1.一种硒‑石墨烯复合型等静压石墨材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)获取满足指标条件的各组分,所述组分包括粒径为1‑45μm的骨料、粒径为5‑40μm粉料、粘结剂和浸渍剂以及还原后的硒粉,粒径为10‑50μm,其中,所述骨料为沥青焦,所述粉料包括石墨烯、炭黑和石墨粉;
(2)第一次混料,将所述骨料与所述粉料按以下重量比进行混合后制成过震动筛网的混料粉A;
沥青焦 50‑60%
石墨烯粉料 15‑20%
炭黑粉料 10‑15%
石墨粉粉料 10‑15%
其中,混合温度为100℃‑200℃,混合时间为1‑1.5h,混合后自然冷却至室温;
(3)第一次预成型及工艺处理,将所述步骤(2)制成的混料粉A经压制‑焙烧‑浸渍‑二次焙烧的工序处理后,将制得的焙烧坯体B进行破碎后磨粉制成过震动筛网的混料粉A1;
(4)第二次混料,将所述步骤(3)获得的混料粉A1与所述步骤(1)中的硒粉按以下重量比进行混合后制成过震动筛网的混料粉A2;
混料粉A1 90‑95%硒粉 5‑10%其中,混合温度为160℃‑180℃,混合时间为1.5‑3h,混合后自然冷却至室温;
(5)第二次预成型,将步骤(4)制成的混料粉A2置入混捏锅中,经干混‑湿混工艺形成糊料后进行第二次预压成型,然后将第二次预压成型坯体进行破碎后磨粉制成过震动筛网的混料粉A3;其中,湿混工艺中混料粉A2与所述步骤(1)中的粘结剂按以下重量比进行混合:混料粉A2 70‑75%粘结剂 25‑30%(6)等静压成型及工艺处理,将混料粉A3装入橡胶模具中,封口,冷等静压成型,成型压力为150MPa,保压7min后形成等静压成型坯体,随后将等静压成型坯体经焙烧‑浸渍‑二次焙烧‑二次浸渍‑三次焙烧的工序后形成焙烧坯体B1,其中,所述二次浸渍是采用纯度为
99%的液态硒作为浸渍剂加入到上一工序的焙烧坯体中;
(7)石墨化处理,将所述步骤(6)制备的焙烧坯体B1放入石墨化炉中,在隔绝空气的条件下,将焙烧坯体B1加热至2750‑3200℃,使二维结构炭制品转换为三维石墨网格结构,并视产品规格大小,送电8‑10天,形成硒‑石墨烯复合型等静压石墨材料。
2.根据权利要求1所述的一种硒‑石墨烯复合型等静压石墨材料的制备方法,其特征在3
于:所述骨料采用真密度≥2.13g/cm ,灰分≤0.20%,挥发分≤0.25%,硫含量≤0.50%的沥青焦,且所述骨料是由四种不同粒径范围的沥青焦组成,具体为:
3.根据权利要求2所述的一种硒‑石墨烯复合型等静压石墨材料的制备方法,其特征在于:所述骨料是由四种不同粒径范围的沥青焦组成,具体为:
4.根据权利要求1所述的一种硒‑石墨烯复合型等静压石墨材料的制备方法,其特征在于:所述粒径为5‑40μm粉料具体包括:粒径为5‑35μm的石墨烯粉料,纯度99.90%‑99.99%;
粒径为5‑40μm的炭黑粉料,电阻率为0.6‑0.9μΩ·m;
3
粒径为5‑30μm的石墨粉粉料,真密度≥2.08g/cm,电阻率为5‑8μΩ·m。
5.根据权利要求1所述的一种硒‑石墨烯复合型等静压石墨材料的制备方法,其特征在于:所述粘结剂采用中温煤沥青,软化点为83‑86℃,结焦值为≥51%,灰分≤0.25%,喹啉不溶物≤0.50%;所述浸渍剂采用酚醛树脂,水份≤4%;游离酚≤7%;固体含量≥75%;残碳量≥45%;PH值6.5‑7.5。
6.根据权利要求1所述的一种硒‑石墨烯复合型等静压石墨材料的制备方法,其特征在
3 3
于:所述还原后的硒粉的制备是将密度为4.81×10/cm ,纯度99.9%的硒粉置于还原炉中,在氢气气氛保护下进行还原,以消除硒粉中的氧含量及加工硬化现象,还原温度300‑450℃,保温时间为3‑5h后,将还原合格的硒粉放入球磨机中球磨0.5‑1h后利用电动力学雾化,
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冷却速率10‑10K/s,最后制成粒度为10‑50μm的还原后的硒粉。
