第一篇：鱗片石墨的2大特性

鱗片石墨的2大特性

鱗片石墨是各種石墨粉加工的原始石墨材料。鱗片石墨之所以能做各種石墨粉加工的材料，主要鱗片石墨具有以下特性。

1、鱗片石墨粉作為潤滑材料。鱗片石墨粉在機械工業(yè)中常作潤滑劑，因為潤

滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用，而鱗片石墨耐磨材料可以在-200℃-2000℃溫度并在很高的滑動速度下不用潤滑油工作。許多輸送腐蝕介質的設備，廣泛采用鱗片石墨材料制成活塞環(huán)、密封圈和軸承，它們運轉時，勿需加入潤滑油，石墨乳也是許多金屬加工（拔絲、拉管）時的良好的潤滑劑。

2、鱗片石墨粉作耐腐蝕材料。鱗片石墨粉具有良好的化學穩(wěn)定性。經(jīng)過特殊

加工的鱗片石墨，具有導熱性好、耐腐蝕、滲透率低等特點，可以廣泛用于制作熱交換器、凝縮器、燃燒塔、反應槽、吸收塔、加熱器、冷卻器、過濾器、泵等設備。這些設備用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產(chǎn)、合成纖維、造紙等工業(yè)部門，可節(jié)省大量的金屬材料。

鱗片石墨粉這2大特性，被廣泛應用在潤滑領域和防腐領域、耐火材料領域都有應用，青島華泰石墨生產(chǎn)優(yōu)質鱗片石墨、高純石墨、納米石墨、膠體石墨適合各個領域的潤滑、導電、密封等的應用。

第二篇：石墨的用途及特性

石墨的用途

1、作耐火材料：石墨及其制品具有耐高溫、高強度的性質，在冶金工業(yè)中主要用來制造石墨坩堝，在煉鋼中常用石墨作鋼錠之保護劑，冶金爐的內襯。2．作導電材料：在電氣工業(yè)上用作制造電極、電刷、碳棒、碳管、水銀正流器的正極，石墨墊圈、電話零件，電視機顯像管的涂層等。

3．作耐磨潤滑材料：石墨在機械工業(yè)中常作為潤滑劑。潤滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用，而石墨耐磨材料可以在200~2000 ℃溫度中在很高的滑動速度下，不用潤滑油工作。許多輸送腐蝕介質的設備，廣泛采用石墨材料制成活塞杯，密封圈和軸承，它們運轉時勿需加入潤滑油。石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管)時的良好的潤滑劑。

4．石墨具有良好的化學穩(wěn)定性。經(jīng)過特殊加工的石墨，具有耐腐蝕、導熱性好，滲透率低等特點，就大量用于制作熱交換器，反應槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵設備。廣泛應用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產(chǎn)、合成纖維、造紙等工業(yè)部門，可節(jié)省大量的金屬材料。

5．作鑄造、翻砂、壓模及高溫冶金材料：由于石墨的熱膨脹系數(shù)小，而且能耐急冷急熱的變化，可作為玻璃器的鑄模，使用石墨后黑色金屬得到鑄件尺寸精確，表面光潔成品率高，不經(jīng)加工或稍作加工就可使用，因而節(jié)省了大量金屬。生產(chǎn)硬質合金等粉末冶金工藝，通常用石墨材料制成壓模和燒結用的瓷舟。單晶硅的晶體生長坩堝，區(qū)域精煉容器，支架夾具，感應加熱器等都是用高純石墨加工而成的。此外石墨還可作真空冶煉的石墨隔熱板和底座，高溫電阻爐爐管，棒、板、格棚等元件。

6、用于原子能工業(yè)和國防工業(yè)：石墨具有良好的中子減速劑用于原子反應堆中，鈾一石墨反應堆是目前應用較多的一種原子反應堆。作為動力用的原子能反應堆中的減速材料應當具有高熔點，穩(wěn)定，耐腐蝕的性能，石墨完全可以滿足上述要求。作為原子反應堆用的石墨純度要求很高，雜質含量不應超過幾十個PPM。特別是其中硼含量應少于0.5PPM。在國防工業(yè)中還用石墨制造固體燃料火箭的噴嘴，導彈的鼻錐，宇宙航行設備的零件，隔熱材料和防射線材料。

7．石墨還能防止鍋爐結垢，有關單位試驗表明，在水中加入一定量的石墨粉(每噸水大約用4~5 克)能防止鍋爐表面結垢。此外石墨涂在金屬煙囪、屋頂、橋梁、管道上可以防腐防銹。

8．石墨可作鉛筆芯、顏料、拋光劑。石墨經(jīng)過特殊加工以后，可以制作各種特殊材料用于有關工業(yè)部門。

9．電極：石墨何以能取代銅做為電極

石墨的用途及特性

一.石墨及石墨行業(yè) 石墨是在高溫下形成。分布最廣是石墨的變質礦床，系由富含有機質或碳質的沉積巖經(jīng)區(qū)域變質作用而成;石墨或石墨制品在工業(yè)上用途很廣，用于制作冶煉上的高溫坩堝、機械工業(yè)的潤滑劑、制作電極和鉛筆芯;石墨或石墨制品廣泛用于冶金工業(yè)的高級耐火材料與涂料、軍事工業(yè)火工材料安定劑、輕工業(yè)的鉛筆芯、電氣工業(yè)的碳刷、電池工業(yè)的電極、化肥工業(yè)催化劑等。鱗片石墨經(jīng)過深加工，又可生產(chǎn)出石墨乳、石墨密封材料與復合材料、石墨制品、石墨減磨添加劑等高新技術石墨產(chǎn)品，石墨或石墨制品成為各個工業(yè)部門的重要非金屬礦物原料。世界石墨或石墨制品產(chǎn)量的絕大部分消費都集中在日本、美國、德國和英國等工業(yè)發(fā)達國家，這些國家每年的石墨或石墨制品消費量約占世界總消費量的30%左右。在過去的幾年中，世界石墨或石墨制品的消費量一直保持相對穩(wěn)定。石墨或石墨制品主要消費領域為：耐火材料占總消費量的26%，鑄造15%，潤滑劑14%，制動襯片13%，鉛筆7%，其他(碳刷、電池、膨脹石墨等)25%。從目前形勢看，近期內石墨或石墨制品尚難有大的、新的應用領域，因此，國際市場對石墨或石墨制品的需求不會有太大的增長。

