石墨的性質和用途

石墨的性質和用途


　　石墨是碳的結晶體，是一種非金屬材料，色澤銀灰，質軟，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。

　　石墨的溶點極高，在真空下到3000℃時才開始軟化的趨向溶融狀態，到3600℃時石墨開始蒸發升華，一般的材料在高溫下強度逐漸降低，而石墨在加熱到2000℃，其強度反而較常溫時提高一倍，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。

　　石墨的導熱性和導電性是相當高的，其導電性比不銹鋼高4倍，比碳素鋼高2倍，比一般的非金屬高100倍。其導熱性，不僅超過鋼、鐵、鉛等金屬材料，而且隨溫度升高導熱系數降低，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。因此，在超高溫條件下，石墨的隔熱性能是很可靠的。

　　石墨具有良好的潤滑性和可塑性，石墨摩擦系數小于0.1，石墨可展成透氣透光薄片，在高強石墨硬度很大，以至用金剛石刀具都難以加工。

　　石墨具有化學穩定性，能耐酸、耐堿，耐有機溶劑的腐蝕。 由于石墨有以上特有優良性能，在近代工業用途日益廣泛。

　　1、作耐火材料: 石墨及其制品具有耐高溫、高強度的性質，在冶金工業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劑，冶金爐的內襯。

　　2、作導電材料: 在電氣工業上用作制造電極、電刷、碳棒、碳管、水銀正流器的正極，石墨墊圈、電話零件，電視機顯像管的涂層等。

　　3、作耐磨潤滑材料: 石墨在機械工業中常作為潤滑劑。潤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速度下，不用潤滑油工作。許多輸送腐蝕介質的設備，廣泛采用石墨材料制成活塞杯，密封圈和軸承，它們運轉時勿需加入潤滑油。石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管)時的良好的潤滑劑。

　　4、石墨具有良好的化學穩定性。經過特殊加工的石墨，具有耐腐蝕、導熱性好，滲透率低等特點，就大量用于制作熱交換器，反應槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵設備。廣泛應用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產、合成纖維、造紙等工業部門，可節省大量的金屬材料。

　　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，不經加工或稍作加工就可使用，因而節省了大量金屬。生產硬質合金等粉末冶金工藝，通常用石墨材料制成壓模和燒結用的舟。單晶硅的晶體生長坩堝，區域精煉容器，支架夾具，感應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、用于原子能工業和國防工業: 石墨具有良好的中子減速劑用于原子反應堆中，鈾一石墨反應堆是目前應用較多的一種原子反應堆。作為動力用的原子能反應堆中的減速材料應當具有高熔點，穩定，耐腐蝕的性能，石墨完全可以滿足上述要求。作為原子反應堆用的石墨純度要求很高，雜質含量不應超過幾十個 PPM 。特別是其中硼含量應少于 0.5PPM 。在國防工業中還用石墨制造固體燃料火箭的噴嘴，導彈的鼻錐，宇宙航行設備的零件，隔熱材料和防射線材料。

　　7、石墨還能防止鍋爐結垢，有關單位試驗表明，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。石墨經過特殊加工以后，可以制作各種特殊材料用于有關工業部門。

　　如不透性石墨，定向高密度石墨，石墨纖維布等。