等靜壓石墨是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種新型石墨材料，具有一系列優(yōu)良性能。 與普通石墨相比，結(jié)構(gòu)細(xì)密，均勻性好； 熱膨脹系數(shù)極低，具有優(yōu)良的抗光震性； 各向同性； 抗物理腐蝕性強(qiáng)，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能好； 優(yōu)良的機(jī)械加工性能。 正是由于這一系列的優(yōu)良性能，等靜壓石墨被廣泛應(yīng)用于冶金、化學(xué)、電氣、航空航天和原子能工業(yè)等領(lǐng)域。

作為全球制造大國(guó)和最大的光伏產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)，中國(guó)一直保持著對(duì)等靜壓石墨的巨大需求。 近年來(lái)，隨著國(guó)外光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)等靜壓石墨的需求量逐年擴(kuò)大。 同期，由于我國(guó)等靜壓石墨生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱以及國(guó)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)封鎖，我國(guó)等靜壓石墨的產(chǎn)值和質(zhì)量并未得到有效提升。

2012年，全球光伏產(chǎn)業(yè)遭遇了嚴(yán)重的產(chǎn)能短缺危機(jī)。 雖然等靜壓石墨行業(yè)因新增產(chǎn)能較多，產(chǎn)值持續(xù)下滑，企業(yè)盈利能力大幅下滑。 2013年國(guó)家出臺(tái)了一系列刺激性新政策，使得光伏行業(yè)逐漸復(fù)蘇，從而維持了等靜壓石墨需求的下降趨勢(shì)。 2015年全球等靜壓石墨產(chǎn)值達(dá)到10萬(wàn)噸左右。

2017年我國(guó)等靜壓石墨需求量達(dá)1.8萬(wàn)噸，而同期等靜壓石墨產(chǎn)值僅為9500噸，供給缺口達(dá)8500噸。 目前，國(guó)內(nèi)等靜壓石墨行業(yè)新進(jìn)入者普遍存在的技術(shù)儲(chǔ)備不足、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題短期內(nèi)難以解決。

一、關(guān)于等靜壓的幾個(gè)概念

1.1. 等靜壓和等靜壓

等靜壓：是指對(duì)被密封材料同時(shí)在各個(gè)方向施加等壓的狀態(tài)；

等靜壓：將被壓物料置于密封后的高壓容器中，利用液體介質(zhì)的不可壓縮性和傳壓均勻的性質(zhì)，從各個(gè)方向?qū)ξ锪线M(jìn)行均勻加壓。 當(dāng)液體介質(zhì)被壓力泵注入壓力容器時(shí)，根據(jù)流體傳熱的原理，其浮力是恒定的，并均勻地傳遞到各個(gè)方向，因此高壓容器內(nèi)粉體所承受的壓力為在所有方向上均勻一致。 以上述方式將粉末致密化成坯體的方法稱為等靜壓。

1.2. 等靜壓石墨：

等靜壓石墨是指采用等靜壓法生產(chǎn)的石墨材料。 由于等靜壓石墨在成型過(guò)程中受到液體浮力的均勻擠壓，得到的石墨材料具有優(yōu)良的性能，如：成型尺寸大； 鑄件組織均勻； 高密度、高硬度； 各向同性（特征與規(guī)格、形狀、取樣方向）等優(yōu)點(diǎn)，因此等靜壓石墨又稱為“各向同性”石墨。

二、等靜壓石墨的特點(diǎn)

等靜壓石墨除了具有普通碳素石墨材料的優(yōu)良性能外，還不同于普通高純石墨。 其主要特點(diǎn)是：

2.1 精細(xì)結(jié)構(gòu)

作為結(jié)構(gòu)材料，要求有較高的力學(xué)性能。 構(gòu)成碳石墨材料的基本碳顆粒結(jié)構(gòu)越細(xì)，玉質(zhì)越致密，機(jī)械硬度越高。 目前國(guó)外冷壓石墨制品（高純、等靜壓石墨）通常采用-325目（0.）的顆粒結(jié)構(gòu)，約占80%。 平均粒徑?jīng)]測(cè)過(guò)，大概在30μm左右。 碳分級(jí)顆粒越細(xì)，混合時(shí)配方中的粘合劑就越多。 這是因?yàn)轭w粒越細(xì)，表面積越大，結(jié)合劑要均勻地涂在每個(gè)顆粒的表面，這樣就給燒制過(guò)程造成了困難（脫落）。

