石墨化爐的爐床是由耐火磚砌成的長方形槽。槽底鋪一層很厚的石英砂作為絕緣層,在石英砂層的上面再鋪一層石英砂與焦粉混合的爐底料。石墨烯導(dǎo)熱膜連續(xù)高溫加工在石墨化過程中,爐底料在高溫下發(fā)生化學(xué)變化,電絕緣能力降低。石墨烯導(dǎo)熱膜連續(xù)高溫加工設(shè)備如爐底料沒有很好清理就裝入產(chǎn)品,通電后經(jīng)常發(fā)生爐溫不均(即爐芯下半部溫度較高)裝在上層的產(chǎn)品石墨化程度較差,而底層產(chǎn)生可能發(fā)生硅侵蝕(即產(chǎn)品表面產(chǎn)生金剛砂),甚至發(fā)生爐底燒穿事故。為了研究爐底燒穿及爐溫不均勻的原因和掌握清爐的深度以及換用石英砂的時(shí)間,有必要進(jìn)行爐底電阻的測量,最簡單測定爐底電阻的方法是運(yùn)用伏安法。當(dāng)爐床通過一定電流時(shí),測定電壓降,在算出爐底電阻。
碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、耐燒蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、密度低和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能,是先進(jìn)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料最重要的增強(qiáng)材料,在航空、航天和民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。石墨烯導(dǎo)熱膜連續(xù)高溫加工碳纖維在高溫石墨化爐中經(jīng)過2000℃-3000℃的高溫處理,進(jìn)行石墨化,從而轉(zhuǎn)變成石墨纖維。3200度石墨烯導(dǎo)熱膜連續(xù)高溫加工高性能石墨纖維制作的關(guān)鍵是高溫石墨化爐。目前工業(yè)化生產(chǎn)高性能石墨纖維并形成系列產(chǎn)品的國家是日本和美國,由于國外對我國高科技技術(shù)的封鎖和我國自身在此領(lǐng)域上的技術(shù)落后,我國高性能石墨纖維仍處于研制階段,水平與國外相比差距很大。
石墨化爐正常運(yùn)行時(shí),爐子各部分的溫度保持不變,待石墨化的電極隨電極柱的移動(dòng),先在進(jìn)料部分預(yù)熱,逐漸升溫,在爐體內(nèi)達(dá)到合適溫度,而后溫度又逐漸下降,在出料部分降到合適溫度,然后出爐。石墨烯導(dǎo)熱膜連續(xù)高溫加工氣熱提純就是利用反應(yīng)氣體(Cl2)使雜質(zhì)轉(zhuǎn)換為沸點(diǎn)很低的各種元素的氯化物,例如氯化鐵其沸點(diǎn)為319℃。也就是說,電極的溫度隨電極柱在爐中的移動(dòng)而變化,爐中不同部位的電極其裝出爐、預(yù)熱、石墨化和冷卻過程同時(shí)進(jìn)行。3200度石墨烯導(dǎo)熱膜連續(xù)高溫加工設(shè)備由于電極自熱,而且還需要移動(dòng),所以這種工藝在操作上比較復(fù)雜,不如外熱法即間接加熱的連續(xù)石墨化工藝成熟。
石墨化的表述很多,簡單來說,石墨化就是熱處理。石墨烯導(dǎo)熱膜連續(xù)高溫加工使原本分布雜亂無章的碳原子整齊排列。值得注意的是,不管是大規(guī)格的各向同性石墨,還是小規(guī)格的電刷、導(dǎo)電滑塊,甚至是鋰離子電池負(fù)極材料等一系列的炭—石墨制品,石墨化都是其工業(yè)生產(chǎn)過程的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。石墨化按照加熱方式可分為直接法和間接法,按照運(yùn)行方式可分為間歇式和連續(xù)式。石墨化工藝是炭石墨類鋰離子電池負(fù)極材料生產(chǎn)的重要工藝,石墨化度 是鋰離子電池負(fù)極材料的重要指標(biāo)。中山石墨烯導(dǎo)熱膜連續(xù)高溫加工在石墨化溫度提高到接近2200℃時(shí),鋰離子電池負(fù)極材料的雜質(zhì)基本上已經(jīng)被排除。要對材料進(jìn)行石墨化,就要用到加工設(shè)備——石墨化爐。