石墨粉的用途是什么,石墨有哪些性质和用途-天之涯

石墨有哪些性质和用途

耐火材料：在钢铁工业，石墨耐火材料用于电弧高炉和氧气转炉的耐火炉衬、钢水包耐火衬。石墨耐火材料主要是整体浇铸材料、镁碳砖和铝石墨耐火材料。石墨还用于粉末冶金和金属铸造成膜材料，石墨粉加入到钢水中增加钢的碳含量，使高碳钢具有许多优异性能。导电材料：在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管。

石墨的用途

石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子；

性质：耐高温性，导电、导热性，润滑性，化学稳定性，可塑性，抗热震性；

用途：

1、作耐火材料；

2、作导电材料；

3、作耐磨润滑材料；

4、用于制作热交换器，反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备；

5、作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料；

6、用作原子能反应堆中的减速材料；

7、在水中加入一定量的石墨粉，防止锅炉结垢；

8、作铅笔芯、颜料、抛光剂。

石墨用途

石墨的用途及特性

一. 石墨及石墨行业

石墨是在高温下形成。分布最广是石墨的变质矿床，系由富含有机质或碳质的沉积岩经区域变质作用而成;石墨或石墨制品在工业上用途很广，用于制作冶炼上的高温坩埚、机械工业的润滑剂、制作电极和铅笔芯;石墨或石墨制品广泛用于冶金工业的高级耐火材料与涂料、军事工业火工材料安定剂、轻工业的铅笔芯、电气工业的碳刷、电池工业的电极、化肥工业催化剂等。鳞片石墨经过深加工，又可生产出石墨乳、石墨密封材料与复合材料、石墨制品、石墨减磨添加剂等高新技术石墨产品，石墨或石墨制品成为各个工业部门的重要非金属矿物原料。

世界石墨或石墨制品产量的绝大部分消费都集中在日本、美国、德国和英国等工业发达国家，这些国家每年的石墨或石墨制品消费量约占世界总消费量的30%左右。在过去的几年中，世界石墨或石墨制品的消费量一直保持相对稳定。石墨或石墨制品主要消费领域为：耐火材料占总消费量的26%，铸造15%，润滑剂14%，制动衬片13%，铅笔7%，其他(碳刷、电池、膨胀石墨等)25%。从目前形势看，近期内石墨或石墨制品尚难有大的、新的应用领域，因此，国际市场对石墨或石墨制品的需求不会有太大的增长。

中国是世界上最大天然石墨生产国，2008年石墨生产达到165万吨。中国的生产约占世界石墨或石墨总产量的55%。除天然石墨外，世界许多国家还生产人造石墨。2008年的石墨产量比2007年的150多万吨，增加12多万吨，约增加8%。对石墨行业来讲，是一次大的发展。

鳞片状石墨矿石结晶较好，晶体粒径大于1mm，一般为0.05-1.5mm，大的可达5-10mm，多呈集合体。石墨矿石品位较低，一般为3-13.5%。伴生的矿物有云母、长石、石英、透闪石、透辉石、石榴石和少量硫铁矿、方解石等，有时还伴有金红石，钒云母等有用组分。鳞片石墨矿石按其所赋存岩石的岩性不同，分片麻岩型、片岩型、透辉岩型、变粒岩型、混合岩型、大理岩型及花岗岩型等七种，前六种矿石类型产于区域变质成因矿床中，后一种矿石类型则产于岩浆热液成因矿床中。2000年以来，由于浮选矿技术及机械设备的进一步发展，鳞片石墨产量不断增长。

进入2009年以来，国内鳞片石墨出口下降，鳞片石墨出口量的急剧下降使国内鳞片石墨库存进一步积压，而受到经济危机的影响，国内钢材以及下游制品、耐火材料等产业均受到不同程度的影响，2009年鳞片石墨需求因此也将下降5%左右的需求量。在2010-2012年，中国鳞片石墨的库存在维持在比较高的水平，鳞片石墨供过于求的状况将维持一到三年。

