本發(fā)明屬于石墨材料領(lǐng)域，特別是涉及一種高密度、高強(qiáng)度炭石墨密封材料及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
為保證密封裝置具有長久使用壽命和良好的密封性，要求密封材料具有氣密性好、摩擦系數(shù)小、耐磨性強(qiáng)、耐腐蝕、有自潤滑性、機(jī)械強(qiáng)度高、良好的耐熱性和導(dǎo)熱性，及易成型加工等性能。而石墨材料可在-200℃～2000℃溫度范圍內(nèi)，腐蝕介質(zhì)中和很高的滑動速度下，不用添加潤滑劑能正常工作，特別適合在無給油裝置、潤滑劑難以使用的腐蝕性環(huán)境和高低溫環(huán)境中作為密封材料。各向同性石墨材料是二十世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種新型石墨材料，它是炭石墨材料中綜合性能最佳的材料，相比于其他石墨材料，它的生產(chǎn)工藝在原料制備、成型工藝、成型設(shè)備方面均有所不同。各向同性石墨的結(jié)構(gòu)非常均勻致密，密度大、開孔率極低、抗壓強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度高，在材料研制方面德國、日本、英國、俄羅斯、烏克蘭等國家處于領(lǐng)先地位。
隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，對石墨密封材料的要求也不斷提升，高強(qiáng)度、高密度、高純度、耐腐蝕、耐高溫、細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)等是未來的發(fā)展方向。為此，針對原料種類、粒度、組成以及生產(chǎn)制造工藝等諸方面進(jìn)行改進(jìn)、研究和探索，以完善和增強(qiáng)石墨密封材料性能，開發(fā)出新產(chǎn)品。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于：在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，提供一種高密度、高強(qiáng)度炭石墨密封材料及生產(chǎn)工藝。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：選擇復(fù)合原料，改善焦粉粒度骨料，提高石墨材料的性能。
本發(fā)明的技術(shù)路線為：一種高性能密封材料及其生產(chǎn)工藝，涉及原料、原料預(yù)處理、熱加工和石墨密封材料。所述原料是由改性焦粉、石墨粉和瀝青按照36~50 : 12.5~36 : 28~37.5的重量比組成，改性焦粉是由延遲石油焦粉或延遲瀝青焦粉和煤焦油按照80:20的重量比組成，改性焦粉的平均粒度為5~20μm，石墨粉是人造石墨、微晶石墨或鱗片石墨中的一種或兩種以上，平均粒度5~20μm，瀝青是軟化點在95-125℃的熔化煤瀝青或煤瀝青粉。
進(jìn)一步地，延遲石油焦粉的平均粒度為90~250μm，延遲瀝青焦粉的平均粒度為90~250μm，煤焦油為高溫?zé)捊箷r從煤氣中冷凝所得。
所述的，原料預(yù)處理是指原料中的改性焦粉是由普通焦粉經(jīng)過特殊加工處理后才得到的，具體處理工藝為：
1.延遲石油焦粉或延遲瀝青焦粉和煤焦油，按80:20的重量比在150℃下混捏20~50分鐘；
2. 冷卻后破碎成250～500μm顆粒；
3. 采用模壓或等靜壓成型；
4. 成型坯料在1250℃焙燒；
5. 破碎磨粉,得到平均粒度為5~20μm改性焦粉。
所述的，熱加工包括：（1）改性焦粉、石墨粉、瀝青在160～200℃進(jìn)行混捏；（2）磨粉、壓制；（3）一次焙燒或一次石墨化處理。
