탄소재료와 흑연재료의 차이점을 자세히 설명해주세요.
탄소재료와 흑연재료는 외관이나 특성 면에서 유사한 점이 많기 때문에 실제로는 둘의 관계를 어떻게 구별해야 할지 모르는 분들이 많습니다. 이 기사에서는 자세한 소개를 제공합니다.
탄소는 가장 일반적인 세 가지 동소체, 즉 비정질 탄소, 흑연, 다이아몬드로 존재합니다.
다이아몬드의 분자구조와 외관
다이아몬드
탄소로 이루어진 광물이다. 다이아몬드는 자연에서 가장 단단한 물질로 '경도의 왕', '보석의 왕'으로 알려져 있습니다. 다이아몬드 크리스탈의 각도는 54도 44분 8초입니다. 1950년대 미국은 흑연을 원료로 고온고압에서 인조 다이아몬드 생산에 성공했다. 오늘날 인공 다이아몬드는 생산과 생활에 널리 사용되었습니다.
비정질 탄소
일반적으로 숯, 콜라, 골탄, 설탕탄, 활성탄, 카본블랙 등을 말하며, 약 10%의 탄소를 함유한 골탄을 제외한 나머지 주요 성분은 원소탄소이다. 석탄은 탄소, 수소, 질소 등으로 구성된 일부 화합물을 포함하는 자연 발생 비정질 탄소입니다. 소위 비정질 탄소는 이러한 물질이 존재하는 형태가 아니라 내부 구조를 나타냅니다. 실제로 내부 구조는 실제 비정질체가 아니라 흑연과 유사한 구조를 가진 결정체이지만, 탄소 원자의 육각형 고리 평면으로 형성된 층상 구조가 지저분하고 불규칙하며 결정 형성에 결함이 있다. 입자가 작고 불순물이 소량 포함되어 있습니다.
비정질탄소의 대부분은 분자조각들이 서로 대략 평행하고 불규칙하게 쌓인 흑연층 구조로, 이를 터보층 구조라 할 수 있다. 중간층 또는 조각은 다이아몬드 구조의 사면체 결합 모드에서 탄소 원자 결합으로 연결됩니다. 이 사면체의 탄소 원자 비율이 크면 비정질 탄소는 코크스 및 유리 탄소와 같이 상대적으로 단단해집니다.
비정질 탄소의 분자 구조와 모양
산업계에서 흔히 사용되는 탄소제품이란 비정질 탄소원료(석탄, 석유코크스, 피치코크스 등)로부터 정제된 탄소제품을 말한다. 다양한 원료와 가공 기술에 따라 탄소 제품의 탄소 원소 결정 구조에 포함된 흑연 결정 구조의 비율이 달라집니다. 일반적으로 흑연 결정구조 성분이 많이 함유될수록 탄소의 순도가 높아지며 성능과 가격도 높아집니다.
탄소재료와 흑연재료의 본질적인 차이는 크지 않기 때문에 많은 탄소제품을 ' 흑연 XX' 라고 부르기도 합니다 . 이것은 또한 흑연과 탄소라는 두 가지 어휘 개념 사이의 혼란의 원인이기도 합니다. 예를 들어 철강 산업에서 일반적으로 사용되는 대형 전극을 ' 흑연 전극 ' 이라고 합니다 . 사실, 그것은 진정한 의미의 흑연으로 만든 전극이 아니라 탄소 제품입니다. 외관상 일반적인 탄소 제품은 야금용 전극, 제련로용 라이닝 벽돌(탄소 블록), 탄소 방열기 등과 같이 크기가 큽니다.
흑연의 분자 구조와 모양
석묵
탄소원소의 동소체이다. 각 탄소 원자는 세 개의 다른 탄소 원자(벌집 모양의 여러 육각형으로 배열됨)로 둘러싸여 있으며 공유 결합으로 결합되어 공유 분자를 형성합니다. 각 탄소 원자는 전자를 방출하므로 전자는 자유롭게 움직일 수 있으므로 흑연은 전기 전도체입니다. 흑연은 천연흑연과 인조흑연으로 분류할 수 있다. 천연 흑연 광석은 흙질 흑연과 편상 흑연으로 나뉘며, 그 중 편상 흑연은 고품질의 천연 흑연입니다.
인조흑연이란 비정질 탄소분류에 속하는 탄소재료를 더욱 가공하여 탄소의 순도를 향상시키고, 더욱 흑연형 결정구조의 비율을 높인 흑연재료를 말한다. 흑연재료도 탄소재료와 마찬가지로 전극, 내화물 등 산업제품으로 만들 수 있다. 그러나 보다 우수한 특성으로 인해 많은 고급 분야에서 사용됩니다. 예를 들어 고온에 강한 윤활제, 배터리 소재의 코팅 개질 등이 있습니다.
