CN116120068A - 等静压石墨的生产工艺、等静压石墨及应用 - Google Patents

等静压石墨的生产工艺、等静压石墨及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN116120068A
CN116120068A CN202310099065.5A CN202310099065A CN116120068A CN 116120068 A CN116120068 A CN 116120068A CN 202310099065 A CN202310099065 A CN 202310099065A CN 116120068 A CN116120068 A CN 116120068A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphite
impregnation
asphalt
firing
fluorinated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310099065.5A
Other languages
English (en)
Inventor
吕尊华
李俊海
纪斌
姚亮
万伟光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Hucarbon Semiconductor Materials Technology Co ltd
Original Assignee
Fujian Fucan New Material Technology Co ltd
Fujian Hucarbon Semiconductor Materials Technology Co ltd
Shanghai Fucarbon New Material Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Fucan New Material Technology Co ltd, Fujian Hucarbon Semiconductor Materials Technology Co ltd, Shanghai Fucarbon New Material Co ltd filed Critical Fujian Fucan New Material Technology Co ltd
Priority to CN202310099065.5A priority Critical patent/CN116120068A/zh
Publication of CN116120068A publication Critical patent/CN116120068A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/673—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders
    • H01L21/67333—Trays for chips
    • H01L21/67336—Trays for chips characterized by a material, a roughness, a coating or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20—Graphite
    • C01B32/205—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20—Graphite
    • C01B32/21—After-treatment
    • C01B32/215—Purification; Recovery or purification of graphite formed in iron making, e.g. kish graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/522—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/528—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components
    • C04B35/532—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components containing a carbonisable binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供了一种等静压石墨的生产工艺、等静压石墨及应用，具体涉及石墨生产技术领域。该生产工艺包括下述步骤：A、将煅后石油焦和氟化沥青混合后经混捏和粗碎得到粗碎物料；B、将所述粗碎物料粉碎后进行冷等静压成型得到生制品；C、将所述生制品进行焙烧浸渍循环后经最终焙烧得到等静压石墨半成品；D、对所述等静压石墨半成品在2300℃～2500℃石墨化60h～70h得到所述等静压石墨。该生产工艺使用氟化沥青在焙烧过程中释放出氟气，与焙烧品中的金属杂质反应生成金属氟化物逸出，经进一步石墨化得到超高纯且成分均一等静压石墨。

