摘要：石墨電極目前已經廣泛的運用到了我們的生活當中。那么石墨電極的是一種什么材料？石墨電極的原料是什么？本文主要介紹了石墨電極的定義、石墨電極的優點分析和加工形式，其次還重點分析了石墨電極的應用以及它的原料分析。

　　石墨電極是什么？

　　石墨電極是指以石油焦、瀝青焦為骨料，煤瀝青為黏結劑，經過原料煅燒、破碎磨粉、配料、混捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化和機械加工而制成的一種耐高溫石墨質導電材料，稱為人造石墨電極（簡稱石墨電極），以區別于采用天然石墨為原料制備的天然石墨電極。

　　石墨電極優點

　　（1）模具幾何形狀的日益復雜化以及產品應用的多元化導致對火花機的放電精確度要求越來越高。石墨電極的優點是加工較容易，放電加工去除率高，石墨損耗小，因此，部分群基火花機客戶放棄了銅電極而改用石墨電極。另外，有些特殊形狀的電極無法用銅制造，但石墨則較容易成型，而且銅電極較重，不適合加工大電極，這些因素都造成部分群基火花機客戶應用石墨電極。

　　（2）石墨電極較容易加工，且加工速度明顯快于銅電極。比如采用銑削工藝加工石墨，其加工速度較其他金屬加工快2～3倍且不需要額外的人工處理，而銅電極則需要人手挫磨。同樣，如果采用高速石墨加工中心制造電極，速度會更快，效率也更高，還不會產生粉塵問題。在這些加工過程中，選擇硬度合適的工具和石墨可減少刀具的磨損耗和銅電極的破損。如果具體比較石墨電極與銅電極的銑削時間，石墨電極較銅電極快67%，在一般情況下的放電加工中，采用石墨電極的加工要比采用銅電極快58%。這樣一來，加工時間大幅減少，同時也減少了制造成本。

　　（3）石墨電極與傳統銅電極的設計不同。許多模具廠通常在銅電極的粗加工和精加工方面有不同的預留量，而石墨電極則使用幾乎相同的預留量，這減少了CAD/CAM和機器加工的次數，單是這個原因，就足以在很大程度上提高模具型腔的精度。

　　石墨電極的加工形式

　　石墨電極的加工主要有三種形式：加壓振動法、數控自動成形法和機械加工方法。

　　（1）加壓振動法：加壓振動法需要專門機床，電極母模與電極形狀相反。石墨材料和成形工具在加工時相對放置，留有一定的間隙。由水和磨料混合而成的加工液注入其問。在通過加工液的同時，使石墨和成形工具發生超聲波振動。在磨料沖擊力的作用下，石墨被微量剝離而成所需要的形狀。磨料為SiC、B4C或金剛石，磨料越粗則加工速度越快。機床工作時采用密封式和水幕式進行加工。適合于批量生產情況用的電火花成形加工。

　　（2）數控自動成形法：數控自動成形法需要專用的石墨電極成形機，它采用數控方式，有刀具自動調換裝置，可容納多把刀具。為改善加工環境，加工石墨電極的四周用水幕包圍，防止石墨粉塵四處分散。另外也可以用濕式加工法，由水溶性切削液防止刀具被磨損和石墨粉塵飛散。機床具有高性能過濾裝置，可以將切削液和石墨切屑分離，可保證長時間連續加工，是石墨電極加工的理想專用設備，適合于模具用電極加工。但是其價格較高，在國內應用還不普遍。

　　（3）機械加工方法：機械加工方法為國內一般模具生產單位采用的主要方法。

　　石墨材料可以采用車削、銑削、鉆削和磨削的方法進行加工。另外，石墨材料在機械加工時易產生灰粉飛揚，給加工設備和操作人員帶來不利的影響。

　　石墨電極應用

　　（1）用于電弧煉鋼爐

　　電爐煉鋼是石墨電極的使用大戶。我國電爐鋼產量約占粗鋼產量的18%左右，煉鋼用石墨電極占石墨電極總用量的70%～80%。電爐煉鋼是利用石墨電極向爐內導入電流，利用電極端部和爐料之間引發電弧所產生的高溫熱源來進行冶煉。

