等静压石墨材料主要应用于电子和太阳能光伏产业、机械制造、石油化工、金属连铸、硬质合金、玻璃制造、生物医药、航空航天、核能、军工等行业和领域。应用广泛,应用领域还在不断扩大。均衡石墨是21世纪最有价值的新材料之一。

出于保密的原因,国内外炭素厂家在制造技术上基本不交流。因此无法了解和掌握国外等静压石墨材料的发展方向和产品开发方向。我只是根据公开的信息和我能理解的一些现象进行推论,供大家参考。
第一,技术发展方向
1.产品配方:
采用制造过程中体积收缩大的材料进行配方生产,减少了浸渍和烘烤次数,实现了短流程生产。据了解,法国梅尔森石墨工业(重庆)有限公司生产工艺精良,其产品不经浸渍,只经过一次焙烧就进入石墨化工序,产品体积密度可达1.80g/cm3左右(大部分接近1.80g/cm3)。
无粘结剂石墨是以中间相或生焦为原料制成的,其中含有高含量的挥发性烃类,焙烧后可形成高密度的产品。
中间相是沥青在350-450℃左右热处理形成的,由芳香族分子突然收缩形成的高度各向异性的液晶组成。当沥青形成小球或碳微球时,中间相形成细粉从沥青中分离出来,可用作自焙和石墨化原料。
焦炭是由原油蒸馏获得的重质残渣的延迟焦化过程形成的主要固体碳产物。生焦磨成细粉后,与中间相一样,可以不加粘结剂直接成型、焙烧(或加压焙烧)和石墨化。两种原料的挥发性物质含量约为8-mdash;15%。挥发性碳氢化合物,焙烧后形成高密度产品。
无碳石墨制品的制造非常困难,因为制品的体积收缩率非常大,约为30%,开裂的几率相当大。成功的报道只限于实验室的小尺寸产品,是否有可能在大尺寸产品上实现,需要更先进的软硬件支持,以及大量的生产实践。
2.成型用粘合剂和添加剂
使用高温沥青作为粘结剂是国外炭素生产企业公开的秘密。采用结焦值较高的高温沥青作为粘结剂,可以有效缩短制造周期。在国外石墨电极的生产工艺中首次使用高温沥青作为粘结剂,在国内有应用高温沥青的成熟经验。该技术在国外特种炭制造领域应用广泛。添加剂的使用属于国外炭素制造的严格保密范围,在公布的数据中很难查到。添加剂的使用是各个公司的核心机密,很难量化和量化。
3.焙烧过程
领养& rdquo加压烘烤& rdquo还有& rdquo对流气氛炉;加压焙烧能有效提高焙烧过程中钢坯的结焦值;& rdquo对流气氛炉;与传统的环式炉相比,由于导热方式的改变,匣钵被加热气流直接均匀加热,可以大大缩短热平衡时间,从而缩短加热周期。
4.石墨化过程
领养& rdquo内部石墨化炉& rdquo还有& rdquo电磁石墨化炉& rdquo这两种石墨化炉的通电周期远比传统石墨化炉短& rdquo艾奇逊炉& rdquo温度场均匀,降低了产品的开裂率,合格率高。
串联石墨化(电极纵向排列)最早由kastner提出,其特点是石墨化产物直接首尾相连,不需要电阻材料。将待石墨化的产品固定在炉头电极之间,由负载直接通电产生高温。要石墨化的产品的接触表面必须接触良好。因此,产品需要是平端的,需要一个可调节的夹紧装置,以保证连续可靠的电接触和低接触电阻。防氧化和防高热;损失的保温材料与艾奇逊石墨化炉相同。这种石墨化方法具有加热时间短、能耗低、炉体小的优点。
感应加热炉一般用于小尺寸产品的石墨化,绝缘材料采用炭黑或碳毡。间接加热炉由横截面为矩形或圆形的水平或垂直电阻加热石墨管组成。石墨管的外部用炭黑绝缘,炭黑被碳毡包围。待石墨化的产品在炉中可以是相互连接的或不连续的。它可以在炉尾用冷却水密封,或者可以引入惰性气体以防止氧化。
间接加热石墨化炉的主要优点是控温精确,升温速度快,可以达到每小时1500度左右,缺点是加工的产品不能太厚。
5.产品制造工艺路线向短流程发展。
短流程生产减少了生产环节,缩短了制造周期,减少了资金占用,大大提高了生产效率,这将直接体现在经济效益上。因此,短流程生产是炭素生产行业研究人员永恒的课题,不仅是国外炭素生产行业的技术发展方向,也是国内特种炭素行业的技术发展方向。
二、产品发展方向
1.大尺寸产品和超细结构产品
国外各大炭素生产企业竞相试制大尺寸产品和超细结构产品,开发抗氧化能力强、结构精细、耐磨性强的高端石墨材料,以此来竞争日益增长的光伏市场、机械制造、冶金、化工、高速列车等市场。
2.根据不同的应用领域开发产品,产品系列齐全。