Description

等静压石墨的生产工艺、等静压石墨及应用
技术领域
本发明涉及石墨生产技术领域，尤其是涉及一种等静压石墨的生产工艺、等静压石墨及应用。
背景技术
半导体工业用石墨材料，要求其纯度越高越好，特别是直接与半导体材料接触的石墨器件如坩埚、烧结模等，杂质含量多会污染半导体材料。
半导体工业要求所用石墨材料颗粒度要细，颗粒度细的石墨不但容易达到加工精度而且高温强度高、损耗小，特别是用于烧结的模具要求加工精度很高。
目前针对石墨提纯的研究主要集中于石墨粉体提纯，比较有效的提纯方法有碱熔、酸浸组合化学法、氢氟酸法、高温法、氯气焙烧法、氟利昂法，对于石墨粉氢氟酸法能做到99.9％，高温法能做到99.99％。
对于石墨块体提纯工艺目前没有发展出很好的纯化解决方案，尤其是半导体领域对于石墨块体超纯和超细的要求，进一步增加了提纯的难度：超细石墨孔隙率低，使用气体精制过程中不利于反应气体扩散和反应后生成的杂质逸出，难以实现超纯的目标。实际生产过程中，常用氯气等卤素气体对石墨块体进行提纯，但存在石墨块取样深度不同，杂质含量存在很大差异的问题，石墨块体表面纯度明显高于块体内部，甚至相差4-5倍之多。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种等静压石墨的生产工艺，以缓解现有技术中等静压石墨制备过程中纯度不一的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明特采用如下技术方案:
本发明的第一方面提供了一种等静压石墨的生产工艺，包括以下步骤：
A、将煅后石油焦和氟化沥青混合后经混捏和粗碎得到粗碎物料；
B、将所述粗碎物料粉碎后进行冷等静压成型得到生制品；
C、将所述生制品进行焙烧浸渍循环后经最终焙烧得到等静压石墨半成品；
D、对所述等静压石墨半成品在2300℃～2500℃石墨化60h～70h得到所述等静压石墨。
可选地，所述焙烧浸渍循环的次数为2次。
优选地，所述焙烧浸渍循环包括按顺序进行的第一焙烧、第一浸渍、第二焙烧和第二浸渍。
可选地，所述第一焙烧的时间为500h～800h。
优选地，所述第二焙烧和所述最终焙烧的时间各自独立的为120h～170h。
优选地，所述第一焙烧、所述第二焙烧和所述最终焙烧的温度各自独立的为800℃～1300℃。
优选地，所述第一浸渍和所述第二浸渍的温度各自独立的为150℃～250℃。
优选地，所述第一浸渍和所述第二浸渍的压力各自独立的为4MPa～4.5MPa。
可选地，所述氟化沥青的灰分≤0.1％、软化点≥120℃、喹啉不溶物≤1％且氟含量为6％～20％。
优选地，所述第一浸渍和所述第二浸渍对应使用第一浸渍氟化沥青和第二浸渍氟化沥青。
优选地，所述第一浸渍氟化沥青的灰分≤0.05％、软化点为80℃～95℃、喹啉不溶物≤0.5％且氟含量为3％～5％。
优选地，所述第二浸渍氟化沥青的灰分≤0.05％、软化点为80℃～95℃、喹啉不溶物≤0.01％且氟含量为0.5％～2％。
可选地，所述煅后石油焦和氟化沥青的质量比为3～4:1。
优选地，所述煅后石油焦的灰分≤0.7％，石墨化度≥80％。
优选地，所述煅后石油焦的粒度为5μm～10μm。
可选地，步骤A中，所述粗碎物料的粒径＜1mm。
优选地，步骤B中，将所述粗碎物料粉碎后得到细碎物料，所述细碎物料的粒径为3μm～5μm。
可选地，还包括在所述第一焙烧、所述第二焙烧和所述最终焙烧结束后的抽真空过程。
优选地，抽真空后的真空度为-95kPa～-98kPa。
可选地，所述冷等静压成型的压力为280MPa～320MPa。
优选地，所述冷等静压成型的时间为30min～80min。
本发明第二方面提供了所述的生产工艺生产得到的等静压石墨。
本发明第三方面提供了所述的等静压石墨在半导体领域中的应用。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果:
本发明提供的生产工艺，利用超细磨粉和均匀混捏技术，使氟化煤沥青与煅后石油焦充分混合，有利于金属杂质与分解释放的氟气反应；氟化沥青在焙烧过程中释放出氟气，与煅后石油焦中的金属杂质反应生成金属氟化物逸出焙烧品，使煅后石油焦中的杂质去除；氟化沥青分解后产物为氟气和含C/H等元素的化合物，不会引入杂质；在生制品中，混合均匀的煅后石油焦和氟化沥青接触充分，使生制品内部也有充足的氟气与煅后石油焦反应，得到纯度均一的等静压石墨；焙烧浸渍循环能进一步除杂，得到纯化度高的等静压石墨。
