[发明专利]一种高性能石墨密封材料的制备方法

权利要求书

1.一种高性能石墨密封材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)将粒径在10μm以下的超细焦粉、粒径在50μm以下的石墨粉和粒径在50μm以下的沥青焦粉混匀，获得混合料；

2)向步骤1)获得的混合料中加入软化点为70℃-100℃、残碳率为30wt％-50wt％的中温沥青，混捏2h-3h料温达到150℃-170℃，然后在130℃-150℃下轧片，轧片后冷却，破碎磨粉，制成压粉；

3)将步骤2)获得的压粉通过环形压型模具在室温和50MPa-100Mpa的条件下进行压制成型，得到环形预制生坯；

4)将步骤3)获得环形预制生坯放置在密闭的坩埚中，按预定升温曲线进行焙烧，坩埚内外填充冶金焦，焙烧完成后将制品在温度为150℃-300℃、压力为1MPa-3MPa、时间大于5h的条件下以沥青为浸渍剂进行浸渍，重复上述焙烧和沥青浸渍过程2-3次；

5)将经过步骤4)焙烧和浸渍后的坯体装入石墨化炉，用0.5～5mm及5～20mm两种焦碳为填料，灰份含量在5％以下的炭黑为保温料，按预定石墨化曲线进行石墨化处理，石墨化完成后获得石墨密封材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中以混合料的总重量为100％计，混合料中三种组分按照如下重量百分比混合：超细焦粉的含量为65wt％-70wt％，沥青焦粉为20-25wt％，石墨粉5wt％-15wt％；步骤2)中沥青按混合料总和的40wt％-50wt％添加。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中以混合料的总重量为100％计，混合料中三种组分按照如下重量百分比混合：超细焦粉70wt％，沥青焦粉20wt％，石墨粉10wt％；步骤2)中沥青按混合料总和的45wt％添加。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)所述粒径在10μm以下的超细焦粉的制备方法为：将焦炭放入三环微粉磨粉机中，在高压引风机的电流控制在92A、变频分级机电流控制在108A的条件下磨粉，获得粒径在10μm以下的超细焦粉。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)所述中温沥青选用沥青软化点为93℃、残碳率为40wt％的沥青。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中压粉在100MPa下压型。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)所述的沥青浸渍是在温度为190℃、压力1MPa、时间5h的条件下以沥青为浸渍剂进行两次浸渍。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)所述焙烧的预定升温曲线为：

。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)所述石墨化处理的处理过程中控制石墨化温度为2300℃-2500℃，所述预定石墨化曲线为：

单位耗电量为8.0±0.5kWh/kg，功率最大时维持完单位耗电量后停炉。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)所述的环形压型模具包括压料组件和盛料组件；

所述压料组件包括模柄(1)、上接头(2)和上凸模(3)；其中：所述模柄(1)底部与上接头(2)固定连接；所述上接头(2)呈圆筒形且其内部设有第一圆柱体形空腔；所述上接头(2)的底部壁体与上凸模(3)固定连接；所述上凸模(3)呈圆环形，上凸模(3)的外径和内径之差与上接头(2)的壁厚相等；

所述盛料组件包括模芯(4)、阴模(5)、下凸模(6)、上垫柱(7)、下接头(8)、承压座(9)、4根下垫柱(10)、顶板(11)、顶杆(12)和4根推料杆(13)，其中：所述模芯(4)呈圆柱体形，且其底部设有凸起；所述阴模(5)呈圆筒形，其内部设有第二圆柱体形空腔，阴模(5)外侧壁的底部设有一圈沿圆周方向设置的圆环形外凸沿；所述圆环形外凸沿的正下方固定连接有多个均匀排布的上垫柱(7)；所述多个均匀排布的上垫柱(7)的正下方与承压座(9)固定连接；所述承压座(9)的底部与4根下垫柱(10)固定连接；所述承压座(9)呈圆柱体形且其内部中心设有工字型内孔，工字型内孔的顶部尺寸与模芯(4)底部的凸起尺寸相匹配；所述模芯(4)插入阴模(5)的第二圆柱体形空腔中心且模芯(4)顶部与阴模(5)的顶部平齐，模芯(4)底部从阴模(5)底部穿出且模芯(4)底部的凸起插入工字型内孔的顶部，模芯(4)与承压座(9)通过螺钉固定连接；所述模芯(4)外壁与阴模(5)内壁之间形成环形空腔，在环形空腔的底部填充有一圈呈圆环形的下凸模(6)，所述下凸模(6)的尺寸与环形空腔的尺寸相匹配；所述下凸模(6)的底部与下接头(8)固定连接；所述承压座(9)的内部在环形空腔的正下方还设有4个均匀排布的通孔；所述4根推料杆(13)的顶部分别穿过承压座(9)的4个通孔与下接头(8)固定连接；所述4根推料杆(13)的底部位于承压座(9)的外部且4根推料杆(13)的底端分别与顶板(11)固定连接；所述顶板(11)底部中心与顶杆(12)固定连接；

所述上凸模(3)的外径和内径之差、上接头(2)的壁厚分别与环形空腔的尺寸相匹配，使得上接头(2)和上凸模(3)能够插入环形空腔内；所述下接头(8)的尺寸、4根推料杆(13)的尺寸分别与环形空腔的尺寸相匹配，使得下接头(8)和4根推料杆(13)能够插入环形空腔内；

压料时，通过对模柄(1)施压将上接头(2)和上凸模(3)插入模芯(4)与阴模(5)形成的环形空腔内，并将模芯(4)插入上接头(2)的第一圆柱体形空腔内；取料时，驱动顶杆(12)向上移动，顶杆(12)推动顶板(11)向上移动，顶板(11)带动4根推料杆(13)向上推动下接头(8)，下接头(8)推动下凸模(6)向上移动完成取料。