专利名称：一种石墨材料的制作方法
技术领域：
本发明属于炭材料，具体地说涉及一种可用于航天、航空、核工业及军工生产中的高导热的石墨材料。
由于石墨材料具有许多优良性能，被广泛用于化工、冶金、机械、电子、核工业和航天工业各领域。但因其不耐高温氧化，使其应用领域受到诸多限制。许多研究人员致力于研制和发展炭/陶复合材料。《炭素》杂志，1999年第一期25-27页《提高炭/陶复合材料热导率的研究(一)》一文中公开了四种炭/陶复合材料，其导热系数最高也不超过100W/m.k。目前国外研制的高导热炭材料都使用中间相炭纤维为原料，价格昂贵，且生产加工困难。我国研究人员曾用中间相炭纤维为原料，制备一种炭/炭复合材料，导热系数也仅为150W/m.k。
本发明的目的是提供一种成本低、高导热的石墨材料。
本发明的石墨材料的原料组成为煅焦粉、钛粉、沥青，其重量份数比为煅焦粉∶钛粉∶硅粉∶沥青＝100∶(1-30)∶(5-30)∶(10-50)。
石墨材料的原料组成也可以是煅焦粉、钛粉、硅粉、沥青，其重量份数比为煅焦粉∶钛粉∶硅粉∶沥青＝100∶(1-30)∶(5-30)∶(10-50)。
上述的煅焦粉粒度为100-500μm，钛粉粒度为35-100μm，硅粉粒度为30-90μm，沥青为软化点为90-110℃间的中温煤沥青或石油沥青。
本发明的高导热率石墨材料的制备方法是将上述的金属钛粉，硅粉煅焦粉及沥青按上述比例混合均匀，在热压机下热压成型，热处理温度为2600℃，压力为30Mpa，即得到高导热石墨材料。按GB-3399-82(88)测试导热系数达200-350W/m.K。
本发明与现有技术相比具有如下优点(1)由于掺杂元素在材料制备过程之中，对材料的石墨化起到催化作用，从而使材料的石墨化程度达到95％以上，相应地，材料导热性能大大提高。
(2)由于材料之中添加了其它元素钛，从而对材料的机械强度及抗氧化性能都有所提高。
本发明的实施例如下实施例1(1)称取100份煅焦粉(粒度100-150μm)，4份钛粉(粒度35-45μm)，30份沥青，混合均匀；(2)将混合好的原料放入模具之中，在2600℃，30Mpa下热压成型。
所制得的石墨材料导热性能良好，其导热系数为200W/m.k(面向)。
实施例2(1)称取100份煅焦粉(粒度150-200μm)，10份钛粉(粒度45-50μm)，30份沥青，混合均匀；(2)将混合好的原料放入模具之中，在2600℃，30Mpa下热压成型。
所制得的石墨材料导热性能良好，其导热系数为285W/m.k(面向)。
实施例3(1)称取100份煅焦粉(粒度200-300μm)，17份钛粉(粒度500-600μm)，30份沥青，混合均匀；(2)将混合好的原料放入模具之中，在2600℃，30Mpa下热压成型。
所制得的石墨材料导热性能良好，其导热系数为254W/m.k(面向)。
实施例4(1)称取100份煅焦粉(粒度300-400μm)，25份沥青，26份钛粉(粒度60-75μm)，4份硅粉(粒度30-45μm)混合均匀；(2)将混合好的原料放入模具之中，在2200℃，30Mpa下热压成型。
所制得的石墨材料导热性能良好，其导热系数为350W/m.k(面向)。
实施例5(1)称取100份煅焦粉(粒度400-450μm)，20份沥青，26份钛粉(粒度75-80μm)，8份硅粉(粒度45-60μm)混合均匀；(2)将混合好的原料放入模具之中，在2400℃，30Mpa下热压成型。
所制得的石墨材料导热性能良好，其导热系数为287W/m.k(面向)。
实施例6(1)称取100份煅焦粉(粒度450-500μm)，15份沥青，20份钛粉(粒度80-90μm)，16份硅粉(粒度60-75μm)混合均匀；(2)将混合好的原料放入模具之中，在2400℃，30Mpa下热压成型。
所制得的石墨材料导热性能良好，其导热系数为210W/m.k(面向)。
实施例7(1)称取100份煅焦粉(粒度450-500μm)，10份沥青，25份钛粉(粒度90-100μm)，30份硅粉(粒度75-90μm)混合均匀；(2)将混合好的原料放入模具之中，在2200℃，30Mpa下热压成型。
所制得的石墨材料导热性能良好，其导热系数为230W/m.k(面向)。
对比例1(1)100份煅焦粉(粒度100-200μm)，30份沥青，混合均匀；(2)将混合好的原料放入模具之中，在2600℃，30Mpa下热压成型。
制得的石墨材料导热系数为120W/m.k(面向)。
对比例2(1)100份煅焦粉(粒度100-200μm)，30份沥青，混合均匀；(2)将混合好的原料放入模具之中，在2200℃，30Mpa下热压成型。
制得的石墨材料导热系数为75W/m.k(面向)。
权利要求
1.一种石墨材料，其特征在于原料重量份数比包括如下组份煅焦粉∶钛粉∶沥青＝100∶(1-30)∶(10-50)；所述的煅焦粉粒度范围为100-500μm；所述的钛粉粒度范围为35-100μm；所述的沥青为软化点位于90-100℃间的中温煤沥青或石油沥青。
2.如权利要求1所述的一种石墨材料，其特征在于原料按重量份数比还包括5-30份粒度为55-80μm的硅粉。
3.如权利要求1或2所述的一种石墨材料，其特征在于其导热系数200-350W/m.k。
全文摘要
本发明公开一种石墨材料,原料重量分数配比范围为煅焦粉∶钛粉∶硅粉∶沥青=100∶(1－30)∶(5－30)∶(10－50)或煅焦粉∶钛粉∶硅粉∶沥青=100∶(1－30)∶(5－30)∶(10－50);于2000－2600℃,30Mpa下热压成型,即制成导热率达200－350W/m.K石墨材料。该材料具有导热系数高,制备简单,造价低等特点。
文档编号C09K5/00GK1364845SQ01101440
公开日2002年8月21日 申请日期2001年1月11日 优先权日2001年1月11日
发明者刘朗, 张光晋, 郭全贵, 刘占军, 要立中 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所