“十五”规划中提出了石墨深加工的方向的引导下，今后五年中国重点发展的石墨深加工产品是异型碳、氟化石墨、渗硅石墨、显像管石墨乳、锂离子电池、碳材料、燃料电池碳材料等。

二、石墨新用途

随着科学技术的不断发展，人们对石墨也开发了许多新用途。柔性石墨制品。

柔性石墨又称膨胀石墨，是70 年代开发的一种新的石墨制品。1971 年美国研究成功柔性石墨密封材料，解决了原子能阀门泄漏问题，随后德、日、法也开始研制生产石墨密封材料。这种产品除具有天然石墨所具有的特性外，还具有特殊的柔性和弹性。因此，是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领域。国际市场需求量逐年增长。

制作半金属摩擦材料。自70 年代以来，离合器和自动衬广泛使用半金属摩擦材料。半金属摩擦材料是将石墨和金属粉、钢纤维、陶土粉用合成树脂粘结而成。这些自动衬主要可用于高速设备，如飞机、卡车以及越野车的制动装置和离合器片。近几年来，石棉逐渐被石墨所取代，在一些半金属衬面中，石墨的含量已从1 %一2%增加到5%。该领域石墨消耗量取决于汽车工业的发展状况。

三、石墨材料具有特性

石墨材料主要由多晶石墨构成,属于无机非金属材料,但因它具有良好的热,电传导性而被称为半金属.石墨具有比某些金属还要高的热,电传导性,同时具有远比金属低的热膨胀系数,很高的熔点和化学稳定性,这就使它在工程应用中具有重要的价值.石墨具有很好的耐腐蚀性,不与任何有机化合物起反应.

石墨又是一种耐高温材料,在高温下石墨不会熔化,石墨还具有良好的抗热震性能.石墨具有很好的自润滑性能.

石墨的缺点是抗震性性能差,随着温度的升高,氧化速度加剧.

四、性能参数

1.材料的平均颗粒直径

材料的平均颗粒直径直接影响到材料放电的状况。材料的平均颗粒越小，材料的放电越均匀，放电的状况越稳定，表面质量越好。

对于表面、精度要求不高的锻造、压铸模具，通常推荐使用颗粒较粗的材料，如ISEM-3等；对于表面、精度要求较高的电子模具，推荐使用平均粒径在4μm以下的材料，以确保被加工模具的精度、表面光洁度。材料的平均颗粒越小，材料的损耗情况就越小，各离子团之间的作用力就越大。比如：通常推荐在精密压铸模具、锻造模具方面，ISEM-7已足以满足要求；但客户对于精度要求特别高时，推荐使用TTK-50或ISO-63材料，以确保更小的材料损耗，从而保证模具的精度和表面粗糙度。

同时，颗粒越大，放电的速度就越快，粗加工的损耗越小。主要是放电过程的电流强度不同，导致放电的能量大小不一。但放电后的表面光洁度也随着颗粒的变化而变化。

2.材料的抗折强度

材料的抗折强度是材料强度的直接体现，显示材料内部结构的紧密程度。强度高的材料，其放电的耐损耗性能相对较好，对于精度要求高的电极，尽量选择强度较好的材料。比如：TTK-4可以满足一般电子接插件模具的要求，但有些有特殊精度要求的电子接插件模具，可以选用同等粒径，但强度略高的材料TTK-5材料。

