西格里石墨EK72石墨舟 石墨工藝品

模具石墨

機械工業(yè)中的鑄造行業(yè)大量使用石墨材料作為加壓鑄造、離心鑄造、超硬合金的熱擠壓等加工的模具，大到火車車輪，小到精密零件都可以使用石墨模具。石墨模具可多次重復使用，脫模后的鑄件具有較高的光潔度，有的無需進一步加工即可使用。用作鑄造模具的石墨材料應該是質地致密、熱膨脹系數較低、抗氧化性能較好的石墨，用于鑄 造尺寸較大的鑄件的石墨可以用較粗的粒度組成，而用于鑄造小型精密零件的石墨必須使用細顆粒結構的石墨。

在模具石墨中以金屬連續(xù)鑄造石墨的質量要求最嚴，要求其熱導率高，熱穩(wěn)定性和耐熱沖擊性好，潤滑性好，不與熔融金屬浸潤，不與鑄造金屬反應，容易加工成尺寸精確的模具。

合成金剛石用石墨

工業(yè)上金剛石是重要的切割和研磨材料，但是天然開采的金剛石產量很少，且價格昂貴。石墨和金剛石同屬于碳元素，只是結晶形態(tài)不同，在高溫、高壓下石墨可轉化成金剛石結晶形態(tài)，早在1954年瑞典和美國相繼成功合成人造金剛石成功，中國也在20世紀60年代合成了人造金剛石，并在20世紀70年代生產出合成人造金剛石的專用石墨材料，形成了一定的生產規(guī)模，中國生產的合成金剛石專用石墨分為3類，特點及用途見圖表。

高純石墨

高純石墨一般指含碳量在99.99%以上的石 墨，在組織結構上可分為粗顆粒結構、細顆粒結構和超細顆粒結構三類，高純石墨大量用于直拉單晶硅爐中。集成電路的基礎材料主要是硅單晶芯片，目前硅單晶的成長工藝主要采用直拉法，其他方法還有磁場直拉法、區(qū)域法以及雙坩堝拉晶法，直拉單晶硅爐中的石墨件是消耗品，采用高純石墨材料加工成直拉單晶硅爐的加熱系統。

高純石墨另一重要用途是加工成各類坩堝，用于生產貴金屬、稀有金屬或高純金屬、非金屬材料。光譜分析用石墨電極也是一種高純石墨，可用于除碳元素以外的所有元素的光譜化學分析，光譜分析用石墨電極用擠壓方法成型。成品的雜質元素含量應不大于6*10-5。在光譜分析中制備標準樣品和用化學方法捕集雜質時需用光譜純炭粉或光譜純石墨粉，這兩種高純材料對雜質含量的要求都是在6*10-5；在某些用途方面，需要含碳量達到99.9995%，總灰分含量小于5*10-6。高純石墨的成型方法有擠壓成型、模壓成型及等靜壓成型三種。

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加壓鑄造用模具

人造石墨材料已成功地用于有色金屬的加壓鑄造上。例如，用人造石墨材料制造的加壓鑄造用模具生產的鋅合金和銅合金的鑄件已用于汽車零件等方面。

離心鑄造用石墨模具

石墨模已成功應用于離心鑄造上。美國已采用壁厚為25 毫米以上的人造石墨鑄模來離心 鑄造青銅套管。為了防止人造石墨模的燒損，可采取一定的防氧化措施。澆鑄一定數量的鑄件后，如果發(fā)現鑄模內表面燒損，可以將鑄模內孔的尺寸擴大以便用來鑄造大規(guī)格套管。

熱壓壓模 模具

人造石墨熱壓壓模用于硬質合金的加壓燒結方面具有下述特點：　一是若壓制溫度提高到1350-1450 度時，則所需單位壓力可降到67-100 公斤力/ 平方厘米（即為冷壓壓力的1/10 ）就可; 二是加壓和加熱在同一道工序進行，經短時間的燒結就能得到致密的燒結體。

玻璃成型用模具

由于石墨材料具有化學穩(wěn)定性，不易受熔融玻璃的浸潤，不會改變玻璃的成分，石墨材料耐熱沖擊性能良好，尺寸隨溫度變化小等特點，所以近年來在玻璃制造中成為的模具材料，可以用它來制造玻璃管，彎管，漏斗及其它各種異型玻璃瓶的鑄模。

燒結模及其它金剛石燒結模具

利用人造石墨材料熱變形極小的特點，可制造晶體管的燒結模具和支架，現已廣泛使用，它已成為發(fā)展半導體工業(yè)的材料。此外，石墨模具也使用于鑄鐵用的鑄型，各種有色金屬用的耐久性鑄模，鑄鋼用鑄型，耐熱金屬（鈦，鋯，鉬等）用的鑄型及焊鋼軌用的鋁熱焊型的鑄型等。熱壓燒結金剛石工具用石墨模具,在金剛石工具制造過程中擔負著發(fā)熱元件和模具支撐的雙重作用,石墨模具質量的優(yōu)劣,直接影響到金剛石工具的尺寸精度、外觀形狀等。熱壓燒結工藝要求:溫度達到(1 000±2)℃,成型壓力16～50 MPa,保溫保壓時間為15～30 min,環(huán)境為非真空狀態(tài)。在此工況條件下,既要求成型及發(fā)熱元件的石墨模具具有導電性、較高的電阻率、足夠的機械強度,還需要其具有良好的抗氧化性能和較長的使用壽命,以確保金剛石工具的尺寸精度和優(yōu)異性能。目前,西方發(fā)達國家金剛石工具制造用石墨模具材料,主要為超細顆粒結構、高純度和高石墨化度的石墨材料,要求其平均粒徑小于15μm,甚至10μm以下,中等氣孔尺寸小于2μm。用此炭素原料做成的石墨模具,氣孔率小、結構致密、表面光潔度高、抗氧化性較強,平均使用壽命可達30～40次。金剛石模具要求材質硬度高，抗氧化性能好，加工精度高等特點，采用優(yōu)質石墨原材料大大延長了模具使用壽命和提高了抗氧化性能。