國內(nèi)等靜壓石墨發(fā)展以冷等靜壓成型技術(shù)生產(chǎn)的等靜壓石墨是新式石墨資料，因為等靜壓石墨擁有一系列優(yōu)秀特征，它必定會與高新技術(shù)、國防尖端技術(shù)密切相聯(lián)，成為21世紀(jì)最有價值的新資料之一，隨科技進步與經(jīng)濟發(fā)展，靜壓石墨的國內(nèi)國際市場容量日新月異，發(fā)展?jié)摿薮螅蜻@樣，一些以生產(chǎn)模壓石墨為主的炭素生產(chǎn)公司陸續(xù)上等靜壓設(shè)施，當(dāng)前國內(nèi)正流行等靜壓石墨生產(chǎn)熱。本文波及的重點有：等靜壓石墨資料生產(chǎn)的特色，資料特征，用途以及研制現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。一、對于等靜壓的幾個觀點1、等靜壓與等靜壓成型：等靜壓：是指在各個方向上對經(jīng)過密封的物料同時施加相等的壓力狀態(tài)；等靜壓成型：是將待壓物料經(jīng)過密封后置于高壓容器中，利用液體介質(zhì)不可壓縮的性質(zhì)和均勻傳達壓力的性質(zhì)從各個方向?qū)ξ锪线M行均勻加壓，當(dāng)液體介質(zhì)經(jīng)過壓力泵注入壓力容器時，依據(jù)流體力學(xué)原理，其壓強盛小不變且均勻地傳達到各個方向，所以高壓容器中的粉料在各個方向上遇到的壓力是均勻的和大小一致的。采納上述方法使粉料致密成坯體的方法稱為等靜壓成型。等靜壓成型按成型時溫度區(qū)分，還可分紅冷等靜壓、溫等靜壓和熱等靜壓，等靜壓石墨的生產(chǎn)大多采納冷等靜壓，只有很少量采納熱等靜壓生產(chǎn)工藝。如：神州6號逃逸裝置上的石墨資料就是采納熱等靜壓技術(shù)生產(chǎn)的，價值高達2萬元/kg,民用等靜壓石墨資料一般采納冷等靜壓技術(shù)生產(chǎn)。2、等靜壓石墨：等靜壓石墨是指采納等靜壓成型方式生產(chǎn)的石墨資料。等靜壓石墨因為成型過程中經(jīng)過液體壓強均勻不變施壓，制得的石墨資料性質(zhì)優(yōu)異，擁有：成型規(guī)格大；坯料組織構(gòu)造均勻；密度高，強度高；各向同性（特征與尺寸、形狀、取樣方向沒關(guān)）等長處，所以等靜壓石墨也稱為"各向同性"石墨各向同性石墨的定義：是機械性能、電氣性能和熱性能等靜態(tài)特征擁有各向同性，異向比為1~1.1的人造石墨。二、等靜壓石墨的特色1、等靜壓石墨生產(chǎn)特色液體加壓，成型壓力高，能夠壓制大尺寸制品壓制粉料用橡膠或塑料隔絕，密封后擱置于液體中加壓，制品表面在均勻受壓的條件下均勻縮短，生坯密度大。成型大，壓力可達160~200Mpa,壓縮強度高，所以，可壓制大規(guī)格制品。因為可選擇保壓時間以及控制泄壓速度，開釋壓力后制品彈性后效小，使壓制超細(xì)構(gòu)造產(chǎn)品成為現(xiàn)實，而不會因彈性后效太大出現(xiàn)冷模壓出現(xiàn)的制品因彈性后效大而壓型坯開裂現(xiàn)象。能夠壓制異形制品：可改變模具形狀直接壓制成異形坯，外國炭素生產(chǎn)公司，如：日本東海、日本揖斐電等公司已將該工藝方法用于等靜壓石墨生產(chǎn)，并獲得較好成效，國內(nèi)公司當(dāng)前尚處于試制階段。2、等靜壓石墨資料的特色等靜壓石墨生產(chǎn)的特色決定了等靜壓石墨資料擁有以下的特色：各向同性好，特征與尺寸、形狀、取樣方向沒關(guān)；資料組織構(gòu)造致密，制品表面硬度高、機械強度高；資料抗熱震性能好，在急冷急熱工況條件下不易開裂；耐高溫，比用其余方式生產(chǎn)的石墨資料抗氧化性能強。