经过高温分解成为大量气体而排出，这就造成制品在焙烧过后会产生大量气孔，会造成以下结果：
1.造成开口气孔率增大和体积密度降低2.机械性能降低，可加工性降低3.导电性减弱，电阻率增大4.密封性能降低，5.耐腐蚀性和抗氧化能力不足而浸渍的目的就是在一定的温度和压力下，迫使液态浸渍剂浸入多孔制品的气孔中，用来降低制品气孔率、提高其体积密度和机械强度、改善导电和导热性能等物理和化学性能。
浸渍工艺按浸渍液来分，可分为金属浸渍和非金属浸渍，在这里主要介绍非金属浸渍中的煤沥青浸渍。浸渍所需主要设备：预热罐、浸渍罐、浸渍液加热罐。
浸渍工艺流程：
制品在浸渍前，需要用预热罐对制品进行预热，根据制品的规模大小，预热时间一般为2.0—3.5h，温度通常比浸渍罐高20—50℃，预热罐的主要作用是排除部分制品内所含的气体和水分，同时使制品和浸渍液的温度大致相当。在对制品预热过程前，还要对浸渍液进行加热处理，使之成为可以浸渍的液体（浸渍罐和浸渍液罐通过底部阀门连通）。在制品预热好后，需立即将制品移至浸渍罐中，待装好制品后，密封好浸渍罐，开始抽真空，真空度不低于0.08MPa，时间保持40-60h。然后打开阀门，通过压力差使浸渍液自动流入浸渍罐中，待全部流入后，关闭阀门，对浸渍罐开始加压，压强维持在0.7-1.2MPa，时间保持2-4h。加压结束后，再次打开阀门，利用压强差使浸渍液自动回流入浸渍液罐，待回流完后关闭好阀门。最后打开浸渍罐，将半成品吊出进行自然固化。
浸渍液：
此次制品浸渍介质采用煤沥青。浸渍后的溶液返回到沥青贮罐内，一般在一个月之内更换一次。
浸渍液更换的原因：在浸渍过程中，煤沥青会经过反复加热，则沥青将发生氧化缩合，轻馏分跑掉，沥青分子增大，沥青软化点增高，游离碳含量增加。这样便会使沥青浸润能力减弱，以至影响浸渍效果。
对浸渍煤沥青的技术要求可参考一下标准：
1）灰分：不大于0.3%。
2）水分：不大于0.2%。
3）挥发分：60～70%。
4）软化点：55～75℃（水银法）。
5）游离碳：18～25%。
煤沥青软化点不符合要求时，用蒽油调节，葱油的质量指标如下：水分不大于0.5%；苯不溶物不大于0.5%；比重1.1～1.15g/cm3。
性能测试：
1.抗压强度： 测试制品外力施压时所承受的强度极限，利用压力测试机测试，采用标准BJ/T8133.8一1999电炭制品试验方法。
2.抗折强度：测试制品单位面积承受弯矩时的极限折断应力，试验在通用万能材料试验机上进行，采用标准BJ/T8133.8一1999电炭制品试验方法3.肖氏硬度：用来测试制品的软硬程度，利用肖氏硬度计，采用标准BJ/T8133.4一1999电炭制品试验方法4.开口气孔率：用来测试制品气孔含量的一个指标，采用水煮法来测定，标准采用标准BJ/T8133.14一1999电炭制品试验方法5.体积密度：测试制品密度标准采用标准BJ/T8133.15一1999电炭制品试验方法注意：
1.制品调入浸渍罐前同样需要对浸渍罐进行加热。
2.抽真空时保持长时间，是为了尽可能将制品内部细小孔洞的空气和水分排除完，加压时间长同样是为了使制品浸渍充分。
3.在对浸渍罐加压过程中，可通入氮气增加压强。
4.整个浸渍过程，浸渍液罐保持常压。
5.在打开浸渍罐前，应先对浸渍罐进行排气处理，以防发生事故。
6.制品预热时间、抽真空时间、浸渍时间需要根据制品的尺寸大小进行灵活调整。
7.如果想大幅度改善产品的性能，可对制品进行多次浸渍。
8.在性能测试方面可根据不同的需求进行增加，例如测试抗氧化性能、耐腐蚀性能等。
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