2.2 大尺寸

用模壓法制造更小尺寸（Φ以下）的產(chǎn)品，國(guó)外已有50年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，比較成熟。 但是，隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品規(guī)格尺寸的要求越來(lái)越高。 大型產(chǎn)品生產(chǎn)中的主要問(wèn)題是燒結(jié)損耗。 尺寸越大，燒結(jié)損失的概率越高。

2.3 各向同性

傳統(tǒng)的碳石墨制品，無(wú)論是冷成型還是熱擠壓制品，都具有明顯的各向異性，即垂直于壓力方向和水平于壓力方向的性能不同。 這些差異比通常在1:1.2以上，所以稱為各向異性。 在很多情況下，這些差異被充分利用，但差異越大越好。 如冶煉用石墨電極、電機(jī)用軸套等。這些差異是由于所用原料不同造成的，如石油焦、瀝青焦、天然石墨粉等，由于煉鐵工藝和制粉方法不同，粉末形狀不規(guī)則。 也就是說(shuō)，它的長(zhǎng)寬方向比不為1，不相等。 這樣，在壓制成型時(shí)，顆粒會(huì)在壓力的作用下有序排列。 在冷成型過(guò)程中，顆粒取向有利于水平排列，導(dǎo)致產(chǎn)品的各向異性。

3、等靜壓石墨的生產(chǎn)工藝

等靜壓石墨的生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。等靜壓石墨需要結(jié)構(gòu)各向同性的原材料，需要將其研磨成更細(xì)的粉末。 需要冷等靜壓技術(shù)。 燒結(jié)周期很長(zhǎng)。 為了達(dá)到目標(biāo)密度，需要多次浸漬-焙燒。 周期，石墨化的周期也比普通石墨長(zhǎng)很多。

其中，等靜壓非常重要，它決定了等靜壓石墨的質(zhì)量。 目前國(guó)外碳素公司生產(chǎn)的等靜壓石墨半徑?jīng)]有美國(guó)碳素公司大。 原因與等靜壓工藝有關(guān)。

四、國(guó)內(nèi)外企業(yè)等靜壓石墨生產(chǎn)現(xiàn)狀

一、美國(guó)企業(yè)等靜壓石墨生產(chǎn)現(xiàn)狀

日本和波蘭：兩國(guó)等靜壓石墨研發(fā)水平不相上下。 前者的研發(fā)時(shí)間晚了20年左右。 由于投入不足，產(chǎn)品質(zhì)量水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本和中國(guó)。 處于發(fā)展和建立階段。

臺(tái)灣：臺(tái)灣非常重視等靜壓石墨的研發(fā)。

目前，美國(guó)的等靜壓石墨在產(chǎn)值、質(zhì)量、品種、規(guī)格及推廣應(yīng)用等方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平。 主要表現(xiàn)是：從事等靜壓石墨研發(fā)的企業(yè)數(shù)量最多、產(chǎn)品品種最多、產(chǎn)品規(guī)模最大、范圍最廣：除應(yīng)用于半導(dǎo)體、太陽(yáng)能等行業(yè)外，在冶金、機(jī)械加工、原子能等領(lǐng)域，法國(guó)等靜壓石墨也被推廣應(yīng)用到生物工程、電機(jī)制造等領(lǐng)域。

全球等靜壓石墨生產(chǎn)企業(yè)主要為英國(guó)、歐美企業(yè)，包括美國(guó)、日本的TOYO，德國(guó)、法國(guó)、德國(guó)的SGL，產(chǎn)能均在1萬(wàn)噸以上。 其中，SGL和TOYO在中國(guó)均設(shè)有生產(chǎn)基地。