三、等靜壓石墨的應(yīng)用領(lǐng)域（用途）等靜壓石墨資料主要應(yīng)用于：電子及太陽能光伏家產(chǎn)、機械制造、石油化工、金屬連鑄、硬質(zhì)合金、玻璃制造、生物醫(yī)療、航空航天、以及核能事業(yè)、軍事工業(yè)等行業(yè)和領(lǐng)域等。用途寬泛，應(yīng)用領(lǐng)域還處于不停拓展之中，等靜壓石墨資料是21世紀(jì)最有價值的新資料之一。四、外國等靜壓石墨生產(chǎn)廠家1、美國：美國是世界上最早從事各向同性石墨研究和生產(chǎn)的國家，當(dāng)前，在美國生產(chǎn)經(jīng)營各向同性石墨的主要公司有：步高（POCO）石墨公司、尤卡炭素公司、大湖炭素公司、斯塔克浦爾炭素公司、圣瑪利工廠（圣瑪利工廠已被法國羅蘭炭素公司吞并），此中步高石墨公司是世界最早打破等靜壓成型技術(shù)難關(guān)，以多品種電火花加工用石墨，能均勻顆粒度為1Lim超細(xì)構(gòu)造等靜壓石墨而著名于世；尤卡炭素、大湖炭素公司、斯塔克浦爾炭素公司產(chǎn)品在國際上頗負(fù)盛名，中國市場相對較少。2、德國：德國西格里碳素公司（收買了林斯道夫炭素后更名為"西格里公司（SGL）"）和遜克炭素公司是德國從事等靜壓（各向同性）石墨開發(fā)和生產(chǎn)的主要企業(yè)。西格里公司產(chǎn)品，除等靜壓石墨外，還有擠壓成型、模壓成型制品，產(chǎn)品寬泛用于光伏家產(chǎn)、電火花加工、金屬連鑄等眾多行業(yè)，產(chǎn)品波及行業(yè)及領(lǐng)域最廣，在中國市場影響力很大。3、法國：法國羅蘭炭素公司在國際上居當(dāng)先地位的是石墨換熱器產(chǎn)品，其基體也是采納等靜壓石墨資料。收買美國圣瑪利工廠后等靜壓石墨資料應(yīng)用方面獲得較優(yōu)秀的拓展。2000年前后在中國追求合作伙伴，最后在重慶建立重慶羅蘭特種石墨有限公司，該公司于2007年10月投產(chǎn)，產(chǎn)能為4000噸/年，其產(chǎn)品計劃70%出口，30%銷售于中國市場。重慶羅蘭特種石墨有限公司沒有建壓粉制作工序，而采納從外國直接運壓粉在重慶廠成型方法，（主假如為了保密）。因為該廠一期工程中未建浸漬工序，成型坯料經(jīng)一次焙燒后直接進行石墨化加工，所以與該公司產(chǎn)品密度和強度上難以達到先進水平，但不經(jīng)過浸漬再焙燒的一焙品直接經(jīng)石墨化工序加工后其體積密度就能達到1.76g/cm3左右的技術(shù)，值得國內(nèi)等靜壓石墨生產(chǎn)公司學(xué)習(xí)研究。4、俄羅斯、波蘭：兩個國家等靜壓石墨研制水平相當(dāng)，后者研制時間大概晚了20年，因為投入不足，產(chǎn)質(zhì)量量水平，遠落在：美、德、法、日以及中國等國后邊，尚處于研制完美階段。5、日本：日本很重視等靜壓石墨研制。當(dāng)前，日本等靜壓石墨在產(chǎn)量、質(zhì)量、品種、規(guī)格以及拓展應(yīng)方面均達到了世界先進水平，主要表此刻：從事等靜壓石墨研制的公司最多：東洋炭素有限公司、東洋碳（卡朋）公司（1992年已被東海炭素有限公司吞并）、東海碳素有限公司、新日本科技炭素有限公司、揖斐川電氣工業(yè)有限公司、東北協(xié)和炭素有限公司、東芝陶瓷公司、日立化成工業(yè)有限公司和昭和電極公司等。產(chǎn)品品種最多：等靜壓墨品種超出100種；產(chǎn)品規(guī)格最大：這幾家公司都具備了生產(chǎn)①1000mm或超出①1000mm能力。應(yīng)用領(lǐng)域最廣：日本的等靜壓石墨不單應(yīng)用于半導(dǎo)體、太陽能、冶金、機械加工、原子能等工業(yè)，還推行應(yīng)用到生物工程與電體制造等領(lǐng)域。