碳石墨材料的特性及其在單晶硅和多晶硅工業(yè)上的應(yīng)用

碳石墨材料的特性及其在單晶硅和多晶硅

工業(yè)上的應(yīng)用碳石墨材料的特性及其在單晶硅和多晶硅工業(yè)上的應(yīng)用標簽石墨材料 單晶硅多晶硅2010-10-031354Z160524588.html1.概述1.1兩大類別的石墨本報告，是在圍繞半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)用（即電子工程用）石墨制品的品種、生產(chǎn)制造過程、產(chǎn)品性能、生產(chǎn)廠家、具體應(yīng)用領(lǐng)域情況、市場規(guī)模及發(fā)展趨勢等方面做的行業(yè)調(diào)研的基礎(chǔ)上編寫的。石墨（graphite）材料的來源分為天然石墨和人造石墨兩類。盡管天然石墨優(yōu)異的理化性能使之在各個科技工程領(lǐng)域受到重視和廣泛的應(yīng)用，但是天然石墨的粉體形態(tài)使其應(yīng)用受到了很大限制，因此發(fā)展出人造石墨，成為一項具有廣闊市場前景的重要任務(wù)。本報告所涉及、調(diào)研的半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)用石墨制品，主要就是由人造石墨材料作為原料制出的。天然石墨最常見于變質(zhì)巖中，是有機碳物質(zhì)變質(zhì)形成的，煤層經(jīng)熱變質(zhì)也可形成石墨。有些火成巖中也可出現(xiàn)少量石墨。天然石墨外形一般為鱗片狀或顆粒狀的粉體。自然界中純凈的石墨是沒有的。它往往含有Si02、A1203、Fe0、CaO、P2O5、Cu0等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)常以石英、黃鐵礦、碳酸鹽等礦物形式出現(xiàn)。此外，還有水、瀝青、CO2、H2、CH4、N2等氣體部分。天然石墨的結(jié)品形態(tài)不同的石墨礦物，具有不同的工業(yè)價值和用途?？蓪⒐I(yè)應(yīng)用的天然石墨根據(jù)結(jié)品形態(tài)不同分為三類，即致密結(jié)品狀石墨、鱗片石墨、隱品質(zhì)石墨。我國具有豐富的天然石墨資源，特別是品質(zhì)的鱗片石墨，儲量、產(chǎn)量以及國際貿(mào)易量均居世界首位，堪稱石墨大國。世界已探明的品質(zhì)石墨儲量2.3億t，我國占有1.7億t，世界遠景儲量7億t,我國為4億to目前產(chǎn)業(yè)界內(nèi)大量使用的成形石墨都是人造石墨（SyntheticGraphite，日文“人造黑鉛”）材料。人造石墨是其石油焦、煤類、硬瀝青焦等為主要原料，經(jīng)過3000r左右高溫石墨化，再添加特種添加劑制成制作石墨制品的原材料。因天然石墨的粉體形態(tài)使其應(yīng)用受到很大限制，因此發(fā)展出人造石墨制品及相關(guān)產(chǎn)業(yè)成為今后重要方面。1.2石墨在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用石墨有廣闊的應(yīng)用市場，它在許多工業(yè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。碳-石墨的應(yīng)用領(lǐng)域例鋼鐵工業(yè)、有色金屬工業(yè)、高溫技術(shù)、汽車工業(yè)、賽車/賽艇用品、體育裝備、工業(yè)織物、航天航空、衛(wèi)星技術(shù)、防御技術(shù)、海事技術(shù)、能源工業(yè)、太陽能技術(shù)、發(fā)電技術(shù)、核技術(shù)、化學(xué)工業(yè)、環(huán)境保護、制藥技術(shù)、化肥工業(yè)、機械工程、工藝設(shè)備、密封技術(shù)、工具制造、塑料、玻璃陶瓷、造紙、建筑技術(shù)、家用電器、電子工業(yè)、半導(dǎo)體技術(shù)、電工技術(shù)、醫(yī)用工業(yè)、測量和試驗工業(yè)。