碳素的基础知识.doc

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1、碳素

2、碳素的基础知识2009年2月6日 炭和石墨材料是以碳元素为主的非金属固体材料，其中炭材料基本上由非石墨质碳组成的材料，而石墨材料则是基本上由石墨质碳组成的材料。为了简便起见，有时也把炭和石墨材料统称为炭素材料（或碳材料）。     炭素制品按产品用途可分为石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电炭类、炭素纤维类、特种石墨类、石墨热交换器类等。石墨电极类根据允许使用电流密度大小，可分为普通功率石墨电极。高功率电极、超高功率电极。炭块按用途可分为高炉炭块、铝用炭块、电炉块等。炭素制品按加工深度高低

3、可分为炭制品、石墨制品、炭纤维和石墨纤维等。炭素制品按原料和生产工艺不同，可分为石墨制品、炭制品、炭素纤维、特种石墨制品等。炭素制品按其所含灰分大小，又可分为多灰制品和少灰制品（含灰分低于l％）。     我国炭素制品的国家技术标准和部颁技术标准是按产品不同的用途和不同的生产工艺过程进行分类的。这种分类方法，基本上反映了产品的不同用途和不同生产过程，也便于进行核算，因此其计算方法也采用这种分类标准。下面介绍炭素制品的分类及说明。一、炭和石墨制品(一)石墨电极类     主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合

4、剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率、高功率和超高功率。石墨电极和铜电极相比的优越性石墨电极的优点是加工较容易，EDM（电火花）时金属去除率高，以及石墨损耗小。故此，越来越多的模具厂放弃使用铜电极而改用石墨电极。那么，石墨到底有哪些优势呢？1．石墨的比重是铜的1/5，同等体积石墨的重量相对铜要轻5倍。铜制作成的大型电极由于太重，在长期电火花时对EDM机床主轴精度非常不利。而石墨则不会，而且搬运也非常

5、安全！                                 2．石墨可以有很高的加工速度,一般石墨的加工速度较普通金属快3-5倍。而且选择硬度合适的刀具和石墨，可减少刀具的磨损和电极的损耗。3．石墨成型容易且不会变形，有些形状的电极用铜不易制作而用石墨能轻易达到。如：薄片电极，铜在机加工和EDM时容易变形，而石墨却能很容易的达到，且石墨在EDM时可以用较大的电流和加工速度，不用担心因温度过高产生变形而使工件受到损坏。4．石墨的修整和抛光，一般情况下石墨在加工完成后不需要进行抛光处理。这也减少了电极

6、在成型后的精度误差和缩短了生产周期。5．石墨的EDM（电火花）速度快而损耗小。因为铜的熔点是1083℃，而EDM时的温度在1100℃，铜电极在EDM后相对容易消耗和磨损。而石墨在3550℃才会出现升华，只要配合好合理的加工参数，石墨电极可以做到理论意义上的零损耗。从而避免了电极重复加工的次数。6．在电极的设计和编程方面，石墨电极的设计也不同。许多模具厂通常在铜电极的粗加工和精加工有不同的预留量，而石墨电极则可以使用相同的预留量，这减少了CAD/CAM的工作量和机器加工的次数。单是这个原因就足以缩短模具的设计和

7、加工周期，而且也减少加工中了出错的概率。诚然，石墨也有其不足的地方。如：不像铜电极能回收利用。但相对如此高的生产效率，这一点就相对显得微不足道。当然， 由铜电极转用石墨电极，需要了解该如何使用石墨材料，以及要考虑其他许多因素。石墨分为不同等级，在特别应用程序使用适当等级石墨和机器参数才可达到理想的效果。如使用石墨电极的机器操作人员使用与铜电极相同的设定，结果是令人失望的。转换至全石墨放电加工有许多优点。能否成功转变，有赖原始设备制造商（OEM）和石墨制造商提供必需的知识和培训，以达到理想表现的效果。目前，许多

8、模具厂现正转换为石墨加工，以缩短产品的交货期以增强在市场上的竞争力。石墨电极包括：（1）普通功率石墨电极。允许使用电流密度低于17A／厘米2的石墨电极，用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。（2）抗氧化涂层石墨电极。表面涂覆一层抗氧化保护层的石墨电极，形成既能导电又耐高温氧化的保护层，降低炼钢时的电极消耗。（3）高功率石墨电极。允许使用电流密度为18～25A／厘米2的石墨电极，用于炼钢的高功率电弧炉。（4）超高功率石墨电极。允许使用电流密度大于25A／厘米2的石墨电极。用于超高功率炼钢电弧炉。（二）石墨阳极

9、类     主要以石油焦为原料，煤沥青作粘结剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、浸渍、石墨化、机加工而制成。一般用于电化学工业中电解设备的导电阳极。包括：（1）各种化工用阳极板。（2）各种阳极棒。（三）特种石墨类     主要以优质石油焦为原料，煤沥青或合成树脂为粘结剂，经原料制备、配料、混捏、压片、粉碎、再混捏、成型、多次焙烧、多次侵渍、纯化及石墨化、机加工而制成。一般用于航天、电子、核工业部门。