總產(chǎn)量最高：1995年~1996年統(tǒng)計日今年生產(chǎn)等靜壓石墨能力約為1.3萬噸。2008年日本各公司等靜壓石墨資料總產(chǎn)能達3萬噸/年左右，增添速度迅猛。五、國內(nèi)等靜壓石墨狀況1、國內(nèi)等靜壓石墨（各向同性石墨）研制狀況60年月初我國開始了等靜壓技術(shù)的研究，對碳、石墨等多種粉末進行了試制研究工作。60年月中期，用國產(chǎn)以及從外國引進了小型冷等靜壓機，實驗使用領(lǐng)域進一步擴大，試制工作主要在科研院所進行，沒形成批量生產(chǎn)能力。70年月末和80年月中國的炭素生產(chǎn)公司：吉林炭素廠、東新電碳廠、哈爾濱電碳廠、上海碳素廠分別添置了冷等靜壓機用于炭素資料試制，成為國內(nèi)最初試試生產(chǎn)等靜壓石墨的首批公司。西安43所和北京703所為國防軍工公司，具備冷等靜壓機外還配置了熱等靜壓機，所研制石墨資料主要應(yīng)用于與航天、航空等國防相關(guān)的領(lǐng)域，未參加大規(guī)格高純、高密、高強石墨資料研制，僅在理論長進行過一些商討，未介入市場的競爭。2、國內(nèi)主要的等靜壓石墨資料生產(chǎn)公司據(jù)初步統(tǒng)計，當(dāng)前國內(nèi)波及等靜壓石墨研制和生產(chǎn)的公司約有：能自主生產(chǎn)的公司（9家）：成都炭素有限責(zé)任公司；方大炭素新資料科技股份有限公司；四川林鳳控股股份有限公司；哈爾濱電碳有限責(zé)任公司；中鋼公司吉林炭素有限責(zé)任公司；中鋼公司上海碳素廠；河南省特種熱工爐材有限公司；平頂山天寶碳素制造有限公司；汶川科信電碳有限責(zé)任公司；（汶川科信電碳有限責(zé)任公司僅有石墨化工序其余工序均為租借設(shè)施生產(chǎn)）；以上9家公司中，以成都炭素有限責(zé)任公司產(chǎn)品產(chǎn)量和規(guī)格品種最多，成都炭素1994年安裝由川西機器廠制造，型號為LDJ83-1250冷等靜壓機，其工作缸規(guī)格為830X1250mm，工作壓力為200MPa。同年進行等靜壓石墨資料研發(fā)工作。產(chǎn)品定位為：大規(guī)格、細(xì)構(gòu)造各向同性等靜壓石墨資料，產(chǎn)品面向電子、冶金、機械制造、化工、核能及軍工行業(yè)。經(jīng)營目標(biāo)以生產(chǎn)石墨坯料為主，同時承接少許的非標(biāo)石墨制品加工業(yè)務(wù)。經(jīng)過十來年的生產(chǎn)實踐探索，具備了大量量向國內(nèi)外市場供給等靜壓石墨資料和制品的能力。公司環(huán)繞光伏家產(chǎn)的特色，依據(jù)單晶爐熱場的特征，針對性的研究開發(fā)了熱場用石墨系列產(chǎn)品。用于光伏家產(chǎn)的石墨材料主要經(jīng)過國內(nèi)外石墨制品加工公司加工成單晶爐、多晶爐熱場套件或零件輻射應(yīng)用于多晶硅、單晶硅生產(chǎn)行業(yè)，此中以單晶硅熱場中石墨套件或零零件為主。還研制了核石墨和超細(xì)構(gòu)造用于電火花加工用石墨。主要產(chǎn)品規(guī)格有：圓形制品：①500X600mm,①560X430mm，①600X650mm；方型制品：4002X400mm，4002X500mm,4002X600mm1000X500X260mm為了適應(yīng)日趨增添的市場需求，成都炭素重生產(chǎn)線于2008年開建，新增冷等靜壓機一臺，型號為：LDJ83-1250-200YS；工作缸規(guī)格①1250X3200mm；工作壓力為200MPa。重生產(chǎn)線于2009年3月尾投產(chǎn)，具備了生產(chǎn)更大尺寸細(xì)構(gòu)造等靜石墨資料的能力。