碳-石墨的應(yīng)用產(chǎn)品例石墨電極、陰極塊、爐襯、碳電極、電子半導(dǎo)體用碳石墨、工業(yè)用碳石墨、高溫用碳石墨、汽車機械用碳石墨、電工用石墨、防腐工藝技術(shù)、碳纖維、剎車片、工業(yè)復(fù)合材料、航空航天復(fù)合材料、燃料電池組件、天然膨脹石墨。高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展為高附加值的優(yōu)質(zhì)高純石墨產(chǎn)品帶來了市場發(fā)展的機遇。石墨材料在高速、耐磨、防腐、節(jié)能、超小型等高科技應(yīng)用領(lǐng)域中又有了新的應(yīng)用。有關(guān)統(tǒng)計資料預(yù)測，目前我國每年還大量的進口氟化石墨、高分子石墨復(fù)合材料、高分子石墨復(fù)合材料中添加劑石墨微粉（如著色劑、強化劑、導(dǎo)電劑）、導(dǎo)電用石墨、潤滑脂等。特別是半導(dǎo)體材料的發(fā)展、新能源（如太陽電池）的發(fā)展都在制造過程中需求石墨制品。目前在電子工程用的許多石墨制品還需要大量的依靠國外供應(yīng)。這些市場的需求，導(dǎo)致石墨近年來進口大幅的增加。這無疑是石墨工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的良機，也是石墨企業(yè)開拓新市場的重大機遇。目前在電子產(chǎn)品應(yīng)用市場中，需求呼聲最高的一類石墨制品是具有高強度、高密度、高純度（含碳量在99.99以上）的石墨制品（簡稱為“三高石墨”）。三高石墨屬于“特種石墨”，它很大部分的產(chǎn)品是人造碳-石墨為原料而制成的，其工藝方法很大部分采用等靜壓工藝法，生產(chǎn)出的產(chǎn)品為各向同性石墨。例如，應(yīng)用于半導(dǎo)體生產(chǎn)的直拉單晶硅爐熱場中的特種石墨，就是絕大多數(shù)多采用高純細顆粒的等靜壓各向同性石墨制成的。1.3石墨在半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用1.3.1應(yīng)用市場發(fā)展擴大的過程半導(dǎo)體的發(fā)展與石墨材料在半導(dǎo)體工業(yè)中的應(yīng)用是分不開的。在半導(dǎo)體工業(yè)中，直拉單晶爐的加熱系統(tǒng)大量采用高純石墨材料。還在半導(dǎo)體硅片加工（包括區(qū)熔、外延、外形加工等）中作為輔助工具、部件；在半導(dǎo)體硅片用多晶硅材料的生產(chǎn)中為輔助工具、部件。電子工程用石墨制品，首先是實現(xiàn)在半導(dǎo)體工業(yè)中得到應(yīng)用。進入21世紀，光伏產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展，太陽能電池用多晶硅錠材料在產(chǎn)量與市場上都出現(xiàn)了突飛猛進的增大，這也給石墨制品在光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域提供了一個發(fā)展前景廣闊的新市場。太陽能電池硅片所需要的重要原材料鑄錠多晶硅，在其生產(chǎn)裝置鑄錠爐中開始大量的采用高純、優(yōu)質(zhì)的石墨材料。1.3.2石墨制品的半導(dǎo)體應(yīng)用市場概況直拉單晶爐內(nèi)使用的石墨部件是一類易耗件，它由各種高純石墨加工而成。例如其中的石墨坩堝及其他石墨部件采用了高純細顆粒結(jié)構(gòu)石墨；石墨加熱器采用了高純各向同性石墨；石墨保溫罩和石墨蓋板采用高純中顆粒結(jié)構(gòu)的石墨。