石墨的性質(zhì)和用途
石墨的性質(zhì)和用途
石墨是碳的結(jié)晶體，是一種非金屬材料，色澤銀灰，質(zhì)軟，具有金屬光澤。莫氏硬度為1~2，比重2.2~2.3，其容重一般為 1.5~1.8。
石墨的溶點(diǎn)極高，在真空下到3000℃時(shí)才開始軟化的趨向溶融狀態(tài)，到3600℃時(shí)石墨開始蒸發(fā)升華，一般的材料在高溫下強(qiáng)度逐漸降低，而石墨在加熱到2000℃，其強(qiáng)度反而較常溫時(shí)提高一倍，但石墨的耐氧化性能差隨著溫度的提高氧化速度逐漸增加。
石墨的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性是相當(dāng)高的，其導(dǎo)電性比不銹鋼高4倍，比碳素鋼高2倍，比一般的非金屬高100倍。其導(dǎo)熱性，不僅超過鋼、鐵、鉛等金屬材料，而且隨溫度升高導(dǎo)熱系數(shù)降低，這和一般金屬材料不同，在極高的溫度下，石墨甚至趨于絕熱狀態(tài)。因此，在超高溫條件下，石墨的隔熱性能是很可靠的。
石墨具有良好的潤(rùn)滑性和可塑性，石墨摩擦系數(shù)小于0.1，石墨可展成透氣透光薄片，在高強(qiáng)石墨硬度很大，以至用金剛石刀具都難以加工。
石墨具有化學(xué)穩(wěn)定性，能耐酸、耐堿，耐有機(jī)溶劑的腐蝕。 由于石墨有以上特有優(yōu)良性能，在近代工業(yè)用途日益廣泛。
1、作耐火材料: 石墨及其制品具有耐高溫、高強(qiáng)度的性質(zhì)，在冶金工業(yè)中主要用來制造石墨坩堝，在煉鋼中常用石墨作鋼錠之保護(hù)劑，冶金爐的內(nèi)襯。
2、作導(dǎo)電材料: 在電氣工業(yè)上用作制造電極、電刷、碳棒、碳管、水銀正流器的正極，石墨墊圈、電話零件，電視機(jī)顯像管的涂層等。
3、作耐磨潤(rùn)滑材料: 石墨在機(jī)械工業(yè)中常作為潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用，而石墨耐磨材料可以在(一) 200~2000 ℃溫度中在很高的滑動(dòng)速度下，不用潤(rùn)滑油工作。許多輸送腐蝕介質(zhì)的設(shè)備，廣泛采用石墨材料制成活塞杯，密封圈和軸承，它們運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)勿需加入潤(rùn)滑油。石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管)時(shí)的良好的潤(rùn)滑劑。
4、石墨具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)過特殊加工的石墨，具有耐腐蝕、導(dǎo)熱性好，滲透率低等特點(diǎn)，就大量用于制作熱交換器，反應(yīng)槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵設(shè)備。廣泛應(yīng)用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產(chǎn)、合成纖維、造紙等工業(yè)部門，可節(jié)省大量的金屬材料。
5、作鑄造、翻砂、壓模及高溫冶金材料: 由于石墨的熱膨脹系數(shù)小，而且能耐急冷急熱的變化，可作為玻璃器的鑄模，使用石墨后黑色金屬得到鑄件尺寸精確，表面光潔成品率高，不經(jīng)加工或稍作加工就可使用，因而節(jié)省了大量金屬。生產(chǎn)硬質(zhì)合金等粉末冶金工藝，通常用石墨材料制成壓模和燒結(jié)用的舟。單晶硅的晶體生長(zhǎng)坩堝，區(qū)域精煉容器，支架夾具，感應(yīng)加熱器等都是用高純石墨加工而成的。此外石墨還可作真空冶煉的石墨隔熱板和底座，高溫電阻爐爐管，棒、板、格棚等元件。
6、用于原子能工業(yè)和國(guó)防工業(yè): 石墨具有良好的中子減速劑用于原子反應(yīng)堆中，鈾一石墨反應(yīng)堆是目前應(yīng)用較多的一種原子反應(yīng)堆。作為動(dòng)力用的原子能反應(yīng)堆中的減速材料應(yīng)當(dāng)具有高熔點(diǎn)，穩(wěn)定，耐腐蝕的性能，石墨完全可以滿足上述要求。作為原子反應(yīng)堆用的石墨純度要求很高，雜質(zhì)含量不應(yīng)超過幾十個(gè) PPM 。特別是其中硼含量應(yīng)少于 0.5PPM 。在國(guó)防工業(yè)中還用石墨制造固體燃料火箭的噴嘴，導(dǎo)彈的鼻錐，宇宙航行設(shè)備的零件，隔熱材料和防射線材料。
7、石墨還能防止鍋爐結(jié)垢，有關(guān)單位試驗(yàn)表明，在水中加入一定量的石墨粉(每噸水大約用 4~5 克)能防止鍋爐表面結(jié)垢。此外石墨涂在金屬煙囪、屋頂、橋梁、管道上可以防腐防銹。
8、石墨可作鉛筆芯、顏料、拋光劑。石墨經(jīng)過特殊加工以后，可以制作各種特殊材料用于有關(guān)工業(yè)部門。
如不透性石墨，定向高密度石墨，石墨纖維布等。