等方圧加圧グラファイト1960年代に開発された新しいタイプのグラファイト材料で、優れた特性を多数備えています。例えば、静水圧加圧グラファイトは耐熱性に優れています。不活性雰囲気下では、温度上昇に伴う機械的強度の低下がなく、むしろ増加し、2500℃付近で最高値に達します。通常のグラファイトと比較して、組織が緻密で均一性も良好です。熱膨張係数が非常に低く、耐熱衝撃性に優れています。等方性があり、耐薬品性、熱伝導性、電気伝導性に優れています。優れた機械加工性能を備えています。
優れた性能を有するため、静水圧成形用グラファイトは冶金、化学、電気、航空宇宙、原子力などの分野で広く利用されています。さらに、科学技術の発展に伴い、その応用分野は絶えず拡大しています。
等方圧加圧グラファイトの製造プロセス
等方加圧グラファイトの製造プロセスを図 1 に示します。等方加圧グラファイトの製造プロセスは、グラファイト電極の製造プロセスとは異なることは明らかです。
等方圧成形グラファイトは、構造的に等方性の原料を必要とし、より微細な粉末に粉砕する必要があります。冷間等方圧成形技術を適用する必要があり、焙焼サイクルは非常に長くなります。目標密度を達成するには、複数回の含浸焙焼サイクルが必要であり、黒鉛化サイクルは通常の黒鉛よりもはるかに長くなります。
静水圧加圧グラファイトを製造するもう一つの方法は、メソフェーズカーボンマイクロスフィアを原料として用いることです。まず、メソフェーズカーボンマイクロスフィアを高温で酸化安定化処理し、続いて静水圧加圧を行い、さらに焼成とグラファイト化を行います。この方法については本稿では紹介しません。
1.1 原材料
Th静水圧成形グラファイトの製造原料には、骨材とバインダーが含まれます。骨材は通常、石油コークス、アスファルトコークス、粉砕アスファルトコークスから作られます。例えば、米国のPOCO社が製造するAXFシリーズの静水圧成形グラファイトは、粉砕アスファルトコークス（ギルソンコークス社）から作られています。
用途に応じて製品の性能を調整するために、カーボンブラックや人造黒鉛も添加剤として使用されます。一般的に、石油コークスやアスファルトコークスは、使用前に水分や揮発分を除去するため、1200～1400℃で焼成する必要があります。
しかし、製品の機械的特性と構造密度を向上させるために、コークスなどの原料を用いて等方圧成形グラファイトを直接製造する手法も存在します。コークスの特徴は、揮発分を含み、自己焼結性を有し、バインダーであるコークスと同期して膨張・収縮することです。バインダーには通常、コールタールピッチが使用され、各企業の設備条件やプロセス要件に応じて、使用されるコールタールピッチの軟化点は50℃から250℃の範囲です。
静水圧成形グラファイトの性能は原料に大きく左右されるため、原料の選定は最終製品の品質確保において重要な要素となります。投入前に、原料の特性と均一性を厳密に検査する必要があります。
1.2 研削
等方圧加圧グラファイトの凝集体サイズは通常20μm未満にする必要があります。現在、最も精製された等方圧加圧グラファイトの最大粒子径は1μmと非常に薄いです。
骨材コークスをこのような微粉末に粉砕するには、超微粉砕機が必要です。平均粒径10～20μmの粉末に粉砕するには、垂直ローラーミルを使用し、平均粒径10μm未満の粉末に粉砕するには、気流式粉砕機を使用する必要があります。
1.3 混ぜる、こねる
粉砕した粉末とコールタールピッチバインダーを適量加熱ミキサーに入れて混練し、粉末コークス粒子の表面にアスファルト層が均一に付着するようにします。混練後、ペーストを取り出し、冷却します。
投稿日時: 2023年9月27日