本发明提供的等静压石墨，纯度能达到99.9999％，拓展了其在工业上的应用。
本发明提供的等静压石墨的应用，为半导体领域提供了纯度更高的石墨，促进了半导体行业的发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1提供的生产工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
目前等静压石墨的提纯通常采用氯气、氟气、氟利昂等气体在高温下进行，通过将杂质卤化成低沸点的卤化物而挥发除掉，这种提纯方法获得的石墨块体中杂质易分布不均匀、且块体内部纯度难以达到半导体应用要求。此外，还有部分工艺通过在等静压石墨制备过程中增加控制杂质的步骤，如增加原料或者是焙烧物纯化步骤以提升最终获得的石墨制品的纯度，但是这种方法增加了工艺的复杂性，且仍然很难满足超高纯半导体石墨灰分＜5ppm的要求。
根据本发明的第一方面提供的一种等静压石墨的生产工艺，包括以下步骤：
A、将煅后石油焦和氟化沥青混合后经混捏和粗碎得到粗碎物料；
B、将所述粗碎物料粉碎后进行冷等静压成型得到生制品；
C、将所述生制品进行焙烧浸渍循环后经最终焙烧得到等静压石墨半成品；
D、对所述等静压石墨半成品在2300℃～2500℃石墨化60h～70h得到所述等静压石墨。
本发明提供的生产工艺，氟化沥青在焙烧过程中释放出氟气，与煅后石油焦中的金属杂质反应生成金属氟化物逸出焙烧品，使煅后石油焦中的杂质去除；氟化沥青分解后产物为氟气和含C/H等元素的化合物，不会引入杂质；在生制品中，混合均匀的煅后石油焦和氟化沥青接触充分，使生制品内部也有充足的氟气与煅后石油焦反应，得到纯度均一的等静压石墨；焙烧浸渍循环能进一步除杂，得到纯化度高的等静压石墨。
煅后石油焦是石油焦高温煅烧后的产物，在隔绝空气的情况下经过煅烧后，去除石油焦的大部分水分、灰分及挥发分，此时碳质原料的结构和元素组成都发生一系列深度的变化，物理化学性能稳定，进而得到煅后石油焦。
氟化沥青是一种淡黄色或黑色物质，根据原料的不同，呈现粉状、液状，也可是透明的材料，具有较高的折射率。具有类似沥青的软化性和溶解性，可溶解于某些有机氟溶剂，加热后会出现类似沥青的软化、熔融过程。氟化沥青具有良好的热稳定性和化学稳定性，表面能极低，并具有良好的可加工性，易于制成各种几何形状的物品和涂敷，便于应用。
可选地，所述焙烧浸渍循环的次数为2次。
优选地，所述焙烧浸渍循环包括按顺序进行的第一焙烧、第一浸渍、第二焙烧和第二浸渍。
可选地，所述第一焙烧的时间为500h～800h。
优选地，所述第二焙烧和所述最终焙烧的时间各自独立的为120h～170h。
优选地，所述第一焙烧、所述第二焙烧和所述最终焙烧的温度各自独立的为800℃～1300℃。
在本发明的一些实施方式中，第一焙烧过程中，在第120h～160h升温到500℃～700℃，第180h～220h升温到900℃～1100℃，第350h～450h升温到最高1300℃，在此温度下维持20h，之后在此温度下抽真空，10h内将压力由微正压逐渐变为-95kPa，在此压力温度下维持3h～8h。第500h-800h时范围内，降温至150℃出炉。
在本发明的一些实施方式中，第二焙烧和最终焙烧的过程为在60h～84h升温到1300℃，第90h～104h内将压力由微正压逐渐变为-0.095Mpa，在此压力温度下维持3h～10h。在第120～170小时范围内，降温至150℃出炉。
优选地，所述第一焙烧、所述第二焙烧和所述最终焙烧均在惰性气体保护下进行。
可选地，还包括在所述第一焙烧、所述第二焙烧和所述最终焙烧结束后的抽真空过程。
优选地，抽真空后的真空度为-95kPa～-98kPa。
优选地，所述第一浸渍和所述第二浸渍的温度各自独立的为150℃～250℃。
优选地，所述第一浸渍和所述第二浸渍的压力各自独立的为4MPa～4.5MPa。
优选地，所述第一浸渍和所述第二浸渍的时间各自独立的为24h-32h。
在本发明的一些实施方式中，将经第一焙烧得到的焙烧品，置入容器中抽真空至-0.99MPa，加入150℃～250℃的第一浸渍氟化沥青，关闭真空系统，继续靠液体压力将浸渍罐升压至4MPa～4.5MPa，维持24h-32h。
可选地，所述氟化沥青的灰分≤0.1％、软化点≥120℃、喹啉不溶物≤1％且氟含量为6％～20％。
优选地，所述第一浸渍和所述第二浸渍对应使用第一浸渍氟化沥青和第二浸渍氟化沥青。
优选地，所述第一浸渍氟化沥青的灰分≤0.05％、软化点为80℃～95℃、喹啉不溶物≤0.5％且氟含量为3％～5％。
优选地，所述第二浸渍氟化沥青的灰分≤0.05％、软化点为80℃～95℃、喹啉不溶物≤0.01％且氟含量为0.5％～2％。
在本发明的一些实施方式中，第二浸渍氟化沥青是对浸渍沥青提纯和氟化得到的，所述浸渍沥青中，灰分≤0.05％、软化点为80℃～95℃、喹啉不溶物≤0.5％。提纯的方法典型但不限于溶剂沉降法，具体操作是用混合溶剂与浸渍沥青质量比为1:1进行沉降，沉降温度为165℃，沉降时间为1h，沉降结束后取上层液体蒸馏脱溶剂得到第二浸渍氟化沥青。混合溶剂为质量比为3:1的煤油和溶剂油的混合物。
