石墨化工藝是炭石墨材料制品中最復(fù)雜最關(guān)鍵的工藝。我國是石墨制品大國,大到石墨電極、等靜壓石墨,小到電刷等,都需要采用石墨化工藝。石墨化工藝的發(fā)展也見證了我國炭素行業(yè)的發(fā)展。金華石墨化爐國內(nèi)應(yīng)用最多的還是間歇式石墨化方法,但隨著內(nèi)串式石墨化爐工藝技術(shù)的發(fā)展和逐漸成熟,國內(nèi)大多數(shù)的石墨化工藝都采用了這種新方法。而艾奇遜石墨化爐以其自身的優(yōu)點占據(jù)了國內(nèi)炭石墨負極材料石墨化大部分市場,特別是經(jīng)過改良能夠進行氣熱提純的艾奇遜石墨化爐更是受到石墨負極材料廠商的青睞。石墨化爐隨著高溫連續(xù)石墨純化裝備的開發(fā)和不斷改進,連續(xù)石墨化生產(chǎn)將成為未來的發(fā)展方向。
炭纖維連續(xù)石墨化工藝:整個工藝由去漿、上漿裝置,烘干裝置,牽伸裝置和石墨化爐組成。為了避免炭纖維表面上漿劑中的氧在石墨化處理過程中對炭纖維產(chǎn)生氧化,炭纖維在進行高溫?zé)崽幚砬耙热{,經(jīng)烘干后方可進入石墨化爐。石墨化爐在氬氣保護下于2000℃ 一3 000℃進行高溫石墨化處理,最后經(jīng)過再上漿和烘干處理形成石墨纖維制品。金華石墨化爐設(shè)備通過調(diào)整電源的輸出功率和炭纖維的走絲速度可以獲得適合炭纖維石墨化的最高溫度和溫度分布。
高溫石墨化爐主要用于碳(炭)材料的高溫石墨化處理,高溫石墨化爐的溫度都高2000℃-3000℃(根據(jù)不同的處理工藝而定)。石墨化爐具體應(yīng)用有:1、碳纖維的高溫石墨化處理,用于制作石墨纖維。2、碳粉的高溫石墨化處理,制作人造石墨。3、天然石墨的高溫提純。4、高品質(zhì)電極石墨的制造。5、高純度石墨件的制造。6、碳材料結(jié)構(gòu)件(制品)、C/C復(fù)合材料的制造。7、碳纖維繩的高溫?zé)Y(jié)。8、金剛石的制作 。9.航天航空的材料燒結(jié)。金華石墨化爐其它可在碳環(huán)境下燒結(jié)或熔煉的材料的高溫處理。
艾奇遜石墨化爐的發(fā)展已經(jīng)有很長的歷史, 目前國內(nèi)人造石墨行業(yè)中一般多采用艾奇遜爐。石墨化爐這種爐結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、容易維修,一直是我國炭素行業(yè)中備受青睞的石墨化設(shè)備。艾奇遜石墨化爐按加熱方式來分類屬于直接加熱式爐。所謂直接加熱,就是制品本身是導(dǎo)電體,通過電阻加熱,從而使制品完成石墨化。石墨化爐設(shè)備早期艾奇遜石墨化爐采用的是交流電,但交流電存在著功率小、電流密度低、功率因數(shù)低、送電時間長等缺點。20世紀60年代后隨著整流設(shè)備的快速發(fā)展, 艾奇遜石墨化爐開始采用直流供電,大大降低了能耗。
碳纖維具有高比強度、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,是先進結(jié)構(gòu)復(fù)合材料最重要的增強材料,在航空、航天和民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。石墨化爐碳纖維在高溫石墨化爐中經(jīng)過2000℃-3000℃的高溫處理,進行石墨化,從而轉(zhuǎn)變成石墨纖維。超高溫石墨化爐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。