3.材料的肖氏硬度

在对石墨的潜意识认识中，石墨一般会被认为是一种比较软的材料。但实际的测试数据及应用情况显示，石墨的硬度要比金属材料高。在特种石墨行业中，通用的硬度检验标准是肖氏硬度测量法，其测试原理与金属的测试原理不同。由于石墨的层状结构，使其在切削过程中有非常优越的切削性能，切削力仅为铜材料的1/3左右，机械加工后的表面易于处理。但由于其较高的硬度，在切削时，对于刀具的损耗会略大于切削金属的刀具。与此同时，硬度高的材料在放电损耗方面的控制比较优秀。在我司的EDM用材料体系中，对于应用较多的同等粒径的材料均有两款材料可供选择，一种硬度略高，一种硬度略低，以满足各种不同要求的客户的需求。如：平均粒径为5μm的材料，有ISO-63和TTK-50；平均粒径为4μm的材料，有TTK-4和TTK-5；平均粒径为2μm的材料，有TTK-8和TTK-9。主要是考虑到各种类型的客户对于放电和机械加工的偏重方向。

4.材料的固有电阻率

根据我司对于材料的特性统计，如果材料的平均颗粒相同，电阻率大的放电速度会比电阻率小的慢。对于同等平均粒径的材料，电阻率小的材料，其强度和硬度也会相应略低于电阻率高的材料。即，放电的速度、损耗会有所不同。故此，根据实际应用的需要选择材料非常重要。由于粉末冶金的特殊性，对于每一个批号材料的各参数都有其材料的代表值有一定的波动范围。但同一档次的石墨材料，其放电效果非常接近，由于各种参数造成的应用效果的差异非常小。电极材料的选择直接关系到放电的效果，在很大程度上材料的选取是否恰当，决定了放电速度、加工精度以及表面粗糙度的最终情况。

五、工艺技术特征：

1. 耐高温

石墨是目前已知的最耐高温的材料之一。在2000ºC之上时，一般材料早已化为气体，或呈熔融状态，就是一些难容的金属在2500 ºC左右也会失去强度。如钨是已知的金属中熔点最高的，达3600 ºC，但在此温度下石墨是不会融化的，它的熔点为3850 ºC±50 ºC，沸点答4250 ºC把各种耐温的材料置于7000 ºC超高温电弧下10s，石墨损失最小，按重量计算，石墨算是0.8%，尼龙纤维增强酚醛塑料损失1.2%，碳化硅损失1.7%，高铝钢玉损失8.2%，最耐高温的金属氧化物-----氧化锆损失12.9。由此可见，石墨的奶高温性能是很突出的。

一般材料在高温下强度逐渐降低，而石墨在加热到2000 ºC，其强度反而较常温时提高一倍。但石墨的耐氧化性能差，随着温度的提高，氧化速度逐渐增加。

2. 特殊的抗热震性能

石墨具有良好的抗热震性能，当温度急剧变化时，热膨胀系数小，因而具有良好的热稳定性，在温度急冷急热的变化中，不会产生裂纹。

3. 导热性和导电性

石墨具有良好的导热导电性，虽然石墨的导电性不能与铜、铝等技术相匹敌，但与一般的材料比，其导热导电性是相当高的，如比不锈钢高4倍，比碳素钢高2倍，比一般的非金属高100倍。

石墨的导热性，不仅超过钢、铁、铝等金属材料，而且随温度升高，导热系数降低，这和一般金属材料不同，一般技术的导热系数随着温度的升高而增大。在极高的温度下，石墨甚至趋于绝热状态。因此在超高温条件下，石墨具有隔热性。

4. 润滑性

石墨的润滑性能类似于二硫化钼，摩擦系数小于0.1。其润滑性能随鳞片大小而变，鳞片愈大，摩擦系数愈小，润滑性能愈好。

5. 可塑性

石墨具有可塑性，可展成透气透光薄片，但高强石墨硬度很大，以致用金刚石刀具都难以加工。

6. 化学稳定性

常温下石墨具有良好的文化稳定性，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂的腐蚀，但高温时易氧化

石墨的主要用途是什么

1、作耐火材料：石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质，在冶金工业中主要用来制造石墨坩埚，在炼钢中常用石墨作钢锭之保护剂，冶金炉的内衬。

2．作导电材料：在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极，石墨垫圈、电话零件，电视机显像管的涂层等。