可生產(chǎn)的圓型制品系列以及最大方型制品規(guī)格以下：圓型制品系列：①650X650mm，①700X690mm，①760X700mm,①810X700mm,①860X700mm，①920X700mm最大方型制品：1300X600X600mm成都炭素經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐，探索出一套擁有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的等靜壓石墨資料生產(chǎn)核心技術(shù)，所生產(chǎn)石墨材料屬國內(nèi)先進水平：品位最高、規(guī)格最多、尺寸最大、產(chǎn)量最大，近幾年等靜壓石墨發(fā)展速度迅猛，成為國內(nèi)最大的等靜壓石墨制造公司，擴建后總產(chǎn)能為：5000噸/年。國內(nèi)主要生產(chǎn)公司等靜壓石墨技術(shù)指標(biāo)祥見：附表1和附表2。別的，租設(shè)施試制過等靜壓石墨公司（7家）：寶豐縣潔石碳素資料有限公司、青島西特碳素有限公司、邢臺弛宇電碳有限責(zé)任公司、河南省鞏義碳素股份有限公司、成都市龍泉曙光電碳制品廠、成都中超碳素科技有限公司、寧波杉杉特種炭素資料有限公司；在建以及籌建等靜壓石墨的公司（5家，共6臺等靜壓機）：此中：中鋼公司上海新式石墨資料有限公司2臺；其余公司各1臺：遼寧國瑞公司；仕達炭素公司；雅安恒圣高純石墨科技有限責(zé)任公司；河南寶豐縣五星石墨有限公司。（此中，河南寶豐縣五星石墨有限公司是寶豐縣潔石碳素資料有限公司分別出來的新公司）國內(nèi)等靜壓機生產(chǎn)公司擁狀況見表1表1國內(nèi)等靜壓石墨生產(chǎn)公司擁有等靜壓機狀況一覽表廠家型號工作壓力MPa工作缸直徑mm工作缸深度mm安裝年份設(shè)計制造單位備注四川林鳳控股股份有限公司（原東新電碳廠）TY2-3360200100070代末上海大隆機器廠閑置25080016001986第二重型機械廠正常使用哈爾濱電碳研究所100400150080年月中期從北京703所購入正常使用哈爾濱電碳廠LDJ800/1600-200YS20080016002006川西機器廠調(diào)試中吉林炭素廠20050022801978吉林炭素廠正常使用方大炭素新資料科技股份有限公司研究所LDJ500/1500-300YS30050015001989川西機器廠正常使用上海碳素廠Y73-1500030080020001984上海重型機械廠正常使用成都炭素有限責(zé)任公司LDJ83-1250-200YS20083012501994川西機器廠正常使用LDJ1250/3200-200YS200125032002009川西機器廠正常使用河南省特種熱工爐材有限公司CDI1250/3200-200YS200125032002006德陽迪泰機械有限公司試生產(chǎn)重慶羅蘭特種石墨有限公司LDJ2150/4700-160YS160215047002006川西機器廠正常使用平頂山市天寶碳素制造有限公司LDJ1250/3200-160YS200125032002009川西機器廠試生產(chǎn)遼寧國瑞公司LDJ1250/3200-200YS200125032002010川西機器廠在建中中鋼公司上海新式石墨資料有限公司（上海碳素廠）LDJ1500/3000-180YS20015003000--川西機器廠在建中LDJ2150/4700-160YS16021504700--川西機器廠在建中雅安恒圣高純石墨科技有限責(zé)CDI1250/3200-200YS200125032002009德陽迪泰機械有限公司在建中仕達炭素公司LDJ1250/3200-160YS20012503200--川西機器廠在建中河南寶豐縣五星石墨有限公司CDI1250/3200-200YS20015003200--德陽迪泰機械有限公司籌建中六、等靜壓石墨研發(fā)方向國內(nèi)等靜壓石墨研發(fā)的方向是什么?