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碳素

炭和石墨材料

炭和石墨材料是以碳元素为主的非金属固体材料，其中炭材料基本上由非石墨质碳组成的材料，而石墨材料则是基本上由石墨质碳组成的材料。不仅是石墨，同时也包含金刚石、富勒烯、卡宾所有的含碳材料都称为碳素材料。

主要特征
轻量，多孔性，导电性，导热性，耐腐蚀性，润滑性，高温强度，耐热性，耐热冲击性，低热膨胀，低弹性，高纯度，可加工性。
主要分类
碳素制品按产品用途可分为石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电炭类、炭素纤维类、特种石墨类、石墨热交换器类等。石墨电极类根据允许使用电流密度大小，可分为普通功率石墨电极。高功率电极、超高功率电极。炭块按用途可分为高炉炭块、铝用炭块、电炉块等。碳素制品按加工深度高低可分为炭制品、石墨制品、炭纤维和石墨纤维等。碳素制品按原料和生产工艺不同，可分为石墨制品、炭制品、碳素纤维、特种石墨制品等。碳素制品按其所含灰分大小，又可分为多灰制品和少灰制品（含灰分低于l%）。
我国碳素制品的国家技术标准和部颁技术标准是按产品不同的用途和不同的生产工艺过程进行分类的。这种分类方法，基本上反映了产品的不同用途和不同生产过程，也便于进行核算，因此其计算方法也采用这种分类标准。下面介绍炭素制品的分类及说明。
碳素行业的上游企业主要有：1、无烟煤的煅烧企业；2、煤焦油加工生产企业；3、石油焦生产及煅烧企业。
主要制品
碳素散热片
碳素散热片是以不干胶的形式直接将碳素散热片贴在芯片表面，碳素散热片因其柔软可与所贴附对象十分紧密的粘合；
另外因其高热传导性（树脂的5~15倍）；
横向的高热传导性（铜的两倍）、与传统使用中的导热硅胶、硅胶片、金属片等比较：
铝 230W/M.K
铜 390W/M.K
硅胶类 5-20W/M.K
高碳素散热薄膜200-700W/M.K
高热传导平面用散热片：
利用其平面的高热传导性（铜的两倍）、可将热迅速传递到金属壳以及散热型材上、降低发热点的温度、从而达到更好的散热效果。
石墨电极类
主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率、高功率和超高功率。石墨电极包括：
（1）普通功率石墨电极。允许使用电流密度低于 17A/cm2的石墨电极，主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。
（2）抗氧化涂层石墨电极。表面涂覆一层抗氧化保护层的石墨电极，形成既能导电又耐高温氧化的保护层，降低炼钢时的电极消耗。
（3）高功率石墨电极。允许使用电流密度为18～25A/cm2的石墨电极，主要用于炼钢的高功率电弧炉。
（4）超高功率石墨电极。允许使用电流密度大于 25A/cm2的石墨电极。主要用于超高功率炼钢电弧炉。
石墨阳极类
主要以石油焦为原料，煤沥青作粘结剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、浸渍、石墨化、机加工而制成。一般用于电化学工业中电解设备的导电阳极。包括：
（1）各种化工用阳极板。
（2）各种阳极棒。
特种石墨类
主要以优质石油焦为原料，煤沥青或合成树脂为粘结剂，经原料制备、配料、混捏、压片、粉碎、再混捏、成型、多次焙烧、多次浸渍、纯化及石墨化、机加工而制成。一般用于航天、电子、核工业部门。
它包括光谱纯石墨，高纯、高强、高密以及热解石墨等。
石墨热交换器
将人造石墨加工成所需要的形状，再用树脂浸渍和固化而制成的用于热交换的不透性石墨制品，它是以人造不透性石墨为基体加工而成的换热设备，主要用于化学工业。包括：
（1）块孔式热交换器；
（2）径向式热交换器；
（3）降膜式热交换器；
（4）列管式热交换器。
炭电极类
以炭质材料如无烟煤和冶金焦（或石油焦）为原料、煤沥青为粘结剂，不经过石墨化，经压制成型而烧成的导电电极。它不适合熔炼高级合金钢的电炉。包括：
（l）多灰电极（用无烟煤、冶金焦、沥青焦生产的电极）；
（2）再生电极（用人造石墨、天然石墨生产的电极）；
（3）炭电阻棒（即碳素格子砖）；
（4）炭阳极（用石油焦生产的预焙阳极）；
（5）焙烧电极毛坯。
炭块类
以无烟煤、冶金焦为主要原料，煤沥青为粘结剂，经原料制备、配料、混粘、成型、焙烧、机加工而制成。其中高炉炭块作为耐高温抗腐蚀材料用于砌筑高炉内衬；底部炭块、侧部炭块、电炉块则用于铝电解槽和铁合金电炉等。包括：
（1）高炉炭块；
（2）铝槽炭块（底部炭块及侧部炭块）；
（3）电炉炭块。
炭糊类
以石油焦、无烟煤、冶金焦为主要原料，煤沥青为粘结剂而制成。有的用于各种连续自焙电炉作为导电电极使用的电极糊；有的用于连续自焙式铝槽作为导电阳极使用的阳极糊；有的用于高炉砌筑的填料和耐火泥浆的粗缝糊和细缝糊。高炉用自焙炭块虽用途不同，但和糊类制品的生产工艺相仿，暂归在糊类制品内。包括：
（1）阳极糊；
（2）电极糊（包括标准、非标准电极糊）；
（3）底糊（包括多灰、少灰底糊）；
（4）密闭糊（包括多灰、少灰密闭糊）；
（5）其它糊（包括粗缝糊、细缝糊、自焙炭砖等）。
非标准炭、石墨制品类
这是指用炭、石墨制品经过进一步加工而改制成的各种异型炭、石墨制品。包括铲型阳极、制氟阳极以及各种规格的坩埚、板、棒、块等异型品。
不透性石墨类
这是指经树脂及各种有机物浸渍、加工而制成的各种石墨异型品，包括热交换器的基体块。
电炭产品类
这是指炭精棒、电刷等产品。
碳素纤维
它包括各种碳纤维、石墨纤维、预氧丝、炭布、炭带、炭绳、炭毡及其复合材料。其中碳纤维为含碳量高于93%的纤维。用聚丙烯睛纤维、粘胶丝和沥青纤维经碳化制成。热处理温度由低至高，可分别制成耐热纤维、碳化纤维和石墨纤维。
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