탄소 및 흑연 재료는 주로 탄소 원소로 구성된 비금속 고체 재료입니다. 탄소재료는 기본적으로 비흑연탄소로 구성되어 있고, 흑연재료는 기본적으로 흑연탄소로 구성되어 있습니다. 단순화를 위해 탄소 및 흑연 재료를 집합적으로 탄소 재료라고 부르는 경우도 있습니다.
탄소제품은 제품 용도에 따라 흑연전극, 탄소블록, 흑연양극, 탄소전극, 페이스트, 전기탄소, 탄소섬유, 특수흑연, 흑연열교환기 등으로 구분할 수 있습니다. 흑연 전극은 허용 전류 밀도에 따라 일반 전력 흑연 전극, 고전력 전극, 초고 전력 전극으로 나눌 수 있습니다. 카본블록은 용도에 따라 고로카본블록, 알루미늄카본블록, 전기로블록 등으로 구분된다.
탄소제품은 가공깊이에 따라 탄소제품, 흑연제품, 탄소섬유, 흑연섬유로 나눌 수 있습니다. 탄소제품은 원료와 생산공정에 따라 흑연제품, 탄소제품, 탄소섬유, 특수흑연제품 등으로 나눌 수 있습니다. 탄소제품은 회분 함량의 크기에 따라 회분이 많은 제품과 회분이 적은 제품(회분 함량이 1% 미만)으로 나눌 수 있습니다.
흑연은 산업에서 널리 사용되며 거의 모든 산업에서 사용됩니다. 인조흑연은 주로 산업용으로 사용되는 특수흑연으로 알려져 있습니다. 형성되는 방식에 따라 다음과 같은 유형으로 나눌 수 있습니다.
1. 등방성 흑연 . 많은 사람들이 이를 3고 흑연이라고 부르지만, 3고는 등압압력과 같지 않습니다.
2. 성형 흑연
3. 압출 흑연, 주로 전극 재료.
흑연의 입자 크기에 따라 나눌 수 있습니다. 으로 미세 구조 흑연, 중간 거친 흑연 ( 일반적인 입자 크기는 약 0.8mm) 및 전극 흑연 (2-4mm) .
탄소제품에 대한 중국 국가 기술 표준과 부처 기술 표준은 제품의 다양한 용도와 생산 공정에 따라 분류됩니다. 이 분류 방법은 기본적으로 제품의 다양한 용도와 생산 과정을 반영하고 회계 처리에도 편리하므로 계산 방법도 이 분류 기준을 채택합니다. 탄소제품의 분류 및 설명은 아래와 같습니다.
I. 탄소 및 흑연 제품
(1) 흑연 전극
주로 석유 코크스와 니들 코크스로 만들어지며 콜타르 피치는 바인더로 사용됩니다. 하소, 배치, 반죽, 프레싱, 로스팅, 흑연화 및 기계 가공을 통해 만들어집니다. 이는 전기 아크로에서 전기 아크 형태로 전기 에너지를 방출합니다. 가열 및 용융되는 도체는 품질 지표에 따라 일반 전력, 고전력 및 초고전력으로 구분됩니다. 흑연 전극에는 다음이 포함됩니다.
(1) 일반 전력 흑연 전극. 제강, 규소 제련, 황인 제련 등의 일반 전력 전기로에 주로 사용되는 전류 밀도가 17A /cm2 미만인 흑연 전극을 사용할 수 있습니다.
(2) 항산화 코팅 흑연 전극. 항산화 보호층으로 코팅된 흑연 전극은 전도성과 고온 산화에 강한 보호층을 형성하여 제강 시 전극 소모를 줄여줍니다.
(3) 고출력 흑연 전극. 제강용 고출력 전기로에 주로 사용되는 전류 밀도 18-25A/cm2의 흑연 전극을 사용할 수 있습니다.
(4) 초고전력 흑연 전극. 전류 밀도가 25A/cm2보다 큰 흑연 전극을 사용할 수 있습니다. 주로 초고전력 제강 전기로에 사용됩니다.
(2) 흑연 양극
주로 석유 코크스를 원료로 하고 석탄 피치를 바인더로 하며 하소, 배치, 반죽, 프레싱, 로스팅, 함침, 흑연화 및 기계 가공을 통해 만들어집니다. 일반적으로 전기화학 산업의 전기분해 장비용 전도성 양극으로 사용됩니다. 포함하다:
(1) 각종 화학공업용 양극판.
(2) 각종 양극봉.
(3) 특수흑연
주로 원료 준비, 배치 처리, 반죽, 타정, 분쇄, 재혼련, 성형, 다중 로스팅, 다중 함침, 정제 및 흑연화 후 고품질 석유 코크스를 원료, 콜타르 피치 또는 합성 수지를 바인더로 사용합니다. 기계 가공으로 제작됩니다. 일반적으로 항공우주, 전자, 원자력 산업 분야에서 사용됩니다.
