浸漬演示文稿.ppt

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1、浸漬目的、設(shè)備和生產(chǎn)工藝炭素制品生產(chǎn)技術(shù)系列講座-15李圣華1本課主要內(nèi)容浸漬是生產(chǎn)石墨電極和其他高密度炭制品的必要工序之一。本課將介紹浸漬的目的;炭制品的孔隙的形成和浸漬劑的填孔作用;多次浸漬對石墨電極物理化學(xué)性能的影響;浸漬設(shè)備(浸漬罐和各類浸漬系統(tǒng)、抽真空和加壓設(shè)備),浸漬操作的四大要素,浸漬質(zhì)量的檢查等。2浸漬目的浸漬是在一定溫度和壓力下迫使液態(tài)材料(瀝青、合成樹脂、低熔點金屬)浸入制品的孔隙中的工藝過程。炭制品進(jìn)行浸漬目的是提高產(chǎn)品的體積密度和降低孔隙率、滲透率,增加產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度及改善導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能,小規(guī)格石墨電極一般都需要浸漬

2、一次,所有接頭坯料全部需要進(jìn)行浸漬1~3次,超高功率石墨電極本體也需要經(jīng)過1~2次浸漬以達(dá)到規(guī)定的體積密度。3浸漬工藝在生產(chǎn)電炭制品和化工石墨中的應(yīng)用電炭制品有些品種需用低熔點液態(tài)金屬(如鉛錫合金、鋁合金)浸漬以提高其耐磨性和導(dǎo)電性?;なO(shè)備一般將加工好的毛坯石墨用合成樹脂浸漬,達(dá)到在化工生產(chǎn)流程中不被反應(yīng)的氣體或液體所滲透。4炭制品內(nèi)部孔隙的形成石墨制品的原料為石油焦或瀝青焦,其宏觀結(jié)構(gòu)為蜂窩狀或纖維狀,表面及內(nèi)部存在許多大小不等而且分布不均勻的孔隙(測定數(shù)據(jù)見附表)。同時,炭制品生坯使用煤瀝青為粘結(jié)劑,生坯在焙燒過程中,由于煤瀝青的分解

3、、縮聚和炭化,形成瀝青焦的殘?zhí)柯室话阒挥?0%左右。5兩種石油焦的孔徑分布測定數(shù)據(jù)舉例孔徑區(qū)域孔徑分布(%)──────────────────原焦煅燒后石墨化后──────────────────────────石│大孔區(qū)域>1μm73.861.859.3油│中孔區(qū)域0.1~1μm14.513.417.2焦│小孔區(qū)域0.01~0.1μm7.015.314.4A│毛細(xì)孔區(qū)域<0.01μm4.79.59.1──────────────────────────石│大孔區(qū)域>1μm79.856.351.7油│中孔區(qū)域0.1~1μm8.322.610.

4、6焦│小孔區(qū)域0.01~0.1μm7.611.831.9B│毛細(xì)孔區(qū)域<0.01μm4.39.35.8──────────────────────────6煤瀝青炭化形成的孔隙煤瀝青形成瀝青焦的體積小于生坯中煤瀝青占有的體積。雖然生坯在焙燒過程中體積稍有收縮,但是仍在焙燒品內(nèi)部留下許多大小不等的孔隙,焙燒品的孔隙率一般為20%~32%。大量孔隙的存在必然會對焙燒品以及最終成品的物理化學(xué)性能產(chǎn)生影響。7孔隙的分類孔隙可分為開口孔隙(與外界相通)和封閉孔隙(與外界不通)兩類。開口孔隙的尺寸可以測量,各類石墨制品開口孔隙的孔徑大小差別很大,大多數(shù)孔隙

5、的孔徑在0.01~100μm范圍內(nèi),其中孔徑大于1μm的約占開口孔隙總量的50%以上,0.1~1.0μm孔徑的氣孔占25%左右,孔徑為001~0.lμm的孔隙約占10%~20%,小于0.1μm的孔隙一般在10%以下。8炭制品的孔隙率與理化性能的關(guān)系一些研究資料認(rèn)為,炭和石墨制品的氣體滲透率是開口孔隙的多次方函數(shù),機(jī)械強(qiáng)度是封閉孔隙的多次方函數(shù),熱膨脹系數(shù)與封閉孔隙的大小呈線性關(guān)系,彈性模量、熱導(dǎo)率與開口孔隙也是呈線性關(guān)系。對石墨電極而言,在成品孔隙率增加的同時,體積密度減少,電阻率提高,機(jī)械強(qiáng)度下降??紫堵瘦^大的石墨制品在一定溫度下氧化速度較快

6、,耐腐蝕性能降低,氣體或液體更容易滲透。9石墨制品試樣浸漬前后孔隙率與體積密度的變化(舉例)━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━指標(biāo)未經(jīng)浸漬經(jīng)過一次浸漬經(jīng)過二次浸漬────────────────────────────體積密度,g/cm31.531.681.79孔隙平均半徑,μm5.263.744.53孔隙率,%31.2423.5218.00理論孔隙率,%32.4125.6620.57未填滿的孔隙,%1.172.162.57━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━10開口孔隙率的測定為了比較浸漬效果,需要事

7、先測量開口孔隙率的大小。開口孔隙的大小可以通過試樣的水分吸收率進(jìn)行測定,測定方法為將定量的試樣稱重后,放入定量的蒸餾水中煮沸3小時,再精確測定試樣在蒸餾水中所占有的體積,然后取出試樣揩干其表面并稱重,開口孔隙率的計算方法如下:開口孔隙率=(P2—P1)/V×100%式中P1──試樣原重,g;P2──吸水后試樣重,g;V──試樣在蒸餾水中所占的體積,cm3。普通石墨制品的開口孔隙率占總孔隙率的90%以上,11多次浸漬對孔隙率的影響經(jīng)過浸漬及再次焙燒后,開口孔隙不斷為瀝青焦填充,開口孔隙率占總孔隙率的百分比逐步下降,即閉口孔隙率占總孔隙率的比例不斷

8、提高,實驗數(shù)據(jù)舉例見附表。━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━浸漬次數(shù)總孔隙率開口孔隙率閉口孔隙率閉口孔隙率/總孔隙率%%%

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