二、國(guó)外企業(yè)等靜壓石墨生產(chǎn)現(xiàn)狀

國(guó)外等靜壓石墨（各向同性石墨）的研究開(kāi)發(fā) 20世紀(jì)60年代初，我國(guó)開(kāi)始研究等靜壓技術(shù)，對(duì)碳、石墨等多種粉末進(jìn)行了試制研究。 據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，目前從事等靜壓石墨研發(fā)生產(chǎn)的國(guó)外企業(yè)約有9家：具備自主生產(chǎn)能力的企業(yè)

;;;; 中鋼集團(tuán)廣東炭素； 中鋼成都碳素廠;;; 廬山科信電碳； （魯山科信電碳只有石墨化工序，其他工序均為租賃設(shè)備）； 以上9家企業(yè)中，產(chǎn)品產(chǎn)值和規(guī)模品種最多。

三、國(guó)內(nèi)外等靜壓石墨行業(yè)的差異

綜觀國(guó)內(nèi)外的產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是用戶反饋，我們發(fā)現(xiàn)我們與美國(guó)廠商相比還是有很大的差距，主要有以下幾個(gè)方面：

(1)產(chǎn)品的機(jī)械硬度有待提高

碳、石墨制品屬于延展性材料，其機(jī)械硬度在一定程度上受到阻礙，但確實(shí)是一項(xiàng)重要指標(biāo)。 用戶單位對(duì)此要求比較嚴(yán)格，與美國(guó)產(chǎn)品相比，確實(shí)有很大的不同。

提高制品的堆積密度是提高機(jī)械硬度的有效措施之一，但也有其局限性。 為了進(jìn)一步提高機(jī)械性能，需要綜合方法。

(2) 需要提高酸值

碳、石墨產(chǎn)品的堿度（雜質(zhì)）濃度是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，每個(gè)產(chǎn)品都有明確的要求。 對(duì)于等靜壓石墨尤其如此。 由于多在低溫或真空條件下使用，為避免酸價(jià)對(duì)周圍環(huán)境和產(chǎn)品造成污染，對(duì)酸價(jià)濃度的要求往往更為嚴(yán)格。 在特殊條件下，除對(duì)堿度濃度有要求外，對(duì)堿度中的成分也有要求。

碳石墨材料的許多性能都與石墨化程度有關(guān)。 石墨化程度越高，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能越好，熱穩(wěn)定性、抗氧化性、耐蝕性、潤(rùn)滑性也越高。 石墨化程度與堿度密切相關(guān)，堿度一般由石墨化的最高溫度決定。 也就是說(shuō)，在相同的工藝條件下，石墨化溫度越高，堿度濃度越低，石墨化程度越高。

（三）待開(kāi)發(fā)品種

等靜壓石墨的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，工作條件也千差萬(wàn)別。 因此，必須重視對(duì)石墨材料的要求。 因此，不可能以一種方式征服世界。

碳石墨材料可在真空或保護(hù)性介質(zhì)中穩(wěn)定工作，最高可承受3000°C的高溫。 但在現(xiàn)實(shí)中，有很多場(chǎng)合需要它在空氣中的低溫條件下工作，比如板狀石墨、提純鋁的電極等。我們知道碳石墨材料最大的缺陷就是低溫氧化。

為了增加使用壽命，

二是提高碳化物的抗氧化性，

一是抗氧化處理，如表面涂層、等離子涂層、化學(xué)液相沉積、固相浸漬等。

碳石墨材料在低溫條件下承受低溫劇烈變化而不被破壞的能力稱為抗光震性，或稱熱穩(wěn)定性。 碳石墨是一種更好的材料，但它也有一定的局限性。

(4) 產(chǎn)品尺寸有待提高

如上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，等靜壓石墨的規(guī)格尺寸也要求向大尺寸發(fā)展。 國(guó)外等靜壓機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)半徑由前幾年的Φ發(fā)展到近年不少等靜壓機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)半徑為Φ（最高可達(dá)），使得制造Φ及更大規(guī)格的等靜壓石墨成為可能。 產(chǎn)品向大尺寸發(fā)展，不僅是硬件（等靜壓機(jī)、焙燒爐等），最大的困境在于制造工藝。 避免產(chǎn)品燒結(jié)脫落是關(guān)鍵，值得同行深入研究。