Isostatisches Pressen von Graphitist ein neuartiges Graphitmaterial, das in den 1960er Jahren entwickelt wurde und über eine Reihe hervorragender Eigenschaften verfügt. Beispielsweise weist isostatisch gepresster Graphit eine gute Hitzebeständigkeit auf. In einer inerten Atmosphäre nimmt seine mechanische Festigkeit mit steigender Temperatur nicht nur nicht ab, sondern steigt sogar an und erreicht ihren Höchstwert bei etwa 2500 °C. Im Vergleich zu gewöhnlichem Graphit ist seine Struktur fein und dicht und seine Gleichmäßigkeit gut. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist sehr niedrig und weist eine ausgezeichnete Thermoschockbeständigkeit auf. Isotrop; Hohe chemische Korrosionsbeständigkeit, gute thermische und elektrische Leitfähigkeit; Hat ausgezeichnete mechanische Verarbeitungseigenschaften.
Gerade aufgrund seiner hervorragenden Leistung wird isostatisch gepresster Graphit häufig in Bereichen wie Metallurgie, Chemie, Elektrotechnik, Luft- und Raumfahrt und Atomenergie eingesetzt. Darüber hinaus erweitern sich mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie die Anwendungsfelder ständig.
Herstellungsverfahren für isostatisch gepressten Graphit
Der Herstellungsprozess von isostatisch gepresstem Graphit ist in Abbildung 1 dargestellt. Es ist offensichtlich, dass sich der Herstellungsprozess von isostatisch gepresstem Graphit von dem von Graphitelektroden unterscheidet.
Für die isostatische Pressung von Graphit werden strukturell isotrope Rohstoffe benötigt, die zu feinerem Pulver gemahlen werden müssen. Die Kaltisostatik-Pressformung erfordert einen sehr langen Röstzyklus. Um die gewünschte Dichte zu erreichen, sind mehrere Imprägnier-Röstzyklen erforderlich. Der Graphitisierungszyklus ist deutlich länger als bei herkömmlichem Graphit.
Eine weitere Methode zur Herstellung von Graphit durch isostatisches Pressen ist die Verwendung von Mesophasen-Kohlenstoff-Mikrokugeln als Rohstoff. Zunächst werden die Mesophasen-Kohlenstoff-Mikrokugeln einer Oxidationsstabilisierungsbehandlung bei höheren Temperaturen unterzogen, anschließend isostatisch gepresst und anschließend kalziniert und graphitiert. Diese Methode wird in diesem Artikel nicht vorgestellt.
1.1 Rohstoffe
ThZu den Rohstoffen für die Herstellung von isostatisch gepresstem Graphit gehören Zuschlagstoffe und Bindemittel. Zuschlagstoffe werden üblicherweise aus Petrolkoks, Asphaltkoks und gemahlenem Asphaltkoks hergestellt. Der von POCO in den USA produzierte isostatische Graphit der AXF-Serie wird beispielsweise aus gemahlenem Asphaltkoks (Gilsontecoke) hergestellt.
Um die Produktleistung an unterschiedliche Verwendungszwecke anzupassen, werden auch Ruß und künstlicher Graphit als Zusatzstoffe verwendet. Im Allgemeinen müssen Petrolkoks und Asphaltkoks vor der Verwendung bei 1200 bis 1400 °C kalziniert werden, um Feuchtigkeit und flüchtige Stoffe zu entfernen.
Um die mechanischen Eigenschaften und die Strukturdichte der Produkte zu verbessern, wird Graphit auch direkt durch isostatisches Pressen unter Verwendung von Rohstoffen wie Koks hergestellt. Koks zeichnet sich dadurch aus, dass es flüchtige Bestandteile enthält, selbstsintert und sich synchron mit dem Bindemittel Koks ausdehnt und zusammenzieht. Als Bindemittel wird üblicherweise Kohlenteerpech verwendet. Je nach den unterschiedlichen Anlagenbedingungen und Prozessanforderungen der einzelnen Unternehmen liegt der Erweichungspunkt des verwendeten Kohlenteerpechs zwischen 50 °C und 250 °C.
Die Leistung von isostatisch gepresstem Graphit wird stark von den Rohstoffen beeinflusst, und die Auswahl der Rohstoffe ist ein Schlüsselfaktor bei der Herstellung des gewünschten Endprodukts. Vor der Zufuhr müssen die Eigenschaften und die Gleichmäßigkeit der Rohstoffe streng geprüft werden.
1.2 Schleifen
Die Aggregatgröße von isostatisch gepresstem Graphit muss üblicherweise unter 20 µm liegen. Der derzeit feinste isostatisch gepresste Graphit hat einen maximalen Partikeldurchmesser von 1 µm. Er ist sehr dünn.
Um Kokszuschlagstoffe zu solch feinem Pulver zu mahlen, ist ein Ultrafeinbrecher erforderlich. Das Mahlen mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 10–20 μm erfordert den Einsatz einer Vertikalwalzenmühle, mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von weniger als 10 μm erfordert das Pulver von 10 m den Einsatz einer Luftstrommühle.
1.3 Mischen und Kneten
Geben Sie das gemahlene Pulver und das Kohlenteerpech-Bindemittel in einem Heizmischer zum Kneten, sodass eine Asphaltschicht gleichmäßig auf der Oberfläche der Kokspulverpartikel haftet. Nach dem Kneten die Paste herausnehmen und abkühlen lassen.
Veröffentlichungszeit: 27. September 2023