高純石墨的特性有哪些?
高純石墨:石墨含量在99.9%以上的石墨叫高純石墨。是理想的無(wú)機(jī)非金屬用坩堝舟皿、單晶爐用加熱器、電火花加工石墨、燒結(jié)模具、電子管陽(yáng)極、金屬涂鍍、半導(dǎo)體技術(shù)用的石墨坩堝、發(fā)射電子管、閘流管和汞弧整流器用的石墨陽(yáng)極、柵極等。
高純石墨具有電阻系數(shù)小、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震性好、導(dǎo)電、導(dǎo)熱膨脹系數(shù)小、自潤(rùn)滑、易于精密機(jī)加工等優(yōu)點(diǎn)。
石墨與金剛石、碳60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì),它們互為同素異形體。
石墨質(zhì)軟,黑灰色;有油膩感,可污染紙張。硬度為1~2,沿垂直方向隨雜質(zhì)的增加其硬度可增至3~5。比重為1.9~2.3。比表面積范圍集中在1-20m2/g(F-Sorb2400比表面積儀BET方法測(cè)試),在隔絕氧氣條件下,其熔點(diǎn)在3000℃以上,是最耐溫的礦物之一。
自然界中純凈的石墨是沒(méi)有的,其中往往含有Si02、A1203、Fe0、CaO、P2O5、Cu0等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)常以石英、黃鐵礦、碳酸鹽等礦物形式出現(xiàn)。此外,還有水、瀝青、CO2、H2、CH4、N2等氣體部分。因此對(duì)石墨的分析,除測(cè)定固定碳含量外,還必須同時(shí)測(cè)定揮發(fā)分和灰分的含量。
主要決定于它的結(jié)晶形態(tài)。結(jié)晶形態(tài)不同的石墨礦物,具有不同的工業(yè)價(jià)值和用途。工業(yè)上,根據(jù)結(jié)晶形態(tài)不同,將天然石墨分為三類(lèi)。
1.致密結(jié)晶狀石墨
致密結(jié)晶狀石墨又叫塊狀石墨。此類(lèi)石墨結(jié)晶明顯晶體肉眼可見(jiàn)。顆粒直徑大于0.1毫米,比表面積范圍集中在0.1-1m2/g(F-Sorb2400比表面積儀BET方法測(cè)試),晶體排列雜亂無(wú)章,呈致密塊狀構(gòu)造。這種:石墨的特點(diǎn)是品位很高,一般含碳量為60~65%,有時(shí)達(dá)80~98%,但其可塑性和滑膩性不如鱗片石墨好。石墨比表面積研究是非常重要的,石墨的比表面積檢測(cè)數(shù)據(jù)只有采用BET方法檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果才是真實(shí)可靠的,國(guó)內(nèi)目前有很多儀器只能做直接對(duì)比法的檢測(cè),現(xiàn)在國(guó)內(nèi)也被淘汰了。目前國(guó)內(nèi)外比表面積測(cè)試統(tǒng)一采用多點(diǎn)BET法,國(guó)內(nèi)外制定出來(lái)的比表面積測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)都是以BET測(cè)試方法為基礎(chǔ)的,請(qǐng)參看中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T19587-2004)-氣體吸附BET原理測(cè)定固態(tài)物質(zhì)比表面積的方法。比表面積檢測(cè)其實(shí)是比較耗費(fèi)時(shí)間的工作,由于樣品吸附能力的不同,有些樣品的測(cè)試可能需要耗費(fèi)一整天的時(shí)間,如果測(cè)試過(guò)程沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化,那測(cè)試人員就時(shí)刻都不能離開(kāi),并且要高度集中,觀察儀表盤(pán),操控旋鈕,稍不留神就會(huì)導(dǎo)致測(cè)試過(guò)程的失敗,這會(huì)浪費(fèi)測(cè)試人員很多的寶貴時(shí)間。真正完全自動(dòng)化智能化比表面積測(cè)試儀產(chǎn)品,才符合測(cè)試儀器行業(yè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),同類(lèi)國(guó)際產(chǎn)品全部是完全自動(dòng)化的,人工操作的儀器國(guó)外早已經(jīng)淘汰。