可选地，所述煅后石油焦和氟化沥青的质量比为3～4:1。
当煅后石油焦和氟化沥青的质量比小于3:1时，挥发分过多，导致焙烧品开裂，另外过量的氟会与焙烧体反应，造成石墨缺陷；当煅后石油焦与氟化沥青的质量比大于4:1时，提纯效果不理想。在本发明的一些实施方式中，煅后石油焦和氟化沥青的质量比典型但不限于为3:1、3.2:1、3.4:1、3.6:1、3.8:1或4:1。
优选地，所述煅后石油焦的灰分≤0.7％，石墨化度≥80％。
煅后石油焦的灰分是指石油焦中的矿物杂质。煅后石油焦的石墨化度是衡量煅后石油焦从无定形炭通过结构重排,其晶体接近完善石墨的程度。
优选地，所述煅后石油焦的粒度为5μm～10μm，在本发明的一些实施方式中，煅后石油焦在常温下气流粉碎，粒度达到5μm～10μm。
可选地，步骤A中，所述粗碎物料的粒径＜1mm。
优选地，步骤B中，将所述粗碎物料粉碎后得到细碎物料，所述细碎物料的粒径为3μm～5μm。
可选地，所述冷等静压成型的压力为280MPa～320MPa。
优选地，所述冷等静压成型的时间为30min～80min。
在本发明的一些实施方式中，等静压成型的压力典型但不限于为280MPa、290MPa、300MPa、310MPa或320MPa；冷等静压成型的时间典型但不限于为30min、40min、50min、60min、70min或80min。
本发明第二方面提供了所述的生产工艺生产得到的等静压石墨。
本发明提供的等静压石墨，纯度能达到99.9999％，拓展了其在工业上的应用。
本发明第三方面提供了所述的等静压石墨在半导体领域中的应用。
本发明提供的等静压石墨的应用，为半导体领域提供了纯度更高的石墨，促进了半导体行业的发展。
下面结合实施例，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例和对比例中的原料如未特别说明，则可通过市售购买得到。
实施例1
本实施例提供一种等静压石墨，生产工艺如图1所示，具体如下：
1、将灰分为0.7％，石墨化度为81％的煅后石油焦常温下气流粉碎，平均粒度为8μm。
2、将粉碎后的煅后石油焦78kg投入混捏机，预热到150℃，再加入22kg的氟化沥青，该氟化沥青的灰分为0.1％、软化点为125℃、喹啉不溶物为1％且氟含量为10％。将原料升温到200℃混捏45min，降温到150℃，出料冷却，粗碎得到粗碎物料粒度＜1mm。
3、将粗碎物料经气流粉碎后粒径降至3μm-5μm，细碎物料装入压型模具的模压套中，抽真空至-98kPa，送入冷等静压机中加压成型，成型压力300MPa，成型时间60min。得到长×宽×高为500×500×800mm的生制品。
4、第一焙烧是将生制品载入可抽真空电阻加热炉中，氮气保护下，第150h升温到600℃，第200h升温到1000℃，第400h升温到最高1300℃，在此温度下维持20h，之后在此温度下抽真空，10h内将压力由微正压逐渐变为-0.095Mpa，在此压力温度下维持5h。第600小时范围内，降温至150℃出炉得到第一焙烧品。
5、将第一焙烧品置入浸渍罐，抽真空至-0.99MPa，泵入200℃的第一浸渍氟化沥青，该第一浸渍氟化沥青的灰分为0.05％、软化点为85℃、喹啉不溶物为0.5％且氟含量为4％至浸渍罐满罐，关闭真空系统，继续靠液体压力将浸渍罐升压至4.2MPa，维持30h。
6、第一浸渍结束后继续进行第二焙烧，氮气保护下，在第72h升温到1300℃，10h内将压力由微正压逐渐变为-0.095Mpa，在此压力温度下维持6h。总第130h范围内，降温至150℃出炉。
7、将第二焙烧品置入浸渍罐，抽真空至-0.99MPa，泵入200℃的第二浸渍氟化沥青，该第二浸渍氟化沥青的灰分为0.05％、软化点为85℃、喹啉不溶物为0.009％且氟含量为1％至浸渍罐满罐，关闭真空系统，继续靠液体压力将浸渍罐升压至4.2MPa，维持30h。
8、第二浸渍结束后进行最终焙烧，氮气保护下，在第72h升温到1300℃，10h内将压力由微正压逐渐变为-0.095Mpa，在此压力温度下维持6h。总第130h范围内，降温至150℃出炉得到等静压石墨半成品。
9、将等静压石墨半成品置入内串式石墨化炉进行石墨化，石墨化温度为2400℃，送电时间为65小时。冷却后即可获得等静压石墨。
实施例2
本实施例提供一种等静压石墨，与实施例1不同的是，使用的煅后石油焦中灰分为0.5％，石墨化度为85％；氟化沥青的灰分为0.05％、软化点125℃、喹啉不溶物0.5％且氟含量为20％；第一浸渍氟化沥青的灰分为0.04％、软化点为80℃、喹啉不溶物为0.4％且氟含量为5％；第二浸渍氟化沥青的灰分为0.04％、软化点为80℃、喹啉不溶物为0.008％且氟含量为2％，其余过程和方法均与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例3