3．作耐磨润滑材料：石墨在机械工业中常作为润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用，而石墨耐磨材料可以在200~2000 ℃温度中在很高的滑动速度下，不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备，广泛采用石墨材料制成活塞杯，密封圈和轴承，它们运转时勿需加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。

4．石墨具有良好的化学稳定性。经过特殊加工的石墨，具有耐腐蚀、导热性好，渗透率低等特点，就大量用于制作热交换器，反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备。广泛应用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门，可节省大量的金属材料。

不透性石墨的品种因所含树脂不同，耐蚀性也有差异。如酚醛树脂浸渍者耐酸，但不耐碱；糠醇树脂浸渍者既耐酸，又耐碱。不同品种的耐热性也有差异：碳和石墨在还原性气氛中可耐2000~3000℃，在氧化气氛中分别在350℃和400℃开始氧化；不透性石墨品种随浸渍剂而异，一般由酚醛或糠醇浸渍者耐热在180℃以下。

5．作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料：由于石墨的热膨胀系数小，而且能耐急冷急热的变化，可作为玻璃器的铸模，使用石墨后黑色金属得到铸件尺寸精确，表面光洁成品率高，不经加工或稍作加工就可使用，因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺，通常用石墨材料制成压模和烧结用的瓷舟。单晶硅的晶体生长坩埚，区域精炼容器，支架夹具，感应加热器等都是用高纯石墨加工而成的。此外石墨还可作真空冶炼的石墨隔热板和底座，高温电阻炉炉管，棒、板、格棚等元件。

6、用于原子能工业和国防工业：石墨具有良好的中子减速剂用于原子反应堆中，铀一石墨反应堆是应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点，稳定，耐腐蚀的性能，石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高，杂质含量不应超过几十个PPM 。特别是其中硼含量应少于0.5PPM 。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴，导弹的鼻锥，宇宙航行设备的零件，隔热材料和防射线材料。

7．石墨还能防止锅炉结垢，有关单位试验表明，在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约用4~5 克)能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐防锈。

8．石墨可作铅笔芯、颜料、抛光剂。石墨经过特殊加工以后，可以制作各种特殊材料用于有关工业部门。

9．电极：石墨何以能取代铜做为电极？

20世纪60年代，铜做为电极材料被广泛应用，使用率约占90%，石墨仅有10%左右；21世纪，越来越多的用户开始选择石墨作为电极材料，在欧洲，超过90%以上的电极材料是石墨。铜，这种曾经占统治地位的电极材料，和石墨电极相比它的优势几乎消失殆尽。是什么导致了这个戏剧性的变化？当然是石墨电极的诸多优势。

（1）加工速度更快：通常情况下，石墨的机械加工速度能比铜快2~5倍；而放电加工速度比铜快2~3倍

材料更不容易变形：在薄筋电极的加工上优势明显；铜的软化点在1000度左右，容易因受热而产生变形；石墨的升华温度为3650度；热膨胀系数仅有铜的1/30。

（2）重量更轻：石墨的密度只有铜的1/5，大型电极进行放电加工时，能有效降低机床（EDM）的负担；更适合于在大型模具上的应用。

（3）放电消耗更小；由于火花油中也含有C原子，在放电加工时，高温导致火花油中的C原子被分解出来，转而在石墨电极的表面形成保护膜，补偿了石墨电极的损耗。

（4）没有毛刺；铜电极在加工完成后，还需手工进行修整以去除毛刺，而石墨加工后没有毛刺，节约了大量成本，同时更容易实现自动化生产。

（5）石墨更容易研磨和抛光；由于石墨的切削阻力只有铜的1/5，更容易进行手工的研磨和抛光。

（6）材料成本更低，价格更稳定；由于近几年铜价上涨，如今各向同性石墨的价格比铜更低，相同体积下，东洋炭素的普遍性石墨产品的价格比铜的价格低30%～60%，并且价格更稳定，短期价格波动非常小。

正是这种无可比拟的优势，石墨逐渐取代铜成为EDM电极的首选材料。石墨新用途：