여기에는 스펙트럼적으로 순수한 흑연, 고순도, 고강도, 고밀도 및 열분해 흑연이 포함됩니다.
(4) 흑연열교환기
인조흑연을 원하는 형상으로 가공한 후 수지를 함침, 고화시킨 열교환용 불침투성 흑연제품입니다. 인조 불침투성 흑연을 가공한 열교환 장비입니다. 화학 산업에 사용됩니다. 포함하다:
(1) 블록홀 열교환기;
(2) 방사형 열교환기;
(3) 떨어지는 필름 열교환기;
(4) 튜브 열교환기.
(5) 탄소전극
무연탄 및 야금 코크스(또는 석유 코크스)와 같은 탄소질 재료를 원료로 사용하고, 콜타르 피치를 바인더로 사용하고, 흑연화 없이 압축 성형에 의해 소성된 전도성 전극. 고급 합금강을 녹이는 전기로에는 적합하지 않습니다. 포함하다:
(1) 회백색 전극(무연탄, 야금 코크스, 피치 코크스로부터 생산된 전극);
(2) 재생전극(인조흑연 및 천연흑연으로 제조된 전극)
(3) 탄소 저항 막대(즉, 탄소 그리드 벽돌);
(4) 탄소 양극(석유 코크스에서 생산된 미리 구운 양극)
(5) 베이킹 전극 블랭크.
(6) 카본블록
무연탄 및 야금 코크스를 주원료로 하고 콜타르 피치를 결합제로 사용하여 원료 준비, 배치, 혼합, 성형, 로스팅 및 가공을 통해 만들어집니다. 그중 고로 탄소 블록은 고로 라이닝의 고온 및 내식성 재료로 사용됩니다. 바텀 카본 블록, 사이드 카본 블록, 전기로 블록은 알루미늄 전해조, 합금철 전기로에 사용됩니다. 포함하다:
(1) 용광로 숯
(2) 알루미늄 탱크 카본 블록(하부 카본 블록 및 측면 카본 블록)
(3) 전기스토브 숯.
(7) 카본페이스트
석유 코크스, 무연탄, 야금 코크스를 주원료로 하고 콜타르 피치를 바인더로 사용합니다. 일부는 전도성 전극으로 다양한 연속 자체 베이킹 전기로의 전극 페이스트로 사용됩니다. 일부는 전도성 양극으로서 연속 자체 베이킹 알루미늄 탱크의 양극 페이스트로 사용됩니다. 일부는 용광로 벽돌 및 거친 내화물 슬러리의 충전재로 사용됩니다. 솔기 및 솔기 코킹. 고로용 자가소성 카본블록은 용도가 다양하지만, 생산과정이 페이스트 제품과 유사하기 때문에 일시적으로 페이스트 제품에 포함된다. 포함하다:
(1) 양극 페이스트;
(2) 전극 페이스트(표준 및 비표준 전극 페이스트 포함)
(3) 바닥 페이스트(회색이 많고 회색이 적은 바닥 페이스트 포함)
(4) 씰링 페이스트(재가 많고 재가 적은 씰링 페이스트 포함)
(5) 기타 페이스트(굵은 솔기 페이스트, 고운 솔기 페이스트, 자체 구운 탄소 벽돌 등 포함).
(8) 비표준 탄소 및 흑연 제품
탄소를 원료로 한 다양한 특수 형상의 탄소 및 흑연 제품과 추가 가공을 거쳐 흑연 제품을 말합니다. 삽형 양극, 불소 제조 양극 및 도가니, 플레이트, 막대, 블록 및 기타 특수 형상 제품의 다양한 사양을 포함합니다.
(9) 불침투성 흑연
열교환기의 매트릭스 블록을 비롯한 각종 유기물과 수지를 함침 가공하여 만든 각종 흑연 특수형상 제품을 말합니다.
(10) 전기숯제품
이는 탄소봉, 브러시 및 기타 제품을 의미합니다.
II. 탄소섬유
여기에는 다양한 탄소 섬유, 흑연 섬유, 사전 산화된 와이어, 탄소 천, 탄소 벨트, 탄소 로프, 탄소 펠트 및 이들의 복합 재료가 포함됩니다. 탄소섬유는 탄소 함량이 93% 이상인 섬유입니다. 탄화를 통해 폴리아크릴로니트릴 섬유, 비스코스 원사 및 피치 섬유로 만들어졌습니다. 열처리 온도는 낮은 것부터 높은 것까지 다양하며 각각 내열섬유, 탄화섬유, 흑연섬유로 만들 수 있습니다.
넓은 의미에서 요약하자면, 탄소 재료는 실제로 더 많은 비정질 탄소 구조를 포함하는 탄소 재료입니다. 흑연재료는 흑연결정을 주성분으로 하는 탄소재료이다. 두 가지에는 많은 유사점이 있지만 중요한 차이점도 있습니다.