本实施例提供一种等静压石墨，与实施例1不同的是，步骤2中煅后石油焦为80kg，氟化沥青为20kg，其余方法和步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例4
本实施例提供一种等静压石墨，与实施例1不同的是，步骤2中煅后石油焦为75kg，氟化沥青为25kg，其余方法和步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例5
本实施例提供一种等静压石墨，与实施例1不同的是，步骤2中煅后石油焦为60kg，氟化沥青为40kg，其余方法和步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例6
本实施例提供一种等静压石墨，与实施例1不同的是，步骤2中煅后石油焦为90kg，氟化沥青为10kg，其余方法和步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例1
本对比例提供一种等静压石墨，与实施例1不同的是，采用普通沥青作为粘结剂和浸渍剂，而不采用氟化沥青，其余原料和方法均与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例2
本对比例提供一种等静压石墨，与实施例1不同的是，采用一般氟化沥青作为粘结剂和浸渍剂，而不再控制作为浸渍剂的氟化沥青中的喹啉不溶物含量，其余原料和方法均与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例3
本对比例提供一种等静压石墨，与实施例1不同的是，省略步骤3-8中的抽真空过程，直接在常压下进行，其余原料和方法均与实施例1相同，在此不再赘述。
试验例1
将实施例1-6和对比例1-2得到的等静压石墨，按100mm，200mm深度钻孔取样，按JC/T2571-2020高纯石墨中微量元素测定方法，进行检测，检测仪器：电感耦合等离子体原子发射光谱仪ICP-AES(型号：710-ES)。根据检测结果可以看出，不同取样深度检测结果基本一致。本发明将200mm深度钻孔取样检测结果记录于表1中。
表1
Figure BDA0004072692140000121
从表1可以看出，使用氟化沥青做粘结剂和浸渍剂，对石墨产品有十分明显的提纯效果，随着含氟量提高，提纯效果提高，但在增加到一定程度会导致焙烧品开裂(实施例5)，含氟量过少达不到提纯目标(实施例6)，按发明完全可以生产99.9999％的超高纯石墨，满足超高纯半导体的需求。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种等静压石墨的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、将煅后石油焦和氟化沥青混合后经混捏和粗碎得到粗碎物料；
B、将所述粗碎物料粉碎后进行冷等静压成型得到生制品；
C、将所述生制品进行焙烧浸渍循环后经最终焙烧得到等静压石墨半成品；
D、对所述等静压石墨半成品在2300℃～2500℃石墨化60h～70h得到所述等静压石墨。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述焙烧浸渍循环的次数为2次；
优选地，所述焙烧浸渍循环包括按顺序进行的第一焙烧、第一浸渍、第二焙烧和第二浸渍。
3.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于，所述第一焙烧的时间为500h～800h；
优选地，所述第二焙烧和所述最终焙烧的时间各自独立的为120h～170h；
优选地，所述第一焙烧、所述第二焙烧和所述最终焙烧的温度各自独立的为800℃～1300℃；
优选地，所述第一浸渍和所述第二浸渍的温度各自独立的为150℃～250℃；
优选地，所述第一浸渍和所述第二浸渍的压力各自独立的为4MPa～4.5MPa。
4.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于，所述氟化沥青的灰分≤0.1％、软化点≥120℃、喹啉不溶物≤1％且氟含量为6％～20％；
优选地，所述第一浸渍和所述第二浸渍对应使用第一浸渍氟化沥青和第二浸渍氟化沥青；优选地，所述第一浸渍氟化沥青的灰分≤0.05％、软化点为80℃～95℃、喹啉不溶物≤0.5％且氟含量为3％～5％；
优选地，所述第二浸渍氟化沥青的灰分≤0.05％、软化点为80℃～95℃、喹啉不溶物≤0.01％且氟含量为0.5％～2％。
5.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述煅后石油焦和氟化沥青的质量比为3～4:1；
优选地，所述煅后石油焦的灰分≤0.7％，石墨化度≥80％；
优选地，所述煅后石油焦的粒度为5μm～10μm。
