1. 傳統用途
1、用作耐火材料:石墨及其制品具有耐高溫、高強度的性能。 在冶金工業中,主要用于制造石墨坩堝。 在煉鋼中,石墨常用作鋼錠的保護劑和冶金爐的內襯。
2、作為導電材料:在電氣工業中用于制作電極、電刷、碳棒、碳管、汞集流體正極、石墨墊片、電話零件、電視顯像管涂料等。
3、作為耐磨潤滑材料:石墨在機械工業中常用作潤滑劑。 在高速、高溫、高壓條件下往往不能使用潤滑油,但石墨耐磨材料可以在200~2000℃的溫度下在無潤滑油的情況下進行高滑動速度工作。 許多輸送腐蝕性介質的設備廣泛使用石墨材料來制造活塞皮碗、密封圈和軸承。 它們在運行時不需要添加潤滑油。 石墨乳液也是許多金屬加工(拉絲、拉管)的良好潤滑劑。
4、石墨具有良好的化學穩定性。 經過特殊加工的石墨具有耐腐蝕、導熱性好、滲透率低等特點。 廣泛應用于熱交換器、反應罐、冷凝器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器等的制作。 、泵設備。 廣泛應用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產、合成纖維、造紙等工業部門,可節省大量金屬材料。
不同類型的防滲石墨因其所含樹脂不同,其耐腐蝕性能也不同。 例如,浸漬酚醛樹脂的耐酸但不耐堿; 經糠醇樹脂浸漬的產品既耐酸又耐堿。 不同品種的耐熱性也有差異:碳和石墨在還原氣氛中可耐2000~3000℃,在氧化氣氛中分別在350℃和400℃開始氧化; 防滲石墨品種隨浸漬劑的不同而不同,一般用酚醛或糠醇浸漬的,耐熱溫度在180℃以下。
5、用于鑄造、砂型鑄造、沖壓及高溫冶金材料:由于石墨的熱膨脹系數小,能承受快速的冷卻和加熱變化,因此可用作玻璃器皿的鑄造模具。 使用石墨后,可以獲得尺寸精確、表面光滑、成品率高的黑色金屬鑄件。 無需或很少加工即可使用,從而節省大量金屬。 在硬質合金生產等粉末冶金工藝中,通常使用石墨材料來制造沖壓模具和用于燒結的瓷舟。 單晶硅晶體生長坩堝、區域精煉容器、支架夾具、感應加熱器等均采用高純石墨加工而成。 此外,石墨還可用作真空冶煉用石墨絕熱板和底座,高溫電阻爐管、棒、板、柵等部件。
6、用于原子能工業和國防工業:石墨具有良好的中子慢化劑,用于原子反應堆。 鈾石墨反應堆是一種廣泛使用的原子反應堆。 作為動力用原子能反應堆中的減速材料,應具有高熔點、穩定性和耐腐蝕性。 石墨完全可以滿足上述要求。 原子反應堆所用石墨的純度很高,雜質含量不應超過幾十PPM。 特別是硼含量應小于0.5PPM。 在國防工業中,石墨還用于制造固體燃料火箭的噴嘴、導彈的鼻錐、航空航天設備的零部件、隔熱材料和防輻射材料等。
7、石墨還可以防止鍋爐結垢。 有關單位試驗表明,在水中加入一定量的石墨粉(每噸水約4~5克)可以防止鍋爐表面結垢。 此外,金屬煙囪、屋頂、橋梁和管道上的石墨涂層可以防止腐蝕和生銹。
8、石墨可用作鉛筆芯、顏料、拋光劑。 石墨經特殊加工后可制成各種特種材料用于相關工業部門。
9、電極:石墨如何替代銅作為電極?
20世紀60年代,銅被廣泛用作電極材料,使用率約為90%,石墨僅占10%左右。 進入21世紀,越來越多的用戶開始選擇石墨作為電極材料。 在歐洲,90%以上的電極材料是石墨。 銅作為曾經占主導地位的電極材料,與石墨電極相比幾乎失去了優勢。 是什么導致了這種戲劇性的變化呢? 當然石墨電極還有很多優點。
(1)加工速度更快:一般情況下,石墨的機械加工速度可比銅快2~5倍; 而放電加工速度比銅快2~3倍,材料不易變形:在薄肋狀電極加工中優勢明顯; 銅的軟化點在1000度左右,受熱容易變形; 石墨的升華溫度為3650度; 熱膨脹系數僅為銅的1/30。
(2)重量更輕:石墨的密度僅為銅的1/5。 采用大電極進行放電加工時,可以有效減輕機床(EDM)的負擔; 更適合大型模具中的應用。
(3)放電消耗較小; 由于火花油中也含有C原子,在放電加工時,高溫使火花油中的C原子分解,進而在石墨電極表面形成一層保護膜,補償損失。
(4)無毛刺; 銅電極加工后需要人工修整去除毛刺,而石墨加工后沒有毛刺,節省了大量成本,更容易實現自動化生產。
(5)石墨更容易研磨和拋光; 由于石墨的切削阻力僅為銅的1/5,因此更容易進行手工研磨和拋光。
(6)材料成本更低,價格更穩定; 由于近年來銅價上漲,各向同性石墨的價格現在低于銅。 同等體積下,東洋炭素通用石墨產品的價格比銅的價格低30%。 %~60%,且價格較為穩定,短期價格波動很小。
正是這種無可比擬的優勢,使得石墨逐漸取代銅成為電火花加工電極的首選材料。
2、石墨的新用途:
隨著科學技術的不斷發展,人們也開發出了石墨的許多新用途。
柔性石墨制品。 柔性石墨又稱膨脹石墨,是20世紀90年代開發的新型石墨產品。
1971年,美國研究成功柔性石墨密封材料,解決了原子能閥門的泄漏問題。 隨后,德國、日本、法國也開始研發生產。 該產品除具有天然石墨的特性外,還具有特殊的柔韌性和彈性。
因此,它是一種理想的密封材料。 廣泛應用于石油化工、原子能等工業領域。 國際市場需求逐年增加。
輕工業應用
此外,石墨還是輕工玻璃、紙張的拋光劑和防銹劑。 是制造鉛筆、墨水、黑漆、墨水以及人造鉆石和鉆石不可缺少的原料。 是一種非常好的節能環保材料,在美國已被用作汽車電池。 隨著現代科學技術和工業的發展,石墨的應用領域仍在不斷擴大,已成為高新技術領域新型復合材料的重要原材料,在國民經濟中發揮著重要作用。