應(yīng)成為參加競爭者第一要考慮的課題，筆者以為：等靜壓石墨資料研制的方向和應(yīng)用領(lǐng)域的需求發(fā)展趨向相一致的，研發(fā)品種應(yīng)與市場需求同步。1、太陽能電池及半導(dǎo)體晶片用石墨：光伏家產(chǎn)用石墨資料：因為等靜壓石墨資料的具備高強、高密、各向同性好，制成的石墨零件在使用過程中受熱、加熱都較均勻，同時因為資料的密度均勻能夠有效的減小資料受急冷急熱而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力（抗熱震性能好），故可大大延伸設(shè)施或用具的使用壽命周期，所以在半導(dǎo)體、太陽能行業(yè)中，大量用等靜壓石墨（各向同性石墨），制作Cz型單晶直拉爐熱場石墨零件（坩堝、加熱器、導(dǎo)流筒、保溫罩等）；多晶硅熔鑄爐用加熱器、；化合物半導(dǎo)體系造用加熱器、坩堝、等零件。等靜壓石墨屬于石墨資猜中的精選，擁有其余一般石墨不具備的優(yōu)秀性能，是多晶硅、單晶硅制造業(yè)熱場中耐熱資料的首選基礎(chǔ)性資料。太陽能光伏發(fā)電發(fā)展迅猛，近10年來，全世界太陽能光伏家產(chǎn)均勻年增添率為41.3%固然2009年經(jīng)歷了經(jīng)濟危機的襲擾，全世界太能家產(chǎn)仍舊保持了30%以上的增添，哥本哈根天氣論壇后，會有更大的發(fā)展空間，估計2010年開始全世界太陽能市場會有年均50%~60%的恢復(fù)性增添，中國作為全世界最大的太陽能光伏生產(chǎn)國，其份額達到全世界的70%，行業(yè)在2009年耗費的高檔石墨資料達到5000多噸，估計此后每年的等靜壓石墨資料的需求量將以均勻以25~30%的速度增添，光伏家產(chǎn)中的單晶硅和多晶硅生產(chǎn)對石墨需求量巨大。潔凈能源的發(fā)展，市場的需乞降政策面的支持，是行業(yè)發(fā)展的最有益條件。大尺寸、高純度、高密度、高強度、等靜壓（各向同性）石墨資料是電子和光伏家產(chǎn)發(fā)展需要，"十二五時期"將是國內(nèi)等靜壓石墨制造公司發(fā)展的最好時機。當(dāng)前，單晶尺寸向大規(guī)格化發(fā)展，前幾年流行的18寸爐在2010~2011年中20寸爐快速代替，并有朝更大規(guī)格發(fā)展的趨向；多晶硅也朝大型化發(fā)展，此外，多晶硅準(zhǔn)入細(xì)則仍在議論之中，高端產(chǎn)品是發(fā)展方向。光伏家產(chǎn)產(chǎn)品的大型化和高規(guī)格化，決定了對石墨有更高的要求，即：更大規(guī)格、更高強度、更高純度；2、電火花加工(EDM)用石墨與銅電極比石墨電極的長處：石墨的比重是銅的1/5，同樣體積石墨的重量相對銅要輕5倍。便于制造大型模具；石墨加工速度快，一般比一般金屬快3~5倍，可減少刀具的磨損和電極的消耗；石墨熔點高且易不會變形，不用擔(dān)心因加工溫度過高產(chǎn)生變形而使工件遇到破壞；石墨在加工達成后一般不用再進行拋光辦理。減少了偏差和縮短了生產(chǎn)周期。石墨的電火化加工速度快而消耗小，只需配合好合理的加工參數(shù)，石墨電極能夠做到理論意義上的零消耗，減少電深重復(fù)加工的次數(shù)。正因石墨資料較銅資料存在上述長處，當(dāng)前，很多模具廠現(xiàn)正變換為石墨加工,以縮短產(chǎn)品的交貨期以加強在市場上的競爭力。