6.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，步骤A中，所述粗碎物料的粒径＜1mm；
优选地，步骤B中，将所述粗碎物料粉碎后得到细碎物料，所述细碎物料的粒径为3μm～5μm。
7.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于，还包括在所述第一焙烧、所述第二焙烧和所述最终焙烧结束后的抽真空过程；
优选地，所述抽真空过程是在焙烧后对焙烧品抽真空除杂质，使得焙烧腔室内真空度为-95kPa～-98kPa；
优选地，所述第一浸渍和/或所述第二浸渍的过程是向所述抽真空后的浸渍容器内，加入所述第一浸渍氟化沥青、第二浸渍氟化沥青对所述焙烧后获得的焙烧品进行浸渍。
8.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述冷等静压成型的压力为280MPa～320MPa；
优选地，所述冷等静压成型的时间为30min～80min。
9.一种权利要求1-8任一项所述的生产工艺生产得到的等静压石墨。
10.一种权利要求9所述的等静压石墨在半导体领域中的应用。
CN202310099065.5A 2023-02-08 2023-02-08 等静压石墨的生产工艺、等静压石墨及应用 Pending CN116120068A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310099065.5A CN116120068A (zh) 2023-02-08 2023-02-08 等静压石墨的生产工艺、等静压石墨及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310099065.5A CN116120068A (zh) 2023-02-08 2023-02-08 等静压石墨的生产工艺、等静压石墨及应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116120068A true CN116120068A (zh) 2023-05-16

Family

ID=86299032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310099065.5A Pending CN116120068A (zh) 2023-02-08 2023-02-08 等静压石墨的生产工艺、等静压石墨及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116120068A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04227687A (ja) * 1990-04-10 1992-08-17 Asahi Glass Co Ltd フッ化ピッチの製造方法
CN107935595A (zh) * 2017-11-22 2018-04-20 永安市鼎丰碳素科技有限公司 一种高温气冷堆用石墨砖的制备方法
CN108863369A (zh) * 2018-07-19 2018-11-23 江苏中商碳素研究院有限公司 一种环保型石墨化制品及其生产方法
CN109369184A (zh) * 2018-12-03 2019-02-22 大同新成新材料股份有限公司 一种各向同性等静压石墨材料及其制备方法
CN109748274A (zh) * 2018-12-29 2019-05-14 湖南中科星城石墨有限公司 一种低成本复合颗粒石墨负极材料的制备方法
CN114890793A (zh) * 2022-05-20 2022-08-12 中钢天源股份有限公司 一种高纯高密石墨材料的制备方法
CN115487774A (zh) * 2022-09-20 2022-12-20 洛阳森蓝化工材料科技有限公司 一种制备氟化沥青的装置及制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04227687A (ja) * 1990-04-10 1992-08-17 Asahi Glass Co Ltd フッ化ピッチの製造方法
CN107935595A (zh) * 2017-11-22 2018-04-20 永安市鼎丰碳素科技有限公司 一种高温气冷堆用石墨砖的制备方法
CN108863369A (zh) * 2018-07-19 2018-11-23 江苏中商碳素研究院有限公司 一种环保型石墨化制品及其生产方法
CN109369184A (zh) * 2018-12-03 2019-02-22 大同新成新材料股份有限公司 一种各向同性等静压石墨材料及其制备方法
CN109748274A (zh) * 2018-12-29 2019-05-14 湖南中科星城石墨有限公司 一种低成本复合颗粒石墨负极材料的制备方法