采用本發(fā)明技術(shù)制得的炭石墨密封材料，其體積密度為1.68～1.78g/cm3，抗折強(qiáng)度是65～85MPa，抗壓強(qiáng)度為180～250MPa，肖氏硬度65~90。
由于采用了上述方案，本發(fā)明的有益效果在于：提高了碳密封材料的密度和強(qiáng)度，原料二次成焦的成本有所降低，生產(chǎn)工藝精簡強(qiáng)化、生產(chǎn)周期縮短，能耗降低。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實施例1：高密度高強(qiáng)度密封材料
（1）焦粉的特殊處理
將延遲石油焦粉（平均粒度90～250μm）和煤焦油按照80:20的比例加入容器中，在150℃下攪拌混捏45分鐘，冷卻，然后破碎成250～300μm顆粒，采用冷等靜壓成型。成型坯料在1250℃下焙燒350小時，焙燒后破碎、研磨成5-10μm的焦粉，得處理焦粉。
（2）制備材料
原料及占比：處理焦粉：微晶石墨：煤瀝青粉=40:30:30
將經(jīng)特殊處理的焦粉、微晶石墨（5-10μm）及煤瀝青粉三種組分按照配比要求，在160～200℃下進(jìn)行混捏，混捏后的混料按照常規(guī)工藝進(jìn)行磨粉、壓制，在950~1150℃溫度下，進(jìn)行360~420小時的焙燒熱加工處理。
（3）檢測
結(jié)果：
體積密度1.72g/cm3
抗折強(qiáng)度 81MPa
抗壓強(qiáng)度為215MPa
肖氏硬度85
肖氏硬度試驗方法按照《電炭制品物理化學(xué)試驗方法 第4部分：肖氏硬度》（JB/T 8133.4-2013）規(guī)定進(jìn)行；
抗折強(qiáng)度試驗方法按照《電炭制品物理化學(xué)試驗方法 第7部分：抗折強(qiáng)度》（JB/T 8133.7-2013）規(guī)定進(jìn)行；
抗壓強(qiáng)度試驗方法按照《電炭制品物理化學(xué)試驗方法 第8部分：抗壓強(qiáng)度》（JB/T 8133.8-2013）規(guī)定進(jìn)行；
體積密度試驗方法按照《電炭制品物理化學(xué)試驗方法 第14部分：體積密度》（JB/T 8133.14-2013）規(guī)定進(jìn)行。
實施例2：高密度高強(qiáng)度密封材料
（1）焦粉的特殊處理
將延遲石油焦粉（平均粒度90～250μm）和煤焦油按照80:20的比例加入容器中，在120～140℃下攪拌混捏30分鐘，冷卻，然后破碎成320～400μm顆粒，采用模壓成型。成型坯料在1250℃下焙燒280小時，焙燒后破碎、研磨成5-10μm的焦粉，得處理焦粉。
（2）制備材料
原料及占比： 處理焦粉:人造石墨：熔化煤瀝青=55:20:25
將經(jīng)特殊處理的焦粉、人造石墨（5-10μm）及熔化煤瀝青三種
組分按照配比要求，在180～200℃下進(jìn)行混捏，混捏后的混料按照常規(guī)工藝進(jìn)行磨粉、壓制，在1100~1150℃溫度下，焙燒 380～400小時，制得材料。
（3）檢測結(jié)果：
體積密度1.76g/cm3
抗折強(qiáng)度 76MPa
抗壓強(qiáng)度為195MPa
肖氏硬度79
肖氏硬度試驗方法按照《電炭制品物理化學(xué)試驗方法 第4部分：肖氏硬度》（JB/T 8133.4-2013）規(guī)定進(jìn)行；
抗折強(qiáng)度試驗方法按照《電炭制品物理化學(xué)試驗方法 第7部分：抗折強(qiáng)度》（JB/T 8133.7-2013）規(guī)定進(jìn)行；
抗壓強(qiáng)度試驗方法按照《電炭制品物理化學(xué)試驗方法 第8部分：抗壓強(qiáng)度》（JB/T 8133.8-2013）規(guī)定進(jìn)行；
體積密度試驗方法按照《電炭制品物理化學(xué)試驗方法 第14部分：體積密度》（JB/T 8133.14-2013）規(guī)定進(jìn)行。