石墨课堂—影响石墨化的因素
影响石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)的(de)主要(yao)因(yin)素是(shi)(shi)原(yuan)料(liao)(liao)、温度(du)、时(shi)间(jian)、压力和(he)催(cui)化(hua)剂等(deng)。原(yuan)料(liao)(liao):在石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)制(zhi)品生产中(zhong),选择易(yi)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)的(de)原(yuan)料(liao)(liao)是(shi)(shi)先决条(tiao)件,在同样(yang)热处理(li)温度(du)下,易(yi)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)炭更容(rong)易(yi)成(cheng)长为石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)晶体。因(yin)此,高功(gong)率、超高功(gong)率电极都采用易(yi)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)的(de)针(zhen)状焦(jiao)做原(yuan)料(liao)(liao)。假如我们选择的(de)原(yuan)料(liao)(liao)质量(liang)不好,特别是(shi)(shi)含硫量(liang)高,那么在石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)过程(cheng)中(zhong),这些元素的(de)原(yuan)子(zi)就会(hui)不同程(cheng)度(du)地浸入碳(tan)原(yuan)子(zi)的(de)点阵,并在碳(tan)原(yuan)子(zi)点阵中(zhong)占据位置,造成(cheng)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)晶格缺陷,使制(zhi)品石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)程(cheng)度(du)降低。

温(wen)度(du):温(wen)度(du)决(jue)定着(zhe)石(shi)(shi)墨化(hua)(hua)(hua)程度(du)。不(bu)同的碳材料,开(kai)始石(shi)(shi)墨化(hua)(hua)(hua)温(wen)度(du)不(bu)同。石(shi)(shi)油焦一(yi)般在1700℃就开(kai)始进入石(shi)(shi)墨化(hua)(hua)(hua),而(er)沥青焦则要在 2000℃左右才能进入石(shi)(shi)墨化(hua)(hua)(hua)的转化(hua)(hua)(hua)阶段,对石(shi)(shi)油焦而(er)言石(shi)(shi)墨化(hua)(hua)(hua)温(wen)度(du)应大于 2500℃。
时间(jian):石墨化(hua)程度(du)(du)和高温(wen)(wen)下(xia)的停留(liu)时间(jian)也(ye)有一定的关系,但是效果远没有提(ti)高温(wen)(wen)度(du)(du)明显。当温(wen)(wen)度(du)(du)太低时,即(ji)使(shi)热处理时间(jian)很(hen)(hen)长,石墨化(hua)程度(du)(du)也(ye)不好(hao)。而(er)在3000℃,时间(jian)很(hen)(hen)短,电阻率(lv)很(hen)(hen)快就下(xia)降了(le)。

压(ya)力:加压(ya)对石(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)(hua)有明显的促进作用。研(yan)究者把石(shi)(shi)(shi)油(you)焦等碳化(hua)(hua)物在(zai)1~10GPa的压(ya)力下加热时(shi)发现,在(zai) 1400~1500℃的低温下就(jiu)开始(shi)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)(hua)。相反,减压(ya)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)(hua)时(shi),对石(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)(hua)有抑制作用。实践(jian)证明,如果石(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)(hua)在(zai)真空条件下进行,则它将达不到一般大气压(ya)下能够达到的石(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)(hua)程度。

催化剂(ji)(ji):在(zai)一(yi)定(ding)的(de)条件下,添加(jia)一(yi)定(ding)数量的(de)催化剂(ji)(ji),可以(yi)促(cu)进(jin)石墨化的(de)进(jin)行,如硼、铁、硅(gui)、钛镍、镁及其(qi)某些化合(he)物等(deng)。但催化剂(ji)(ji)的(de)添加(jia)有(you)其(qi)最佳(jia)加(jia)人量。过多地(di)添加(jia)必将适得其(qi)反。目前在(zai)炼(lian)钢(gang)用的(de)始末电(dian)极(ji)中常添加(jia)铁粉或(huo)铁的(de)氧化物做添加(jia)剂(ji)(ji)。