1.3.3石墨制品的太陽電池應(yīng)用市場概況在生產(chǎn)鑄錠多晶硅設(shè)備上，多個組件是需要石墨材料。特別是鑄錠爐加熱器中使用的加熱材料----高純石墨，以及所用的隔熱材料---高純碳氈隔熱材料，都是目前鑄錠多品硅設(shè)備重要的、必不可少的配套材料。由于鑄錠爐加熱器的加熱溫度很高（超過1600°C），它的加熱材料又要求不能與硅料反應(yīng)、不對硅料造成污染，可長期在真空及惰性氣氛中使用。符合使用條件可供選擇的加熱器有金屬鎢、鉬和非金屬石墨等。由于鎢、鉬價格昂貴，加工困難，而石墨來源廣泛，可加工成各種形狀。另外，石墨具有熱慣性小、可以快速加熱，耐高溫、耐熱沖擊性好，輻射面積大、加熱效率高、且基本性能穩(wěn)定等特點。正因為如此，石墨材料已成為了鑄錠爐加熱器中首選的加熱材料。鑄錠爐加熱器對于隔熱材料有著嚴格的要求。它必須是耐高溫、密度低、導(dǎo)熱小、蓄熱量少、隔熱效果好、放氣量少、重量輕、膨脹系數(shù)小的材料。因此在眾多的耐火保溫材料中以高純碳氈最為理想。上述所舉例的兩類在半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的石墨制品，幾年前還是主要是由國外全部進口（或者是由我國內(nèi)地的外資企業(yè)提供）。但由于我國石墨行業(yè)、半導(dǎo)體材料行業(yè)、電子工業(yè)設(shè)備行業(yè)的共同努力，我國自行生產(chǎn)的這兩類石墨配套無論在制造技術(shù)上，還是在應(yīng)用技術(shù)上都取得了巨大的進步，市場的格局也得到了很大的改變。這也給我國石墨行業(yè)在此方面開拓新市場提供了新機遇。但同時也需要看到，在我國大規(guī)格、高純各向同性石墨的市場在迅速增大的同時，我國在此方面的制造技術(shù)仍有不適應(yīng)的方面，技術(shù)仍與國外先進國家有很大的差距。石墨制品作為微電子、光伏產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備材料，需要我國國內(nèi)不斷在技術(shù)獲得進步，與半導(dǎo)體行業(yè)、光伏電池用硅材料制造行業(yè)加強合作，進一步投資發(fā)展為其配套的高檔石墨制品，是一件勢在必行的重要工作。1.3.4碳-碳纖維復(fù)合材料在半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用石墨制品在半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用就使用碳石墨類材料的類型來講，有關(guān)業(yè)界專家認為，可以將它所用類型分為三類，或說是三個發(fā)展的階段。第一類型為模壓（或擠壓、或振動）成型工藝法的石墨制品。這類石墨制品在半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的碳石墨材料產(chǎn)品群中，現(xiàn)在占有很小的一部分。第二類型為等靜壓成型工藝法的各向同性高純石墨制品。在目前的半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中它得到最廣泛的應(yīng)用。它占世界整個半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的石墨制品量的約有80以上。第三類型為碳-碳纖維復(fù)合材料。這是一類在半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中替代石墨材料的更新型的材料及制品。采用碳-碳纖維復(fù)合材料可以看作在半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中作為加熱器、隔熱材料等上應(yīng)用的第三階段，也是一個更高的技術(shù)發(fā)展階段。