一種低電阻率炭材料的製備方法

2023-09-21 07:34:00

專利名稱：一種低電阻率炭材料的製備方法
技術領域：
本發明屬於炭材料，具體地說是涉及一種低電阻率炭材料的製備方法。
炭材料因其優異的性能而廣泛用於航天、航空及冶金工業中。由於石墨具有良好的導電導熱能力，機械強度較高，在高溫下不熔化並且抗氧化抗腐蝕性能較好等特點，而備受關注。早期使用的一般是以天然石墨為原料的天然石墨電極，但其強度偏低，使用中易折斷。以後發展了用無煙煤及冶金焦為原料的炭素電極，但其電阻率較大，熱性能較差，因此通過電極的電流密度受到限制。十九世紀末研究成功了人造石墨電極，其物理化學指標和使用性能都較天然石墨和炭素電極優越的多。
如我國石墨電極的產品規格(冶金工業部標準YB 818-78)所述的石墨電極電阻率為8-11μΩm，其原料主要為煅焦粉和煤或石油瀝青。俄羅斯(rOCT11256-65)報導的石墨電極的電阻率為9.5μΩm，其原料為煅焦粉和石油瀝青，經2600℃高溫製成。美國大湖炭素公司生產的石墨電極的電阻率為8μΩm，其原料亦為煅焦粉與石油瀝青，經2600℃以上高溫製成。在更高要求的工業生產中，需要更低電阻率的超高功率電極，根據我國冶金工業部標準YB2811-78，其材料的電阻率為5-7μΩm。其原料為石油針狀焦粉與石油瀝青，經2800℃以上高溫製成。西德西格裡公司生產的超高功率石墨電極其電阻率為6-7.5μΩm，其原料為石油針狀焦粉和石油瀝青，經2800℃以上高溫製成。以上炭材料其缺點是電阻率高。
本發明的目的是提供一種低電阻率的石墨材料的製備方法。
本發明的製備方法包括如下步驟將金屬鈦粉，煅焦粉和中溫瀝青按重量配比為煅焦粉∶鈦∶瀝青=100∶(1-30)∶(10-30)混合均勻，在2000-2600℃,30MPa下熱壓成型，即得到低電阻石墨材料。
如上所述的煅焦粉的粒度是10-100μm。
如上所述的金屬鈦粉的粒度是35-100μm。
如上所述的瀝青是軟化點在90-110℃中煤瀝青或石油瀝青。
本發明製取的石墨材料其電阻率為1.9-5μΩm。
本發明的低電阻石墨材料與現有材料相比具有如下優點1．由於金屬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，材料電阻率很低。
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重量份煅焦粉(粒度30-40μm),4重量份鈦粉(粒度35-45μm),30重量份瀝青，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；所製得的材料導電性能良好，其電阻率僅為2.78μΩm(面向)。
實施例2(1)稱取100重量份煅焦粉(粒度40-55μm),9重量份鈦粉(粒度45-50μm),30重量份瀝青，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電性能良好，電阻率僅為2.65μΩm(面向)。
實施例3(1)稱取100重量份煅焦粉(粒度55-70μm),13重量份鈦粉(粒度50-60μm),30重量份瀝青，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電性能良好，電阻率僅為2.10μΩm(面向)。
實施例4(1)稱取100重量份煅焦粉(粒度70-80μm),25重量份瀝青，9重量份鈦粉(粒度60-75μm)，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電性能良好，電阻率為4.8μΩm(面向)。
實施例5(1)稱取100重量份煅焦粉(粒度80-90μm),20重量份瀝青，13重量份鈦粉(粒度75-80μm)，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電性能良好，電阻率為3.6μΩm(面向)。
實施例6(1)稱取100重量份煅焦粉(粒度90-100μm),15重量份瀝青，20重量份鈦粉(粒度80-90μm)，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電性能良好，電阻率為3.9μΩm(面向)。
實施例7(1)稱取100重量份煅焦粉(粒度10-30μm),10重量份瀝青，25重量份鈦粉(粒度90-100μm)，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電性能良好，電阻率為4.1μΩm(面向)。
對比例1(1)100重量份煅焦粉(粒度60-70μm),30重量份瀝青，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；製得的石墨材料電阻率為9.0μΩm(面向)。
對比例2(1)100重量份煅焦粉(粒度60-70μm),30重量份瀝青，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；製得的石墨材料電阻率為11.0μΩm(面向)。
權利要求
1．一種低電阻率炭材料的製備方法，其特徵在於包括如下步驟將金屬鈦粉，煅焦粉和中溫瀝青按重量配比為煅焦粉∶鈦∶瀝青=100∶(1-30)∶(10-30)混合均勻，在2000-2600℃，30MPa下熱壓成型，即得到低電阻石墨材料。
2．根據權利要求1所述的一種低電阻率炭材料的製備方法，其特徵在於所述的煅焦粉的粒度是10-100μm。
3．根據權利要求1所述的一種低電阻率炭材料的製備方法，其特徵在於所述的金屬鈦粉的粒度是35-100μm。
4．根據權利要求1所述的一種低電阻率炭材料的製備方法，其特徵在於所述的瀝青是軟化點在90-110℃中煤瀝青或石油瀝青。
全文摘要
一種低電阻率炭材料的製備方法,是將金屬鈦粉,煅焦粉和中溫瀝青按重量配比為煅焦粉:鈦:瀝青=100:(l—30):(10—30)混合均勻,在2000—2600℃,30MPa下熱壓成型,即得到低電阻石墨材料。製取的石墨材料其電阻率為1.9—5μΩm。本發明製得的材料具有電阻率低,製備簡單等特點。
文檔編號C01B31/04GK1304870SQ0013042
公開日2001年7月25日 申請日期2000年9月26日 優先權日2000年9月26日
發明者劉朗, 張光晉, 郭全貴, 劉佔軍 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所