广义上, 通过有机炭化再经过石墨化高温处理得到的石墨材料均可称为人造石墨,如炭纤维、热解炭、泡沫石墨等。而狭义上的人造石墨通常指以杂质含量较低的炭质原料为骨料、煤沥青等为粘结剂,经过配料、混捏、成型、炭化和石墨化等工序制得的块状固体材料,如石墨电极、等静压石墨等。
制造人造石墨的方法有很多种,常见的是,以主要原料是粉状的 好的煅烧石油焦,在其中加沥青作为粘结剂,再加入少量其他辅料。各种原材料配合好以后,将其压制成形,然后在2500~3000℃、非氧化性气氛中处理,使之石墨化。
人造石墨主要特点:
晶体结构
石墨:晶体发育较为完善,鳞片石墨的石墨化程度更在98%以上,而 微晶石墨的石墨化程度通常在93%以下。
人造石墨:晶体发育程度取决于原材料及热处理温度。一般来说,热处理温度越高,其石墨化程度也就越高。工业生产的人造石墨,其石墨化程度通常低于90%。
组织结构
鳞片石墨:是一种单晶,组织结构较简单,仅存在结晶学上的缺陷(如点缺陷、位错、层错等),宏观上表现出各向异性的特征。 微晶石墨的晶粒较小,晶粒之间杂乱排列且存在杂质脱除后的孔洞,宏观上表现出各向同性。
人造石墨:可看作是一种多相材料,包括石油焦或沥青焦等炭质颗粒转化的石墨相、包覆在颗粒周围的煤沥青粘结剂转化的石墨相、颗粒堆积或煤沥青粘结剂经热处理后形成的气孔等。
物理形态
石墨:通常以粉体形态存在,可单独使用,但通常与其它材料复合后使用。
人造石墨:形态较多,既有粉状,也有纤维状和块状,而狭义的人造石墨通常为块状。
理化性质
在理化性质方面, 石墨与人造石墨既有共性,也存在性能上的差异。如 石墨与人造石墨都是热和电的良导体,但对于相同纯度和粒度的石墨粉体来说, 鳞片石墨的传热性能和导电性能较好、 微晶石墨次之,人造石墨较低。石墨具有的较好的润滑性, 鳞片石墨的晶体发育较完善,摩擦系数较小,润滑性较好,可塑性较高,而致密结晶状石墨和隐晶质石墨次之,人造石墨较差。
人造石墨应用领域:
在机械工业中,石墨材料通常用作润滑材料。 鳞片石墨的润滑性较好,常用作润滑油的添加剂。输送腐蚀介质的设备,广泛采用人造石墨制成的活塞环、密封圈和轴承,工作时无需加入润滑油。
在化学工业中,人造石墨具有导热性好、渗透率低等特点。在化学工业中广泛用于制作热交换器、反应槽、吸收塔、过滤器等设备。 石墨与高分子树脂复合材料也可用于上述领域,但导热性、耐腐蚀性不如人造石墨。