但是并不講目前使用的各向同性高純石墨制品就在以后被淘汰、全部被碳-碳纖維復(fù)合材料所替代。有關(guān)業(yè)界專家認為，今后在半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的兩類材料及制品誰也不能替代誰。預(yù)測在一、二十年以后，會發(fā)展成“各占半壁江山”的市場格局。碳-碳復(fù)合材料是炭纖維增強炭基體復(fù)合材料。它具有質(zhì)量輕、耐燒蝕性好、抗熱沖擊性好、損傷容限高、高溫強度高、可設(shè)計性強等突出特點，因此，它在航天、航空、原子能等許多領(lǐng)域有較廣泛的應(yīng)用。且復(fù)合材料可以通過選擇纖維的種類、結(jié)構(gòu)、數(shù)量和基體前驅(qū)體以及工藝條件來制備符合特定用途所要求的性能和形狀，因此其應(yīng)用范圍越來越廣泛，也越來越受到人們的重視。碳-碳復(fù)合材料強度遠遠大于石墨的，其尺寸穩(wěn)定性好、耐沖擊、抗熱震性能好，其綜合機械性能優(yōu)于石墨。該材料可以通過純化處理，使金屬雜質(zhì)含量可控制在5ppm以下。用作半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)用碳-碳復(fù)合材料熱場產(chǎn)品，與傳統(tǒng)石墨產(chǎn)品比較，具有以下突出優(yōu)點（1）可以大幅度延長產(chǎn)品使用壽命，減少更換部件的次數(shù)，從而提高設(shè)備的利用率，減少維修成本；（2）與傳統(tǒng)石墨產(chǎn)品相比，可以做得更薄，從而可以利用現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)尺寸更長、更大直徑的產(chǎn)品，可節(jié)約大量新設(shè)備投資費用，也使得其溫度場更均勻；（3）由于其抗熱震性好，在反復(fù)高溫熱振條件下不易產(chǎn)生裂紋，從而避免了溫度場的變化；（4）在拉制大直徑的產(chǎn)品時，傳統(tǒng)石墨熱場產(chǎn)品成型困難，而由于碳-碳復(fù)合材料具有優(yōu)異的性能，目前國外拉制大直徑的產(chǎn)品時，較多地采用了碳-碳復(fù)合材料熱場產(chǎn)品；（5）在直拉單晶爐采用碳-碳復(fù)合材料作為隔熱（熱屏），由于它的保溫效果好，可比采用石墨材料節(jié)約一定的能耗（有的研究成果提出可節(jié)省20電能）。根據(jù)中國電子材料行業(yè)協(xié)會的調(diào)研，盡管世界及我國在碳-碳復(fù)合材料替代在半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)用石墨制品上取得不小的進展，但它普遍還存在著如下的問題（1）制造成本目前還很高（一般是石墨制品的一倍，甚至更高些）。（2）碳-碳纖維復(fù)合材料在制造中生產(chǎn)周期長，實現(xiàn)大批量生產(chǎn)速度低下。（3）就國內(nèi)的碳-碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品制造講，國內(nèi)的碳纖維材料仍基本不能生產(chǎn)，需靠國外進口。（4）由于制造半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)用碳-碳纖維復(fù)合材料研發(fā)、生產(chǎn)的歷史還很短，在工藝上的成熟程度不夠，因此某些項性能上仍有待提高。本調(diào)研報告，未包括半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)用碳-碳復(fù)合材料部分，又因它的發(fā)展，對今后的半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)用石墨制品今后市場走勢是有一定影響的，為此在報告本節(jié)內(nèi)，加入此方面的內(nèi)容闡述。