美國步高POCO石墨EDM-2石墨加工

高純石墨

高純石墨一般指含碳量在99.99%以上的石 墨，在組織結(jié)構(gòu)上可分為粗顆粒結(jié)構(gòu)、細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)和超細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)三類，高純石墨大量用于直拉單晶硅爐中。集成電路的基礎(chǔ)材料主要是硅單晶芯片，目前硅單晶的成長工藝主要采用直拉法，其他方法還有磁場直拉法、區(qū)域法以及雙坩堝拉晶法，直拉單晶硅爐中的石墨件是消耗品，采用高純石墨材料加工成直拉單晶硅爐的加熱系統(tǒng)。

高純石墨另一重要用途是加工成各類坩堝，用于生產(chǎn)貴金屬、稀有金屬或高純金屬、非金屬材料。光譜分析用石墨電極也是一種高純石墨，可用于除碳元素以外的所有元素的光譜化學(xué)分析，光譜分析用石墨電極用擠壓方法成型。成品的雜質(zhì)元素含量應(yīng)不大于6*10-5。在光譜分析中制備標(biāo)準(zhǔn)樣品和用化學(xué)方法捕集雜質(zhì)時(shí)需用光譜純炭粉或光譜純石墨粉，這兩種高純材料對雜質(zhì)含量的要求都是在6*10-5；在某些用途方面，需要含碳量達(dá)到99.9995%，總灰分含量小于5*10-6。高純石墨的成型方法有擠壓成型、模壓成型及等靜壓成型三種。

電火花加工用石墨

電火花加工是機(jī)械制造工業(yè)中的一種新型加工工藝，電火花加工可以對許多硬度較大的金屬進(jìn)行加工，并可加工形狀復(fù)雜、精度要求較高的零部件，作為陽極的工具電極可以使用銅質(zhì)材料，也可使用石墨材料。

用作電火花加工的工具電極的石墨材料必須具備下列條件：

1、結(jié)構(gòu)致密、組織均勻，不應(yīng)當(dāng)有粗顆粒料和大的氣孔；

2、有較高的機(jī)械強(qiáng)度，又有良好的加工性能，能加工出復(fù)雜的形狀或銳角、薄片狀；

3、石墨質(zhì)工具電極，在電火花加工過程中有一定損耗，這種損耗應(yīng)盡可能低；

4、放電特性穩(wěn)定，加工速度較快。

因此電火花加工用石墨一般都采用細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)石墨或特細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)石墨，在物理性能上最好是各向同性。所以目前中國電火花加工石墨材料市場上用得較多的是細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)的各向同性石墨。

石墨具有較高的散射截面和極低的熱中子吸收截面，較高的散射截面用以慢化中子，低的吸收截面防止中子被吸收，使得核反應(yīng)堆能夠利用少量燃料達(dá)到臨界或正常運(yùn)行。
石墨是耐高溫材料，它的三相點(diǎn)，15MPa時(shí)為4024℃，因此不能采用熔化、鑄造、鍛造等熱加工方法制造而只能采用類似粉末冶金的方法。它不像金屬那樣強(qiáng)度隨溫度而下降，而是略有增加，在2000℃以下應(yīng)用，不會(huì)出現(xiàn)問題。
石墨有良好的導(dǎo)熱性能，在堆內(nèi)可以有效地降低溫度梯度，不致產(chǎn)生太大的熱應(yīng)力。
石墨化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。除了高溫下的氧化、水蒸氣外，可以耐酸、堿、鹽的腐蝕，因而可以用作熔鹽核反應(yīng)堆和鈾鉍核反應(yīng)堆的堆芯構(gòu)件。
石墨抗輻照性能好，能長期在堆內(nèi)服役30～40年。
石墨可加工性好，可以加工成各種形狀的構(gòu)件。
石墨原料豐富，價(jià)格便宜，容易制成純度高、強(qiáng)度大、不同密度要求的各種核石墨，但石墨也有缺點(diǎn)，它是各向異性晶體結(jié)構(gòu)，成層狀分布，原子密集于a、b晶面，同層原子近距離為0.141nm，相互為共價(jià)結(jié)合，具有較強(qiáng)的結(jié)合力；而層距離為0.335nm，層間結(jié)合力為范德瓦爾力，結(jié)合力較弱。這種各向異性在石墨的物理、強(qiáng)度、輻照等行為中都會(huì)強(qiáng)烈地表現(xiàn)出來。