真正完全自動(dòng)化智能化比表面積分析儀產(chǎn)品,將測(cè)試人員從重復(fù)的機(jī)械式操作中解放出來(lái),大大降低了他們的工作強(qiáng)度,培訓(xùn)簡(jiǎn)單,提高了工作效率。真正完全自動(dòng)化智能化比表面積測(cè)定儀產(chǎn)品,大大降低了人為操作導(dǎo)致的誤差,提高測(cè)試精度。F-Sorb2400比表面積測(cè)試儀是真正能夠?qū)崿F(xiàn)BET法檢測(cè)功能的儀器(兼?zhèn)渲苯訉?duì)比法),更重要的F-Sorb2400比表面積測(cè)試儀是迄今為止國(guó)內(nèi)唯一完全自動(dòng)化智能化的比表面積檢測(cè)設(shè)備,其測(cè)試結(jié)果與國(guó)際一致性很高,穩(wěn)定性也很好,同時(shí)減少人為誤差,提高測(cè)試結(jié)果精確性。
2.鱗片石墨鱗片石墨
石墨晶體呈鱗片狀;這是在高強(qiáng)度的壓力下變質(zhì)而成的,有大鱗片和細(xì)鱗片之分。此類(lèi)石墨礦石的特點(diǎn)是品位不高,一般在2~3%,或100~25%之間。是自然界中可浮性最好的礦石之一,經(jīng)過(guò)多磨多選可得高品位石墨精礦。這類(lèi)石墨的可浮性、潤(rùn)滑性、可塑性均比其他類(lèi)型石墨優(yōu)越;因此它的工業(yè)價(jià)值最大。
3.隱晶質(zhì)石墨隱晶質(zhì)石墨
隱品質(zhì)石墨又稱(chēng)非晶質(zhì)石墨或土狀石墨,這種石墨的晶體直徑一般小于1微米,比表面積范圍集中在1-5m2/g(F-Sorb2400比表面積儀BET方法測(cè)試),是微晶石墨的集合體,只有在電子顯微鏡下才能見(jiàn)到晶形。此類(lèi)石墨的特點(diǎn)是表面呈土狀,缺乏光澤,潤(rùn)滑性也差。品位較高。一般的60~80%。少數(shù)高達(dá)90%以上。礦石可選性較差。
石墨在工業(yè)上運(yùn)用極廣,幾乎每個(gè)行業(yè)都會(huì)用到。工業(yè)上多用的是人造石墨,也就是特種石墨。按其成型的方式可分為以下幾種。
1、等靜壓石墨。也就是很多人叫的三高石墨,但是并不是三高就是等靜壓。
2、模壓石墨
3、擠壓石墨,多為電極材料。
其中按石墨的顆粒度分,也可分為:細(xì)節(jié)構(gòu)石墨(一般比表面積在10-20m2/g,F(xiàn)-Sorb2400比表面積儀BET方法測(cè)試)、中粗石墨(一般的顆粒度在0.8mm左右)、還有就是電極石墨(2-4mm)。
石墨特殊性質(zhì)/高純石墨 編輯
1)耐高溫型:石墨的熔點(diǎn)為3850±50℃,沸點(diǎn)為4250℃,即使經(jīng)超高溫電弧灼燒,重量的損失很小,熱膨脹系數(shù)也很小。石墨強(qiáng)度隨溫度提高而加強(qiáng),在2000℃時(shí),石墨強(qiáng)度提高一倍。
2)導(dǎo)電、導(dǎo)熱性:石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。導(dǎo)熱性超過(guò)鋼、鐵、鉛等金屬材料。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低,甚至在極高的溫度下,石墨成絕熱體。石墨能夠?qū)щ娛且驗(yàn)槭忻總€(gè)碳原子與其他碳原子只形成3個(gè)共價(jià)鍵,每個(gè)碳原子仍然保留1個(gè)自由電子來(lái)傳輸電荷。
3)潤(rùn)滑性:石墨的潤(rùn)滑性能取決于石墨鱗片的大小,鱗片越大,摩擦系數(shù)越小,潤(rùn)滑性能越好。
4)化學(xué)穩(wěn)定性:石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。
5)可塑性:石墨的韌性好,可碾成很薄的薄片。
6)抗熱震性:石墨在常溫下使用時(shí)能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞,溫度突變時(shí),石墨的體積變化不大,不會(huì)產(chǎn)生裂紋。