7.根据权利要求1所述的一种硒‑石墨烯复合型等静压石墨材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中涉及的所述混料粉A经压制‑焙烧‑浸渍‑二次焙烧的工序处理具体为:2
(3.1)将混料粉A装入压制模具中,按1.5T/cm的压力压制成型;
(3.2)将第一次压制成型的坯体放置焙烧炉内进行第一次焙烧,焙烧温度为20‑1250℃,并在1250℃温度下保温48h,焙烧时间为400‑500h,出炉后自然冷却至室温;
(3.3)将上一工序完成的坯体放置到浸渍罐中,加入酚醛树脂进行浸渍,浸渍温度为
200℃,浸渍压力为7‑15MPa,浸渍时间为2‑3h;
(3.4)将浸渍完成的坯体再次放置焙烧炉内进行第二次焙烧,焙烧温度为20℃‑1200℃,并在1200℃温度下保温48h,焙烧时间为450‑550h,出炉后自然冷却至室温,制得焙烧坯体B。
8.根据权利要求1所述的一种硒‑石墨烯复合型等静压石墨材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(5)中涉及的所述混料粉A2置入混捏锅中,经干混‑湿混工艺形成糊料后进行第二次预压成型工艺,具体为:
(5.1)将混料粉A2倒入混捏锅中,首先进行干混搅拌,干混温度为130‑140℃,干混时间为45‑50分钟;
(5.2)待干混结束后,将混料粉A2与粘结剂按重量比进行湿混,湿混粘结剂温度为140‑
150℃,湿混时间为40‑45分钟形成糊料;
(5.3)将形成的糊料放入压制模具中进行第二次预压成型,预压压力为25MPa,预压时间5min。
其中,在干混和湿混过程中,混捏锅进口温度220‑250℃。
9.根据权利要求1所述的一种硒‑石墨烯复合型等静压石墨材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(6)中涉及的等静压成型坯体经焙烧‑浸渍‑二次焙烧‑二次浸渍‑三次焙烧的工序后形成焙烧坯体B1,具体为:3
(6.1)混料粉A3经等静压成型工艺成型的等静压成型坯体的体积密度为2.5‑3.0g/cm;
(6.2)将等静压成型坯体置入石墨干锅中,填充冶金焦粉并振实后装入环式焙烧炉中,同时使用焦粉、石英砂、河砂填充焙烧炉,在隔绝空气的情况下,按升温曲线逐步加热完成第一次焙烧后,自然冷却至室温出炉;
(6.3)将上一工序完成的坯体放入浸渍罐中,加入酚醛树脂进行第一次浸渍工艺,浸渍温度为220℃,浸渍压力为7‑15MPa,浸渍时间为2‑3h;
(6.4)将上一工序完成的坯体再次放入焙烧炉内进行第二次焙烧,焙烧温度为20℃‑
1250℃,并在1250℃温度下保温48h,焙烧时间为550‑600h,出炉后自然冷却至室温;
(6.5)将上一工序完成的坯体采用金属液态硒作为浸渍剂进行第二次浸渍工艺,首先将上一工序完成的坯体置入石墨坩埚后装入预热炉内进行预热至320‑350℃;与此同时,将金属硒放入到融化池中,将电流调至220A,通电2小时后金属化为液体;随后将坩埚从预热炉中拉出,放置在融化池下,将融化好的金属硒溶液倒入装有碳条的高温坩埚中,将高温坩埚放入真空设备中,确保无误后开始抽真空,当真空度达到0.085MPa后,抽真空结束,随后再次将坩埚放入预热炉中预热半小时至室温后取出即可;
(6.6)将上一工序完成的坯体再次重复放入焙烧内进行第三次焙烧,焙烧温度为20℃‑
1250℃,并在1250℃温度下保温48h,焙烧时间为550‑600h,出炉后自然冷却至室温,最终形成焙烧坯体B1。
10.一种硒‑石墨烯复合型等静压石墨材料,其特征在于,所述硒‑石墨烯复合型等静压石墨材料采用权利要求1‑9任意一项所述的方法制得,且制得的硒‑石墨烯复合型等静压石3
墨材料的体积密度≥3.0g/cm ,电阻率≤8.0μΩm,抗折强度≥75Mpa,抗压强度≥160Mpa,‑6
灰分≤0.25%,热膨胀系数≤2.2*10 /℃。