石墨可以开采或由炼油过程中的石油副产品合成生产。开采或天然石墨被称为石墨、黑铅和矿物碳,呈片状层状存在,具有灰色至黑色光泽,有油腻感,有片状、结晶和无定形形式。其质量取决于其物理特性。
合成石墨是由非晶碳材料经高温处理而成,非晶碳材料包括由可石墨化碳组成的煅烧石油焦和煤焦油沥青。其孔隙率在控制其热膨胀性方面发挥着重要作用,其温度取决于其多颗粒结构的强度
合成石墨不像天然石墨那样结晶,但碳含量更高。人造石墨有两种类型:人工石墨和石墨块。人工石墨是在电炉中生产的,而图形块或各向同性石墨是由焦炭制成的,其结构与生产人工石墨所用的结构不同。
与天然石墨相比,合成或人造石墨具有优越的性能。其卓越的纯度使其更具可预测性和可控性,使其成为专业行业的完美选择。用于生产人造石墨的制造工艺决定了其物理和化学特性。
合成石墨粉是通过将石油焦或石油沥青加热到其石墨化温度以上而制成的。在某些情况下,它是通过筛选电极和接头的车床车削来收集的。
合成石墨用于电子、军事、航空航天、国防和核电等多个行业。
石墨电极在炼钢过程中用于熔化废钢铁。
特殊等级的合成石墨在核反应堆和聚变反应堆中用作基体和中子慢化剂。
由于合成石墨耐用且使用寿命长,多种商业产品均由合成石墨制成,其中包括钓鱼竿、高尔夫球杆杆、自行车车架、跑车车身面板、波音 787 机身和台球杆。
天然石墨类似于云母,由通过范德华力(原子和分子之间依赖的弱相互作用)结合在一起的扁平分子片组成。这些微弱的力使石墨足够软,可以通过摩擦而腐蚀。
石墨的两种形式是六方石墨和菱形石墨,它们具有相似的性质,但石墨烯层不同。每种类型都可以转换并处理为另一种形式。
石墨的热稳定性以及导电性和导热性使其成为电极和高温耐火材料生产的理想选择。使用石墨的一个缺点是它在超过 700°C 的温度下会氧化。
石墨的形成是碳化合物与热液、岩浆液或岩浆碳结晶的反应。
石墨用于耐火材料生产、电池、钢材、刹车片、铸造面层和润滑剂。
尽管铅笔中的材料多年来一直被称为铅,但实际上,它是粘土石墨的一种形式。
坩埚生产始于粘土石墨,但现已发展到氧化铝石墨和硅碳石墨。石墨还用于砖中作为炼钢高炉的衬里。
随着便携式电子产品的兴起,石墨在电池的生产和制造中得到了更多的应用。它的用量是碳酸锂的两倍。
石墨用于提高钢水的碳含量并用作模具的润滑剂。
在刹车片的生产中,石墨已成为石棉的替代品。
石墨涂层用于模具衬里,使其更容易拆卸铸件。其耐高温性使得冷却后更容易分离零件。
石墨坩埚是用于熔化和铸造有色、非铁、金、银、铝和黄铜等金属的容器。
石墨坩埚的质量取决于其制造方式,这会影响其结构、密度、孔隙率和强度。
石墨坩埚是熔化金属工艺的理想选择,因为它们不发生反应并且能够承受极高的温度。
要加工的金属类型决定了所使用的石墨坩埚的类型。
石墨坩埚的制造涉及使用粘土-石墨-陶瓷粘合或碳化物-碳粘合材料,这些材料利用硅和石墨的耐火特性来导热,但增加了结构强度。
用于生产石墨坩埚的石墨有两种形式:合成石墨和天然石墨。