CN109020547A - 一种含有石墨烯的石墨电极接头的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有石墨烯的石墨电极接头的制备方法,涉及石墨电极接头制备技术领域。具体制备方法为:步骤一、原料的粉碎研磨;步骤二、配料;步骤三、将步骤二制备的糊状的物料冷却后采用预压机进行预压后然后采用挤压成型机制成各种规格的石墨电极接头生坯;步骤四、将步骤三制备的石墨电极接头生坯经过二浸三焙后冷却即制成含有石墨烯的石墨电极接头。本方法生产出的石墨电极接头增加了粉状石墨烯原料,因此制成的石墨电极接头在炼钢电弧炉冶炼过程中,接头处温度均匀、不偏高,抗折能力大幅度提高,而且在高温状态下抗氧化性能也有所增强。即使在电流超负荷运行时,也能够应付自如。且本方法制备简单,适合推广。

Description

一种含有石墨烯的石墨电极接头的制备方法
技术领域
本发明涉及一种含有石墨烯的石墨电极接头的制备方法,具体石墨电极接头制备技术领域。
背景技术
目前,人造石墨的应用率占到市场90%,由人造石墨制作的电极及电极接头是炼钢厂电弧炉冶炼特殊钢种的重要物料。人造石墨电极接头的主要原料为煅烧焦、针状焦和煤质沥青,经过一次或多次浸渍焙烧后石墨化获得。由于接头不能像电极本体一样有相同的导电面积,这就对接头的电阻率、体密有更高要求,而目前石墨电极接头经过二浸三焙后电阻率都在3.5μΩ·m以上,体密在1.85g/cm2以下,差距无法拉开太大,导致在炼钢炉的石墨电极经常在接头处折断或通过大电流时击断。
石墨电极接头所追寻的高强度、高导电率和高导热性是新型材料石墨烯固有的特性:
1、石墨烯是已知强度最高的材料之一,同时还具有很好的韧性,且可以弯曲,石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa,固有的拉伸强度为130GPa。
2、石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm/(V·s),这一数值超过了硅材料的10倍,是目前已知载流子迁移率最高的物质锑化铟(InSb)的两倍以上。
3、石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK,是目前为止导热系数最高的碳材料,高于单壁碳纳米管(3500W/mK)和多壁碳纳米管(3000W/mK)。当它作为载体时,导热系数也可达600W/mK。
石墨烯的特性符合生产石墨电极接头的物理性能。因此在生产石墨电极接头原料中加工一定比例的石墨烯来提高现有石墨电极接头的抗折能力是现今研究的重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含有石墨烯的石墨电极接头的制备方法。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种含有石墨烯的石墨电极接头的制备方法为:步骤一、原料的粉碎研磨,将段后焦、针状焦采用中碎机进行粉碎后筛分出较小颗粒的物料,然后通过研磨机将较小颗粒的物料继续研磨成细粉状物料,筛分出来的较大的物料返回中碎机再进行破碎,直至满足筛分要求即可;研磨出来的物料为段后焦细粉状物料和针状焦细粉状物料;
步骤二、配料,将步骤一制备的重量份数为40-50份的段后焦细粉状物料、45-55份的针状焦细粉状物料及4-5份粉状石墨烯进行干混后加入8-12份水倒入混捏锅内进行湿混,顺时针混捏搅拌20-30分钟后加入1-3份的粘结剂继续混捏,此时混捏锅的温度控制在100-120℃,此时形成具有一定塑性的糊状物料。
步骤三、将步骤二制备的糊状的物料冷却后采用预压机进行预压后然后采用挤压成型机制成各种规格的石墨电极接头生坯;
步骤四、将步骤三制备的石墨电极接头生坯经过二浸三焙后冷却即制成含有石墨烯的石墨电极接头。
作为优选,所述的步骤二中粘结剂为含有碳纤维分散料的沥青,其中碳纤维分散料与沥青的质量比为1:50-60。
作为优选,所述的步骤二中将粘结剂加入混捏锅,此时混捏搅拌时先顺时针搅拌混合20-30min,再逆时针搅拌混合20-30min。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:本方法生产出的石墨电极接头增加了粉状石墨烯原料,因此制成的石墨电极接头在炼钢电弧炉冶炼过程中,接头处温度均匀、不偏高,抗折能力大幅度提高,而且在高温状态下抗氧化性能也有所增强。即使在电流超负荷运行时,也能够应付自如。且本方法制备简单,适合推广。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例:一种含有石墨烯的石墨电极接头的制备方法为:步骤一:原料的粉碎研磨,将段后焦、针状焦采用中碎机进行粉碎后筛分出较小颗粒的物料,然后通过研磨机将较小颗粒的物料继续研磨成细粉状物料,筛分出来的较大的物料返回中碎机再进行破碎,直至满足筛分要求即可;研磨出来的物料为段后焦细粉状物料和针状焦细粉状物料;
步骤二、配料,将步骤一制备的重量份数为45份的段后焦细粉状物料、50份的针状焦细粉状物料及4-5份粉状石墨烯进行干混后加入10份水倒入混捏锅内进行湿混,顺时针混捏搅拌25分钟后加入2份的粘结剂继续混捏,粘结剂为含有碳纤维分散料的沥青,其中碳纤维分散料与沥青的质量比为1:55,混捏搅拌时先顺时针搅拌混合25min,再逆时针搅拌混合25min,此时混捏锅的温度控制在110℃,此时形成具有一定塑性的糊状物料;
步骤三、将步骤二制备的糊状的物料冷却后采用预压机进行预压后然后采用挤压成型机制成各种规格的石墨电极接头生坯;
步骤四、步骤三制备的石墨电极接头生坯经过三次焙烧处理后冷却即制成含有石墨烯的石墨电极接头。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种含有石墨烯的石墨电极接头的制备方法,其特征在于:具体制备方法为:步骤一、原料的粉碎研磨,将段后焦、针状焦采用中碎机进行粉碎后筛分出较小颗粒的物料,然后通过研磨机将较小颗粒的物料继续研磨成细粉状物料,筛分出来的较大的物料返回中碎机再进行破碎,直至满足筛分要求即可;研磨出来的物料为段后焦细粉状物料和针状焦细粉状物料;
步骤二、配料,将步骤一制备的重量份数为40-50份的段后焦细粉状物料、45-55份的针状焦细粉状物料及4-5份粉状石墨烯进行干混后加入8-12份水倒入混捏锅内进行湿混,顺时针混捏搅拌20-30分钟后加入1-3份的粘结剂继续混捏,此时混捏锅的温度控制在100-120℃,此时形成具有一定塑性的糊状物料。
步骤三、将步骤二制备的糊状的物料冷却后采用预压机进行预压后然后采用挤压成型机制成各种规格的石墨电极接头生坯;
步骤四、将步骤三制备的石墨电极接头生坯经过二浸三焙后冷却即制成含有石墨烯的石墨电极接头。
2.根据权利要求1所述的一种含有石墨烯的石墨电极接头的制备方法,其特征在于:所述的步骤二中粘结剂为含有碳纤维分散料的沥青,其中碳纤维分散料与沥青的质量比为1:50-60。
3.根据权利要求1所述的一种含有石墨烯的石墨电极接头的制备方法,其特征在于:所述的步骤二中将粘结剂加入混捏锅,此时混捏搅拌时先顺时针搅拌混合20-30min,再逆时针搅拌混合20-30min。
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