一種石墨材料的製作方法

2023-07-01 19:57:26 1

專利名稱：一種石墨材料的製作方法
技術領域：
本發明屬於炭材料，具體地說涉及一種可用於航天、航空、核工業及軍工生產中的高導熱的石墨材料。
由於石墨材料具有許多優良性能，被廣泛用於化工、冶金、機械、電子、核工業和航天工業各領域。但因其不耐高溫氧化，使其應用領域受到諸多限制。許多研究人員致力於研製和發展炭/陶複合材料。《炭素》雜誌，1999年第一期25-27頁《提高炭/陶複合材料熱導率的研究(一)》一文中公開了四種炭/陶複合材料，其導熱係數最高也不超過100W/m.k。目前國外研製的高導熱炭材料都使用中間相炭纖維為原料，價格昂貴，且生產加工困難。我國研究人員曾用中間相炭纖維為原料，製備一種炭/炭複合材料，導熱係數也僅為150W/m.k。
本發明的目的是提供一種成本低、高導熱的石墨材料。
本發明的石墨材料的原料組成為煅焦粉、鈦粉、瀝青，其重量份數比為煅焦粉∶鈦粉∶矽粉∶瀝青＝100∶(1-30)∶(5-30)∶(10-50)。
石墨材料的原料組成也可以是煅焦粉、鈦粉、矽粉、瀝青，其重量份數比為煅焦粉∶鈦粉∶矽粉∶瀝青＝100∶(1-30)∶(5-30)∶(10-50)。
上述的煅焦粉粒度為100-500μm，鈦粉粒度為35-100μm，矽粉粒度為30-90μm，瀝青為軟化點為90-110℃間的中溫煤瀝青或石油瀝青。
本發明的高導熱率石墨材料的製備方法是將上述的金屬鈦粉，矽粉煅焦粉及瀝青按上述比例混合均勻，在熱壓機下熱壓成型，熱處理溫度為2600℃，壓力為30Mpa，即得到高導熱石墨材料。按GB-3399-82(88)測試導熱係數達200-350W/m.K。
本發明與現有技術相比具有如下優點(1)由於摻雜元素在材料製備過程之中，對材料的石墨化起到催化作用，從而使材料的石墨化程度達到95％以上，相應地，材料導熱性能大大提高。
(2)由於材料之中添加了其它元素鈦，從而對材料的機械強度及抗氧化性能都有所提高。
本發明的實施例如下實施例1(1)稱取100份煅焦粉(粒度100-150μm)，4份鈦粉(粒度35-45μm)，30份瀝青，混合均勻；(2)將混合好的原料放入模具之中，在2600℃，30Mpa下熱壓成型。
所製得的石墨材料導熱性能良好，其導熱係數為200W/m.k(面向)。
實施例2(1)稱取100份煅焦粉(粒度150-200μm)，10份鈦粉(粒度45-50μm)，30份瀝青，混合均勻；(2)將混合好的原料放入模具之中，在2600℃，30Mpa下熱壓成型。
所製得的石墨材料導熱性能良好，其導熱係數為285W/m.k(面向)。
實施例3(1)稱取100份煅焦粉(粒度200-300μm)，17份鈦粉(粒度500-600μm)，30份瀝青，混合均勻；(2)將混合好的原料放入模具之中，在2600℃，30Mpa下熱壓成型。
所製得的石墨材料導熱性能良好，其導熱係數為254W/m.k(面向)。
實施例4(1)稱取100份煅焦粉(粒度300-400μm)，25份瀝青，26份鈦粉(粒度60-75μm)，4份矽粉(粒度30-45μm)混合均勻；(2)將混合好的原料放入模具之中，在2200℃，30Mpa下熱壓成型。
所製得的石墨材料導熱性能良好，其導熱係數為350W/m.k(面向)。
實施例5(1)稱取100份煅焦粉(粒度400-450μm)，20份瀝青，26份鈦粉(粒度75-80μm)，8份矽粉(粒度45-60μm)混合均勻；(2)將混合好的原料放入模具之中，在2400℃，30Mpa下熱壓成型。
所製得的石墨材料導熱性能良好，其導熱係數為287W/m.k(面向)。
實施例6(1)稱取100份煅焦粉(粒度450-500μm)，15份瀝青，20份鈦粉(粒度80-90μm)，16份矽粉(粒度60-75μm)混合均勻；(2)將混合好的原料放入模具之中，在2400℃，30Mpa下熱壓成型。
所製得的石墨材料導熱性能良好，其導熱係數為210W/m.k(面向)。
實施例7(1)稱取100份煅焦粉(粒度450-500μm)，10份瀝青，25份鈦粉(粒度90-100μm)，30份矽粉(粒度75-90μm)混合均勻；(2)將混合好的原料放入模具之中，在2200℃，30Mpa下熱壓成型。
所製得的石墨材料導熱性能良好，其導熱係數為230W/m.k(面向)。
對比例1(1)100份煅焦粉(粒度100-200μm)，30份瀝青，混合均勻；(2)將混合好的原料放入模具之中，在2600℃，30Mpa下熱壓成型。
製得的石墨材料導熱係數為120W/m.k(面向)。
對比例2(1)100份煅焦粉(粒度100-200μm)，30份瀝青，混合均勻；(2)將混合好的原料放入模具之中，在2200℃，30Mpa下熱壓成型。
製得的石墨材料導熱係數為75W/m.k(面向)。
權利要求
1.一種石墨材料，其特徵在於原料重量份數比包括如下組份煅焦粉∶鈦粉∶瀝青＝100∶(1-30)∶(10-50)；所述的煅焦粉粒度範圍為100-500μm；所述的鈦粉粒度範圍為35-100μm；所述的瀝青為軟化點位於90-100℃間的中溫煤瀝青或石油瀝青。
2.如權利要求1所述的一種石墨材料，其特徵在於原料按重量份數比還包括5-30份粒度為55-80μm的矽粉。
3.如權利要求1或2所述的一種石墨材料，其特徵在於其導熱係數200-350W/m.k。
全文摘要
本發明公開一種石墨材料,原料重量分數配比範圍為煅焦粉∶鈦粉∶矽粉∶瀝青=100∶(1－30)∶(5－30)∶(10－50)或煅焦粉∶鈦粉∶矽粉∶瀝青=100∶(1－30)∶(5－30)∶(10－50);於2000－2600℃,30Mpa下熱壓成型,即製成導熱率達200－350W/m.K石墨材料。該材料具有導熱係數高,製備簡單,造價低等特點。
文檔編號C09K5/00GK1364845SQ01101440
公開日2002年8月21日 申請日期2001年1月11日 優先權日2001年1月11日
發明者劉朗, 張光晉, 郭全貴, 劉佔軍, 要立中 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所