2.半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)用石墨制品概述2.1石墨的結(jié)構(gòu)特性碳（C）元素有三種異構(gòu)體一種是無定形碳，如木炭、焦炭、炭黑等；另兩種是結(jié)品形碳，即石墨和金剛石。無定形碳經(jīng)高溫處理可轉(zhuǎn)化為石墨。石墨在催化劑作用和高壓、高溫條件下又可轉(zhuǎn)化為金剛石。這也是人造石墨和人造金剛石的生產(chǎn)方法。碳元素的三種異構(gòu)體，其原子的空間排列各不相同。石墨屬六方晶系，各層面由六角形環(huán)構(gòu)成，層面與層面平行，呈有序的重疊晶體結(jié)構(gòu)；金剛石屬立方晶系的四面體結(jié)構(gòu)；而無定形碳雖有微品，但沒有像石墨那樣的有序排列。石墨（graphite）是碳質(zhì)元素結(jié)品礦物，它的結(jié)品格架為六邊形層狀結(jié)構(gòu)。每一網(wǎng)層間的距離為0.3354nm。石墨品體呈一種層狀點陣，由許多碳原子，碳原子為sp2雜化態(tài)，它們互相平行重疊而成。最常見的石墨品體多屬于六方晶系。品體結(jié)構(gòu)具有明顯的各向異性。2.2石墨的主要物理特性表2-1石墨的主要物理特性分子量項目主要物理特性外觀色澤黑灰色，質(zhì)軟，具有金屬光澤。英文名稱Graphite分子式C分子量12.01CAS登錄號7782-42-5EINECS登錄號231-955-3莫氏硬度為1?2比重1.9?2.3容重一般為1.5?1.8溶點（真空下）在3000。。時才開始軟化的趨向溶融狀態(tài)比表面積集中在1-20m2/g范圍石墨質(zhì)軟，呈黑灰色，有金屬光澤，有油膩感，可污染紙張。石墨硬度為1?2,沿垂直方向隨雜質(zhì)的增加其硬度可增至3?5。比重為1.9?2.3。比表面積范圍集中在1-20m2/g（由北京金埃譜科技生產(chǎn)的全自動F-Sorb2400比表面積儀BET方法測試）。在隔絕氧氣條件下，其熔點在3000r以上，是最耐溫的礦物之一。石墨具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、抗腐蝕、耐輻射、耐高低溫等特性，具有良好的潤滑性，性脆，強度較低。2.3半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)用石墨制品的主要原料來源半導(dǎo)體工業(yè)用石墨制品絕大多數(shù)采用人造石墨作為原料制成。制造人造石墨有兩類原材料。一類是石油焦，另一類是煤瀝青。石油焦制出的石墨制品，具有石墨化高、電阻小、表面潤滑度高的特點。煤瀝青制出的石墨制品，在機械強度上較高。作為人造石墨的主要原材料是煅燒后石油焦材料。石油焦的煅燒起到了進一步去除雜質(zhì)、降低水分、揮發(fā)份的目的。半導(dǎo)體工業(yè)用石墨制品有較低灰分、高純的性能要求，因此在石油焦原料選擇上首先要選用含雜質(zhì)元素很少的煅燒后石油焦品種。其中，石油焦中的針狀焦品種較為理想。隨著國產(chǎn)原油逐漸重質(zhì)化、重質(zhì)燃料油市場的縮小以及環(huán)保對汽油、柴油質(zhì)量要求的提高，焦化已成為重要的渣油加工手段，越來越多的石油焦投放到市場。全球石油焦的消費量隨著原油生產(chǎn)和消費的增長而逐年增長。2001年?2005年世界石油焦的產(chǎn)量年均增速為2,世界石油焦供應(yīng)增速減緩。