CN114890793A (zh) * 2022-05-20 2022-08-12 中钢天源股份有限公司 一种高纯高密石墨材料的制备方法
CN115487774A (zh) * 2022-09-20 2022-12-20 洛阳森蓝化工材料科技有限公司 一种制备氟化沥青的装置及制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王启立等: "煤基多孔介质表征、流动及应用", 29 February 2020, 中国矿业大学出版社, pages: 177 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108623305B (zh) 一种高密度超细孔径石墨的制备方法
NO146858B (no) Sintret keramisk produkt basert paa silisiumkarbid samt fremgangsmaate for fremstilling derav
CN108610049B (zh) 各向同性石墨材料，其制造方法及其应用
CN113754449B (zh) 一种耐烧结材料及其制备方法和应用
CA1298456C (en) Method for producing elastic graphite structures
CN109319775B (zh) 一种短流程高密高强各向同性石墨的制备方法
CN112125671B (zh) 一种各向同性石墨材料的制备方法与应用
CN116120068A (zh) 等静压石墨的生产工艺、等静压石墨及应用
US4424179A (en) Method of manufacturing a sintered silicon carbide ceramic part
JPH0361604B2 (zh)
JPS589879A (ja) 異方性炭素成形体の製法
CN117164359A (zh) 一种原位增密制备炭石墨材料的方法
CN115246737B (zh) 一种制备等静压石墨制品的焙烧方法及其制品
RU2647067C2 (ru) Улучшенное производство углеродного электрода
EP0360606B1 (en) Preparation of elastic graphite materials
CN112723887B (zh) 一种电离室用高致密超细颗粒石墨的制备方法
EP2113497A2 (en) High purity carbon fiberreinforced carbon composite for semiconductor manufacturing apparatus and method for producing the same
CA2086858C (en) Sinterable carbon powder
CN117185782A (zh) 一种b6o陶瓷粉体及制备方法
TWI610887B (zh) 等方向性石墨材料，其製造方法及其應用
JP2652909B2 (ja) 等方性高強度黒鉛材料の製造方法
JP2989295B2 (ja) 等方性高密度炭素材用コークスの製造方法
CN116947492A (zh) 一种高密高强特种炭材料及其制备方法
CN108585859B (zh) 炭/炭复合材料及其制备方法
CN103820627B (zh) 一种石墨炭套生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230629

Address after: Room 8314, Enterprise Service Center, No. 6, Fuwang Road, Yuejiang Town, Gaoxian County, Yibin City, Sichuan Province, 645150

Applicant after: Sichuan Hucarbon Semiconductor Materials Technology Co.,Ltd.

Address before: 201208 No. 133, Dongzheng village, Lingang xinpian District, China (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai

Applicant before: Shanghai Fucarbon New Material Co.,Ltd.

Applicant before: Fujian fucan New Material Technology Co.,Ltd.

Applicant before: Fujian HuCarbon Semiconductor Materials Technology Co.,Ltd.