歐洲當(dāng)前的電火化加工用石墨和銅的比率8：2，而中國市場為3：7，隨銅價上漲以及技術(shù)進步，使用石墨的比率將連續(xù)增添，所以，我國電火花加工用石墨利用發(fā)展空間極大。"十五"時期模具市場需求很旺，遠景很好。在當(dāng)前模具已成為許多行業(yè)發(fā)展瓶頸的狀況下，如要較好地知足公民經(jīng)濟各部門發(fā)展所需，"十五"時期模具的產(chǎn)出每年有15%左右的增添，隨機械制造業(yè)設(shè)施升級換代和制造技術(shù)水平的提升，模具產(chǎn)品發(fā)展將向精細(xì)、大型、復(fù)雜、長壽命方向發(fā)展，多功能復(fù)合模具將進一步發(fā)展，所以，要求石墨資料在"規(guī)格上大型化，構(gòu)成粒度上顆粒超細(xì)化，使用上抗折能力更加強"。3、高溫氣冷堆堆芯構(gòu)造石墨資料："高溫氣冷堆"是清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院自主研發(fā)的擁有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的，處于國際當(dāng)先水平的第四代核反響堆。高溫氣冷堆項目已經(jīng)被國家列為"國家級的重要專項"，在建設(shè)中"華能山東石島灣核電站(示范堆)"，需要等靜壓石墨資料數(shù)目為1200噸，占示范堆總投資花費的15%。為了中國的核能事業(yè)的健康發(fā)展，眾多國內(nèi)專家號召國內(nèi)公司參加核石墨研發(fā)，國內(nèi)核石墨資料專家清華大學(xué)核能院徐世江教授說："核石墨是高溫氣冷堆的重點資料，沒有它就沒有高溫堆。核石墨是防備核擴散的敏感資料，固然當(dāng)前能夠入口，一旦國際局勢發(fā)生變化，它的入口隨時可能中止。為了獨立自主地發(fā)展我國的高溫氣冷堆家產(chǎn)，一定解決核石墨的國產(chǎn)化問題"成都炭素于2009年為清華核能院供給了首批40噸等靜壓核石墨資料，如期、保質(zhì)、保量地達成了核石墨材料的供貨，產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)超出了預(yù)期，圓滿地達成了核石墨試制任務(wù)，在核石墨國產(chǎn)化進度中邁出可喜的一步，核石墨與慣例工程用石墨的主要差別有兩點，核純和耐輻照損害。當(dāng)前，國內(nèi)核石墨資料的研制尚缺輻照試驗這一環(huán)節(jié)，這是下一步研制中一定面對過程，除輻照要求外，核石墨在冷態(tài)狀態(tài)下的質(zhì)量要求是：規(guī)格大型化、質(zhì)量穩(wěn)固、熱穩(wěn)固性好、熱膨脹系數(shù)低、核純（高純度50ppm以下）等靜壓石墨是新式石墨資料，是石墨資猜中的精選，因為擁有一系列優(yōu)秀特征，它必定會與高新技術(shù)、國防尖端技術(shù)密切相聯(lián)，成為21世紀(jì)最有價值的新資料之一。隨科經(jīng)濟發(fā)展，靜壓石墨的國內(nèi)國際市場容量日新月異，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｕ蜻@樣，當(dāng)前國內(nèi)正流行一股等靜壓石墨生產(chǎn)熱，一些以生產(chǎn)模壓石墨為主的炭素生產(chǎn)公司看中這塊"大蛋糕"陸續(xù)上等靜壓設(shè)施，擠身等靜壓石墨生產(chǎn)隊列中來，競爭將不行防止進入白熱化狀態(tài)，競爭的敵手包含外國同行。在強烈的市場競爭中，國內(nèi)等靜壓石墨生產(chǎn)公司的立足之本和