美國是石油焦主要生產(chǎn)大國，其產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的61；加拿大的石油焦世界占有率約為8；南美石油焦主要生產(chǎn)地為巴西、阿根廷、委內(nèi)瑞拉等國家，產(chǎn)品以電極焦為主，大部分供應(yīng)美國市場；歐洲的石油焦基本自給自足；亞洲（不包括中國大陸）石油焦產(chǎn)量占世界總量6,主要產(chǎn)地是科威特、印尼、中國臺灣和日本等國家和地區(qū)。我國石油焦生產(chǎn)自20世紀90年代以來得到飛速發(fā)展，目前產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的10o美國、俄羅斯、中東和東歐國家的石油焦均屬于高含硫焦。目前，國內(nèi)石油焦生產(chǎn)企業(yè)共有30多家，多數(shù)是中國石油、中國石化兩大集團的下屬企業(yè)，少數(shù)為地方小焦化企業(yè)。長期以來，除個別煉油廠外，我國加工的原油硫含量普遍偏低，所以國內(nèi)市場上石油焦產(chǎn)品以中、低含硫石油焦為主。隨著我國煉油行業(yè)加工進口中東等地區(qū)高含硫原油數(shù)量的增加，國內(nèi)高含硫石油焦產(chǎn)量增加較快，目前約占石油焦總產(chǎn)量的20。目前，世界石油焦消費市場的結(jié)構(gòu)為煉鋼、電解鋁占46,燃料占31，電石占14,原料占9o根據(jù)石油焦結(jié)構(gòu)和外觀，石油焦產(chǎn)品可分為針狀焦、海綿焦、彈丸焦和粉焦四種（1）針狀焦，具有明顯的針狀結(jié)構(gòu)和纖維紋理，主要用作煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極。由于針狀焦在硫含量、灰分、揮發(fā)分和真密度等方面有嚴格質(zhì)量指標要求，所以對針狀焦的生產(chǎn)工藝和原料都有特殊的要求。（2） 海綿焦，化學(xué)反應(yīng)性高，雜質(zhì)含量低，主要用于煉鋁工業(yè)及碳素行業(yè)。（3） 彈丸焦或球狀焦形狀呈圓球形，直徑0.6-30mm,一般是由高硫、高瀝青質(zhì)渣油生產(chǎn)，只能用作發(fā)電、水泥等工業(yè)燃料。（4）粉焦經(jīng)流態(tài)化焦化工藝生產(chǎn)，其顆粒細（直徑0.1-0.4mm）,揮發(fā)分高，熱脹系數(shù)高，不能直接用于電極制備和碳素行業(yè)。根據(jù)硫含量的不同，石油焦可分為高硫焦（硫含量3以上）和低硫焦（硫含量3以下）。高品質(zhì)的低硫焦的硫含量小于0.5。半導(dǎo)體工業(yè)用石墨制品有較低灰分、高純的性能要求，因此在石油焦原料選擇上首先要選用含雜質(zhì)元素很少的石油焦品種。其中，石油焦中的針狀焦品種較為理想。2.4半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)用石墨制品的主要特性半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)用石墨制品的主要特性如下（1） 密度石墨單品的理論密度是2.26g/cm3，通常人造石墨的密度都在1.5-1.9g/cm3之間，固體的熱解碳的密度可達2.1g/cm3，純石墨的密度值是其質(zhì)量除以體積 （含所有的氣孔）所得的商。（2） 機械強度人造石墨不同于其它大部分的材料，它的抗張、抗折和抗壓強度會隨著溫度的升高而增大，當達到2200K之后，其強度會下降。在2200K時，石墨的強度值較室溫時高一倍。一般用于半導(dǎo)體、光伏工業(yè)的石墨材料的抗壓強度達到90-150Mpa；抗折強度為40-65Mpa。（3） 導(dǎo)電性同其他金屬不同，石墨的電阻溫度系數(shù)是負數(shù)。石墨的導(dǎo)電性好。接近絕對零，只擁有少數(shù)自由電子，本身可充當絕緣體，隨著溫度的上升，其導(dǎo)電性會增加。石墨的導(dǎo)電性較許多金屬要高，且隨著溫度的增加其數(shù)值下降。