معرفی و کاربرد گرافیت مصنوعی

گرافیت مصنوعی یک پلی کریستالی مشابه کریستالوگرافی است. انواع مختلفی از گرافیت مصنوعی و فرآیندهای تولید متفاوتی وجود دارد.
به طور کلی، تمام مواد گرافیتی حاصل از کربنیزاسیون مواد آلی و گرافیتیزاسیون در دمای بالا را می‌توان به طور کلی گرافیت مصنوعی نامید، مانند فیبر کربن (گرافیت)، کربن پیرولیتیک (گرافیت)، گرافیت فوم و غیره.

به معنای محدود، گرافیت مصنوعی معمولاً به مواد جامد فله‌ای مانند الکترود گرافیتی، گرافیت ایزواستاتیک اشاره دارد که با روش‌های بچینگ، مخلوط کردن، قالب‌گیری، کربنیزاسیون (که در صنعت به عنوان برشته کردن شناخته می‌شود) و گرافیتیزاسیون ساخته می‌شوند و دارای ناخالصی کم مواد اولیه زغال چوب (کک نفتی، کک آسفالت و غیره) به عنوان سنگدانه و قیر زغال سنگ به عنوان چسب هستند.
گرافیت مصنوعی اشکال مختلفی از جمله پودر، فیبر و بلوک دارد، در حالی که گرافیت مصنوعی به معنای خاص آن معمولاً بلوک است که هنگام استفاده باید به شکل خاصی پردازش شود. می‌توان آن را نوعی ماده چند فازی در نظر گرفت، از جمله فاز گرافیت تبدیل شده توسط ذرات کربن مانند کک نفتی یا کک آسفالت، فاز گرافیت تبدیل شده توسط چسب قیر زغال سنگ که در اطراف ذرات پوشانده شده است، تجمع ذرات یا منافذ تشکیل شده توسط چسب قیر زغال سنگ پس از عملیات حرارتی و غیره. به طور کلی، هرچه دمای عملیات حرارتی بالاتر باشد، درجه گرافیتی شدن نیز بالاتر است. در تولید صنعتی گرافیت مصنوعی، درجه گرافیتی شدن معمولاً کمتر از 90٪ است.

در مقایسه با گرافیت طبیعی، گرافیت مصنوعی انتقال حرارت و رسانایی الکتریکی ضعیفی دارد، روانکاری و انعطاف‌پذیری آن کم است، اما گرافیت مصنوعی همچنین مقاومت سایشی، مقاومت در برابر خوردگی و نفوذپذیری کمتری نسبت به گرافیت طبیعی دارد.

مواد اولیه برای تولید گرافیت مصنوعی عمدتاً شامل کک نفتی، کک سوزنی، کک آسفالتی، قیر زغال سنگ، میکروسفرهای کربنی و غیره است. محصولات پایین دستی آن عمدتاً شامل الکترود گرافیتی، آند پیش پخته شده، گرافیت ایزواستاتیک، گرافیت با خلوص بالا، گرافیت هسته ای، مبدل حرارتی و غیره است.

کاربرد محصول گرافیت مصنوعی عمدتاً در جنبه‌های زیر منعکس می‌شود:

۱. الکترود گرافیتی: با استفاده از کک نفتی و کک سوزنی به عنوان مواد اولیه و قیر زغال سنگ به عنوان چسب، الکترود گرافیتی با کلسیناسیون، بچینگ، مخلوط کردن، پرس کردن، برشته کردن، گرافیتی کردن و ماشینکاری ساخته می‌شود. این الکترود به طور گسترده در فولاد کوره الکتریکی، سیلیکون صنعتی، فسفر زرد و سایر تجهیزات با آزاد کردن انرژی الکتریکی به شکل قوس برای گرم کردن و ذوب کردن بار استفاده می‌شود.

۲. آند از پیش پخته شده: از کک نفتی به عنوان ماده اولیه و قیر زغال سنگ به عنوان چسب از طریق کلسیناسیون، بچینگ، مخلوط کردن، پرس کردن، برشته کردن، اشباع، گرافیتی کردن و ماشینکاری ساخته شده است و عموماً به عنوان آند رسانای تجهیزات آلومینیومی الکترولیتی استفاده می‌شود.

۳. یاتاقان، حلقه آب‌بندی: تجهیزات انتقال مواد خورنده، که به طور گسترده از گرافیت مصنوعی ساخته شده از حلقه‌های پیستون، حلقه‌های آب‌بندی و یاتاقان‌ها استفاده می‌شود، بدون اضافه کردن روغن روان‌کننده کار می‌کنند.

۴. مبدل حرارتی، کلاس فیلتر: گرافیت مصنوعی دارای ویژگی‌های مقاومت در برابر خوردگی، هدایت حرارتی خوب و نفوذپذیری کم است. این ماده به طور گسترده در صنایع شیمیایی برای ساخت مبدل حرارتی، مخزن واکنش، جاذب، فیلتر و سایر تجهیزات استفاده می‌شود.

۵. گرافیت ویژه: با کک نفتی با کیفیت بالا به عنوان ماده اولیه، قیر زغال سنگ یا رزین مصنوعی به عنوان چسب، از طریق آماده سازی مواد اولیه، بچینگ، ورز دادن، پرس کردن، خرد کردن، مخلوط کردن، ورز دادن، قالب گیری، برشته کردن چندگانه، نفوذ چندگانه، خالص سازی و گرافیتی کردن، ماشینکاری و ساخته می شود، که عموماً شامل گرافیت ایزواستاتیک، گرافیت هسته ای، گرافیت با خلوص بالا است و در بخش های هوافضا، الکترونیک و صنعت هسته ای مورد استفاده قرار می گیرد.