石墨--涂料常用耐火粉料(5)


石墨是碳的一种同素异形体,为灰黑色不透明固体,密度为2.25克/立方厘米,在隔绝氧气条件下,其熔点在3000℃以上,是最耐温的矿物之一。石墨在常温下具有良好的化学稳定性,但在500度时开始氧化,700度时水蒸气可对其产生侵蚀,900度时CO2也能对其产生侵蚀作用。

自然界中纯净的石墨是没有的,其中往往含有SiO2、Al2O3、Fe₂O₃及Fe₃O₄、CaO、P2O5、CuO等杂质。这些杂质常以石英、粘土矿物、碳酸盐等矿物形式出现。

石墨分类

 中国的天然石墨有两类,它们分别是鳞片石墨和土状石墨(又称隐晶质石墨、微晶石墨)。

 (1)鳞片石墨

鳞片石墨由许多石墨晶体层片组成,在变质岩中以单独的片状存在,储量少、价值高,晶体呈鳞片状,这是在高强度的压力下变质而成的,可分为大鳞片和细鳞片。此类石墨矿石的特点是品位不高,一般在2~3%,或10~25%,是自然界中可浮性最好的矿石之一,经过多磨多选可得高品位石墨精矿。这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其它类型石墨优越,因此它的工业价值最大。

(2)隐晶质石墨

隐晶质石墨又称微晶石墨或土状石墨,这种石墨的晶体直径一般小于1微米,比表面积范围集中在1-5m2/g,是微晶石墨的集合体,只有在电子显微镜下才能见到晶形。此类石墨的特点是表面呈土状,缺乏光泽,润滑性比鳞片石墨稍差。品位较高,一般的60~85%,少数高达90%以上。一般应用于铸造行业比较多。

土状石墨是储量最多的一种,鳞片较小,结晶度不高,用于生产低价值的产品。多年前土状石墨的价格曾大大低于鳞片石墨,但近年来土状石墨的价格飙升,相对于鳞片石墨已经没有成本优势。

我国石墨资源丰富,著名的有四大石墨矿,如黑龙江省鸡西市柳毛石墨矿、山东南墅和北墅石墨矿(鳞片石墨)、吉林省盘石石墨矿和湖南鲁塘石墨矿(土状石墨)。

石墨在铸造涂料上的应用

石墨是中性材料,对金属激冷能力高、不被金属或金属氧化物所润湿、不与金属液发生化学反应,耐火度高,如天然鳞片石墨的熔点高达3000度以上,一般工业用的石墨熔点为2100度。因此石墨的耐火性能极佳,且不为液态金属所润湿,这两大特点是其它材料所不能比的。 来源丰富、价格低廉,故石墨粉是砂型铸铁件生产中最常用的耐火填料,砂型和金属型铸铜、铸铝件生产中也常用它。石墨粉一般不适用于铸钢,这主要是由于石墨会使铸钢件表面渗碳的缘故。

普通的石墨涂料中一般将鳞片石墨和土状石墨复合使用。如果单一使用鳞片石墨,由于鳞片石墨耐火度很高,涂层在一般浇注温度条件下很难烧结,很容易被高温铁水冲蚀而失去效用。如果单一使用土状石墨,则涂料在烘干或点燃后容易出现涂层开裂现象。许多文献推荐土状石墨与鳞片石墨的比例为8:2。

由于石墨的颜色和渗透性,造成环境污染,而且由于价格增长较快,石墨已经不是铸铁涂料的首选材料,不含或仅含少量石墨的浅色涂料基本成为了铸铁涂料的主体。

但是,石墨的最大特点是还原性,不与铁液润湿,形成保护性气膜,这是其它材料(除焦炭粉之类)不具备的特性。因此,铸铁涂料中或多或少地会加入一些石墨。

石墨技术指标

1,鳞片石墨的现行标准为GB/T 3518-2008,根据固定碳含量分为四类:高纯石墨、高碳石墨、中碳石墨、低碳石墨。其固定碳范围和代号见下表: 

鳞片石墨的产品标记由分类代号、细度(µm)、固定碳含量和标准号组成,比如,固定碳含量为99.9%的高纯石墨,在筛孔直径为300 µm的试验筛上筛分后筛上物大于等于80.0%,则标记为:LC300-99.9-GB/T 3518。又如,固定碳含量为93%的中碳石墨,在筛孔直径为150 µm的试验筛上筛分后筛下物小于等于20.0%,则标记为:LZ(-)150-93-GB/T 3518。产品牌号一般把标准号略去。请注意中间的数字(如150)不代表筛号,而代表筛孔直径(µm)。筛孔直径与标准筛号的对照可以查阅相关标准,孔径45 μm、75 μm 和150 μm分别对应或者相当于325目、200目和100目。

铸造涂料上一般使用中碳或低碳鳞片石墨,常用牌号如下:

2, 土状石墨 现行国家标准为GB/T 3519—2008

     土状石墨或微晶石墨按有无铁的要求分为两类。有铁要求者为一类,用WT表示;无铁要求者为一类,用W表示。铸造涂料上使用的土状石墨大多对铁没有特殊要求。

产品标记由分类代号、固定碳含量、细度(μm)和本标准号组成。

标记示例: 有铁要求的含碳量为96%且在筛孔直径为45μm的试验筛上筛分后筛上物不大于15%的微晶石墨,则标记为:WT96–45–GB/T 3519。无铁要求的含碳量为90%且在筛孔直径为45μm的试验筛上筛分后筛上物不大于10%的微晶石墨,则标记为:W90–45–GB/T 3519。

筛孔直径与标准筛号的对照可以查阅相关标准,下面表中孔径45 μm、75 μm 和150 μm分别对应或者相当于325目、200目和100目。

耐火粉料索引

常用耐火粉料(包括辅助粉料)的成分、特性和作用及选用方法:


其它内容:

“针对铸造涂料应该关注其粉料的哪些物化性质? 这些性质是怎样影响涂料性能的?如何根据这些指标(包括化学成分和矿物组成)判断耐火粉料质量? 如何解读耐火材料的质检报告?” ---- 请参阅: 耐火粉料综述

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