石墨的導(dǎo)熱性隨著其石墨化程度的不同而有所不同。（4） 熱膨脹性石墨的熱膨脹系數(shù)以310-6K-1級排列，即只相當于鐵的1/4。不同牌號的石墨其熱膨脹系數(shù)值會有所變化，也同石墨材料的各向異性及溫度有關(guān)。（5） 比熱石墨的比熱在500K-1500K溫度范圍內(nèi)變化較大，它隨著溫度的增高，也有較大的增高。而不同牌號的石墨，其比熱變化很小。（6）耐溫性石墨不會熔化，但在3900K溫度時能耐溫至750K。石墨有非常好的抗熱沖擊性能，因此急速地加熱或冷卻，石墨都不會有問題。（7）可加工性石墨容易加工，其邊緣強度和耐磨性好。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、公差嚴格的部件都可以通過精加工獲得。石墨具有很好的耐浸潤性，它不會被熔化的玻璃或大部分金屬浸潤。3.半導(dǎo)體、光伏產(chǎn)業(yè)用石墨制品的生產(chǎn)技術(shù)情況3.1石墨制品的等靜壓成型生產(chǎn)技術(shù)3.1.1等靜壓成型的主要設(shè)備世界上最早的一臺等靜壓機是由瑞典于1939年研制成功的。目前仍是等靜壓機出口國。我國最早使用的冷、熱等靜壓機，也是從該國引進的。等靜壓機最早使用在粉末冶金（包括硬質(zhì)合金）和陶瓷工業(yè)上，后來為炭石墨材料行業(yè)所采用。等靜壓成型設(shè)備主要由彈性模具、高壓容器、框架和液壓系統(tǒng)組成。彈性模具一般用橡膠或樹脂合成材料制作，物料顆粒大小和形狀對彈性模具壽命有較大影響，模具設(shè)計是液等靜壓成型的關(guān)鍵技術(shù)問題，彈性模具與制品的尺寸和均質(zhì)有密切關(guān)系。高壓容器多數(shù)是用高強度合金鋼直接鑄造后經(jīng)機床加工而成的厚辟金屬筒體，其強度足以抵抗強大的液體壓力，筒體結(jié)構(gòu)也有多數(shù)形式，如雙層組合筒體、預(yù)應(yīng)力鋼絲繞加固筒體等。液壓系統(tǒng)由低壓泵、高壓泵和增壓器及各種閥門組成，開始由流量較大的低壓泵供油，達到一定壓力后由高壓泵供油，并由增壓器進一步增加高壓容器內(nèi)的液體壓力。等靜壓機目前已有冷等靜壓（常溫下使用）、溫等靜壓（介質(zhì)溫度為80-100°C）和熱等靜壓（介質(zhì)溫度為1000°C以上）三種。等靜壓成型設(shè)備又分兩種類型，即濕袋法冷等靜壓機和干袋法冷等靜壓機。（1）濕袋法冷等靜壓機此法將模具懸掛在高壓容器內(nèi)，根據(jù)產(chǎn)品尺寸大小可裝入若干個模具，適用于批量小、尺寸不大、外形較復(fù)雜的產(chǎn)品生產(chǎn)碳素制品主要用濕袋法冷等靜壓機。（2） 干袋法冷等靜壓機此法適用于尺寸較大、生產(chǎn)量大的制品，此時冷等靜壓機設(shè)備也與濕袋法所用冷等靜壓機有區(qū)別。它增加了壓力沖頭、限位器和頂料器，此法將彈性模具固定在高壓容器內(nèi)，用限位器定位，因此又稱為固定模法，生產(chǎn)時用壓力沖頭將料粉裝入模具內(nèi)并封閉上口加壓時，液體介質(zhì)注入容器內(nèi)的彈性模具外圍，對模具加壓脫模時不必取出模具，用頂料機構(gòu)頂出成型后的生坯，批量生產(chǎn)特種耐火材料多用這種等靜壓設(shè)備。等靜壓設(shè)備的關(guān)鍵部件是缸體，通常承受壓力為200MPa，據(jù)悉，已能制造最高可達1050MPa的缸體。缸體最早是整體澆鑄，目前多數(shù)采用鋼絲預(yù)應(yīng)力纏繞而成。隨著產(chǎn)品規(guī)格的大型化，缸體直徑不斷向大型化發(fā)展。目前，日本東洋碳素株式會社已能批量生產(chǎn)^15002000mm的等靜壓石墨。據(jù)悉擬開發(fā)直徑p2000mm的產(chǎn)品。我國在上世紀70年代開始制造單壓200MPa,缸體直徑為200mm的等靜壓機。80年代