　　（2）用于礦熱電爐

　　礦熱電爐主要用于生產工業硅和黃磷等，其特點是導電電極的下部埋在爐料中，在料層內形成電弧，并利用爐料自身的電阻所發出的熱能來加熱爐料，其中要求電流密度較高的礦熱電爐需用石墨電極，例如每生產1t硅需消耗石墨電極約100kg，每生產1t黃磷需消耗石墨電極約40kg。

　　（3）用于電阻爐

　　生產石墨制品的石墨化爐、熔化玻璃的熔窯和生產碳化硅用的電爐等都屬于電阻爐，爐內所裝物料既是發熱電阻又是被加熱對象，通常，導電用的石墨電極嵌入電阻爐端部的爐頭墻中，用于此處的石墨電極不連續消耗。

　　（4）用于制備異型石墨產品

　　石墨電極的毛坯還用于加工成各種坩堝、模具、舟皿和發熱體等異型石墨產品。例如，在石英玻璃行業，每生產1t電熔管，需用石墨電極坯料10t；每生產1t石英磚，需消耗石墨電極坯料100kg。

　　石墨電極的原料介紹

　　（1）石油焦

　　石油焦是石油渣油、石油瀝青經焦化后得到的可燃固體產物。色黑多孔，主要元素為碳，灰分含量很低，一般在0.5%以下。石油焦屬于易石墨化炭一類，石油焦在化工、冶金等行業中有廣泛的用途，是生產人造石墨制品及電解鋁用炭素制品的主要原料。

　　石油焦按熱處理溫度區分可分為生焦和煅燒焦兩種，前者由延遲焦化所得的石油焦，含有大量的揮發分，機械強度低，煅燒焦是生焦經煅燒而得。中國多數煉油廠只生產生焦，煅燒作業多在炭素廠內進行。

　　石油焦按硫分的高低區分，可分為高硫焦（含硫1.5%以上）、中硫焦（含硫0.5%-1.5%）、和低硫焦（含硫0.5%以下）三種，石墨電極及其它人造石墨制品生產一般使用低硫焦生產。

　　（2）針狀焦

　　針狀焦是外觀具有明顯纖維狀紋理、熱膨脹系數特別低和很容易石墨化的一種優質焦炭，焦塊破裂時能按紋理分裂成細長條狀顆粒（長寬比一般在1.75以上），在偏光顯微鏡下可觀察到各向異性 的纖維狀結構，因而稱之為針狀焦。

　　針狀焦物理機械性質的各向異性十分明顯， 平行于顆粒長軸方向具有良好的導電導熱性能，熱膨脹系數較低，在擠壓成型時，大部分顆粒的長軸按擠出方向排列。因此，針狀焦是制造高功率或超高功率石墨電極的關鍵原料，制成的石墨電極電阻率較低，熱膨脹系數小，抗熱震性能好。

　　針狀焦分為以石油渣油為原料生產的油系針狀焦和以精制煤瀝青原料生產的煤系針狀焦。

　　（3）煤瀝青

　　煤瀝青是煤焦油深加工的主要產品之一。為多種碳氫化合物的混合物，常溫下為黑色高粘度半固體或固體，無固定的熔點，受熱后軟化，繼而熔化，密度為1.25－1.35g/cm3。按其軟化點高低分為低溫、中溫和高溫瀝青三種。中溫瀝青產率為煤焦油的54－56％。煤瀝青的組成極為復雜，與煤焦油的性質及雜原子的含量有關，又受煉焦工藝制度和煤焦油加工條件的影響。表征煤瀝青特性的指標很多，如瀝青軟化點、甲苯不溶物（TI）、喹啉不溶物（QI）、結焦值和煤瀝青流變性等。

　　煤瀝青在炭素工業中作為粘結劑和浸漬劑使用，其性能對炭素制品生產工藝和產品質量影響極大。粘結劑瀝青一般使用軟化點適中、結焦值高、β樹脂高的中溫或中溫改質瀝青，浸漬劑要使用軟化點較低、 QI低、流變性能好的中溫瀝青。