除了圆柱形产品和方形产品,我们还开发异形零件:碗形材料和桶形材料等。生产和经营异形零件的优点是:
(1)产品几何尺寸减小后,不容易产生致命的应力差,产品不容易开裂,制造难度降低,可以保持较高的成品率,有效控制制造成本;
(2)通过强化和致密化的手段,使沥青浸透彻底,使材料内部质量更加均匀,能有效提高材料性能;
(3)由于针对性制造异性毛坯,加工时用户切削量少,边角料少,材料利用率高;
④等静压石墨(各向同性石墨)是西方出口管制机构控制的重要限制材料,而碗状或管状产品的毛坯只能制成特定几何尺寸的石墨零件,不能用于其他用途。可以避免触及管制红线,避免西方相关组织的限制。
缺点是:
①与实心材料相比,毛坯的空中心部分占用毛坯加工空间空,所以材料的单位重量轻,加工效率降低;
②另外,大型异形零件在普通的艾奇逊石墨化炉中不能均匀加热,需要专用的石墨化炉(如电磁感应石墨炉)。
3.注意产品的后续加工。
根据不同用户的实际使用情况,产品会经过提纯、渗硅、涂硅、涂碳、浸树脂、浸金属等处理。以满足不同工况的要求。
例如,热交换器中使用的石墨材料用树脂浸渍,以产生不可渗透的石墨;在表面沉积碳或硅可以解决石墨容易氧化的问题:浸渍金属提高材料的耐磨性等。后续处理的基材不限于石墨材料,可根据用户的不同工况提供碳制品、碳-石墨制品和石墨制品,以满足用户的特殊需求。在选材上没有一刀切,完全是根据用户需求来选择,然后根据需求进行材料的后续处理。
4.瞄准中国核能市场
针对中国核能市场,研发适合中国高温气冷堆的核石墨材料,挤入潜在巨大的中国核能市场。比如Sigri、东洋、日本电气等公司。,都积极参与了相关材料的供应招标。
三、外国特种碳素公司在中国的经营策略
1.延伸产业链,不只是卖毛坯,尽量为中国用户提供石墨成品:
减少毛坯供应,大幅提高石墨成品比例,提高利润率,实现利润最大化。国内厂家一般以年产销吨位和石墨毛坯销售额来描述和评价生产经营规模,国外同行多以销售额来评价规模,包括毛坯、产品(石墨零件)、综合服务等项目。德国Sigri公司和日本东洋炭素都采用这种模式,即坯料直接精加工成石墨产品提供给用户。
为了充分提高利润率,实现利润最大化;同时,由于制造的石墨部件不能再用于核领域或其他军事应用,因此可以减少& ldquo检查故障& rdquo,有效提高合同履行效率,缩短交货周期,从而提高在石墨市场的竞争力。
2.为中国提供升级产品,替代低端产品。
随着国内用户消费要求的提高和中国生产的等静压石墨材料制造水平的提高,国外炭素生产企业增加了向中国提供更高等级高强高密度石墨材料的比例,以逐步替代低端产品,如日本东洋,降低了堆密度小于1.80g/CrT13的IG11材料比例,增加了堆密度为1 .82g/cm3的IG43材料比例。后者由于体积大,相应的强度也更高,在同等工况下使用寿命会更长。其他外企的策略也差不多,目的都是保持材料质量上的领先优势。
3.为了降低制造成本,在中国建立生产基地。
由于中国的劳动力成本远低于国外,在中国设立生产基地可以大大降低产品的制造成本。国外等静压石墨材料生产商已将部分加工工序移至中国,如日本Sigri、法国东洋、Melson等,分别在山西、山东、重庆建立了合资或独资工厂。除了降低制造成本,外国公司在中国设厂的另一个优势是可以减少管制物资的相关申报手续,缩短申报时间,提高其产品在中国市场的竞争力,继续保持在该领域的领先地位。
4.技术保密已经成为国外厂商的共识。
国外厂商在中国生产经营等静压石墨材料意在& rdquo给鱼& rsquo-决不& ldquo授予钓鱼& rdquo因此,核心工序位于中国大陆境外,大部分烘烤后的坯料被运到中国,在合资或独资工厂完成石墨化和机加工。只有重庆的法国梅尔森公司在中国设置了成型工艺,但是成型材料& rdquo压粉& rdquo直接从国外进口,即原料采购、研磨、配方、捏合、二次研磨等工艺均在国外实现。目的只有一个:防止泄密,而且配方是核心机密)。
四。服务理念
通过采用系统解决方案,为用户提供的服务不仅包括毛坯或石墨零件的销售,还包括从方案设计到实际应用指导和技术培训的一整套服务。这方面的专家有很多感受、讨论和评论,这里不赘述,但值得中国同行学习、品鉴和借鉴。