石墨爐原子吸收光譜法是一種運(yùn)用有石墨涂層的的熔爐，使樣本蒸發(fā)的光譜測定法。簡而言之，這項(xiàng)技術(shù)是基于這樣一個(gè)事實(shí)，即自由原子可以吸收一定頻率的光和帶有特殊利益元素的波長。在一定范圍內(nèi)，被吸收的光波可以直接與所要分析的的物體聯(lián)系起來。許多元素的自由原子可以用高溫從樣本中提取。在石墨爐原子吸收光譜法中，樣本儲(chǔ)存在有石墨或熱解碳涂層的小石墨立方體中，這個(gè)立方體將來可以通過加熱來使樣本蒸發(fā)和分解過程。我們可以根據(jù)已知的濃度來校正儀器，從而通過工作曲線來決定濃縮程度。和原子吸附相比，石墨爐主要有有以下優(yōu)勢：


對于許多元素來說，石墨爐探測范圍可達(dá)十億分之一；
采用改良型設(shè)備，阻礙降至小；
通過原子吸收大量基質(zhì)，石墨爐可以探測絕大多數(shù)已知元素。

EDM是英文單詞Electrical Discharge Machining的縮寫，即電火花加工，EDM石黑行業(yè)即模具行業(yè)利用石墨的導(dǎo)電性做成電火花模具進(jìn)行放電加工用的石墨原材料。
EDM石墨（電火花加工）主要用于加工各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件，例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極，各種微細(xì)孔槽、窄縫、任意曲線等，具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用，目前國內(nèi)外的電火花線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床總數(shù)的60%以上。
電火花加工是利用電極與工件之間的火花通電時(shí)，所產(chǎn)生的瞬時(shí)間的高溫，去層層蝕除工件表面上材料的原理。電火花加工適用于高硬度導(dǎo)電工件的加工。數(shù)控電火花成型機(jī)床便是電火花加工的好范例。
EDM是在車、磨、銑之后的流行的第四種加工方法。與傳統(tǒng)銅電極相比，EDM用等靜壓石墨有如優(yōu)點(diǎn)：
同體積石墨的價(jià)格僅為銅電極的25%。
石墨加工速度是銅電極加工速度的3-5倍，加工表面光滑。
加工精度高，易于拋光。
石墨的體密僅為銅電極的1/5，更適于制作大型電極。
做為電火花加工用電極時(shí)，期消耗僅為銅電極的1/3-1/5，且火花油分解碳化物被覆，補(bǔ)償電極耗損。

穩(wěn)定和合理的價(jià)格
石墨材料價(jià)格只需要同等體積的銅電極的15％。目前石墨已成為EDM應(yīng)用的熱門材料，相較之下石墨材料的成本更低，更穩(wěn)定。
切削加工更為容易
石墨具有優(yōu)異的機(jī)械加工性能。機(jī)械加工速度的石墨電極比銅電極多2-3倍。同時(shí)，石墨加工完不需要擔(dān)心毛刺問題。
熱膨脹系數(shù)低
銅的熔點(diǎn)是1080℃，而石墨是3650℃石墨的 CTE只有銅1/30。它是即使在超高溫的情況下性能也非常穩(wěn)定。即便在鉑電極的加工中，石墨電極也有明顯的優(yōu)勢。
重量輕，密度低
為石墨的密度通常為1.7-1.9g/cm3的（銅為石墨的4-5倍）。與銅電極相比，石墨電極將在此過程中減少機(jī)械負(fù)載。它更適合應(yīng)用大型模具。
良好的切削加工
與金屬材料相比，石墨的體積設(shè)計(jì)為低。它具有優(yōu)異的機(jī)械加工性能。
超強(qiáng)的粘接效果
碎石墨可通過粘合劑被粘合，這節(jié)省了時(shí)間和材料成本。
優(yōu)秀的電阻率
電阻率（ER）確定到的電流的流動(dòng)的材料的電阻。較低的電阻率，這意味著更好的導(dǎo)電性。