中國是世界上最大天然石墨生產(chǎn)國，2008年石墨生產(chǎn)達到165萬噸。中國的生產(chǎn)約占世界石墨或石墨總產(chǎn)量的55%。除天然石墨外，世界許多國家還生產(chǎn)人造石墨。2008年的石墨產(chǎn)量比2007年的150多萬噸，增加12多萬噸，約增加8%。對石墨行業(yè)來講，是一次大的發(fā)展。

鱗片狀石墨礦石結晶較好，晶體粒徑大于1mm，一般為0.05-1.5mm，大的可達5-10mm，多呈集合體。石墨礦石品位較低，一般為3-13.5%。伴生的礦物有云母、長石、石英、透閃石、透輝石、石榴石和少量硫鐵礦、方解石等，有時還伴有金紅石，釩云母等有用組分。鱗片石墨礦石按其所賦存巖石的巖性不同，分片麻巖型、片巖型、透輝巖型、變粒巖型、混合巖型、大理巖型及花崗巖型等七種，前六種礦石類型產(chǎn)于區(qū)域變質成因礦床中，后一種礦石類型則產(chǎn)于巖漿熱液成因礦床中。2000年以來，由于浮選礦技術及機械設備的進一步發(fā)展，鱗片石墨產(chǎn)量不斷增長。

進入2009年以來，國內鱗片石墨出口下降，鱗片石墨出口量的急劇下降使國內鱗片石墨庫存進一步積壓，而受到經(jīng)濟危機的影響，國內鋼材以及下游制品、耐火材料等產(chǎn)業(yè)均受到不同程度的影響，2009年鱗片石墨需求因此也將下降5%左右的需求量。在2010-2012年，中國鱗片石墨的庫存在維持在比較高的水平，鱗片石墨供過于求的狀況將維持一到三年。

“十五”規(guī)劃中提出了石墨深加工的方向的引導下，今后五年中國重點發(fā)展的石墨深加工產(chǎn)品是異型碳、氟化石墨、滲硅石墨、顯像管石墨乳、鋰離子電池、碳材料、燃料電池碳材料等。

二、石墨新用途

隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們對石墨也開發(fā)了許多新用途。柔性石墨制品。柔性石墨又稱膨脹石墨，是70 年代開發(fā)的一種新的石墨制品。1971 年美國研究成功柔性石墨密封材料，解決了原子能閥門泄漏問題，隨后德、日、法也開始研制生產(chǎn)石墨密封材料。這種產(chǎn)品除具有天然石墨所具有的特性外，還具有特殊的柔性和彈性。因此，是一種理想的密封材料。廣泛用于石油化工、原子能等工業(yè)領域。國際市場需求量逐年增長。

制作半金屬摩擦材料。自70 年代以來，離合器和自動襯廣泛使用半金屬摩擦材料。半金屬摩擦材料是將石墨和金屬粉、鋼纖維、陶土粉用合成樹脂粘結而成。這些自動襯主要可用于高速設備，如飛機、卡車以及越野車的制動裝置和離合器片。近幾年來，石棉逐漸被石墨所取代，在一些半金屬襯面中，石墨的含量已從1 %一2%增加到5%。該領域石墨消耗量取決于汽車工業(yè)的發(fā)展狀況。

三、石墨材料具有特性

石墨材料主要由多晶石墨構成,屬于無機非金屬材料,但因它具有良好的熱,電傳導性而被稱為半金屬.石墨具有比某些金屬還要高的熱,電傳導性,同時具有遠比金屬低的熱膨脹系數(shù),很高的熔點和化學穩(wěn)定性,這就使它在工程應用中具有重要的價值.石墨具有很好的耐腐蝕性,不與任何有機化合物起反應.石墨又是一種耐高溫材料,在高溫下石墨不會熔化,石墨還具有良好的抗熱震性能.石墨具有很好的自潤滑性能.石墨的缺點是抗震性性能差,隨著溫度的升高,氧化速度加劇.四、性能參數(shù)

1.材料的平均顆粒直徑

材料的平均顆粒直徑直接影響到材料放電的狀況。材料的平均顆粒越小，材料的放電越均勻，放電的狀況越穩(wěn)定，表面質量越好。

對于表面、精度要求不高的鍛造、壓鑄模具，通常推薦使用顆粒較粗的材料，如ISEM-3等；對于表面、精度要求較高的電子模具，推薦使用平均粒徑在4μm以下的材料，以確保被加工模具的精度、表面光潔度。材料的平均顆粒越小，材料的損耗情況就越小，各離子團之間的作用力就越大。比如：通常推薦在精密壓鑄模具、鍛造模具方面，ISEM-7已足以滿足要求；但客戶對于精度要求特別高時，推薦使用TTK-50或ISO-63材料，以確保更小的材料損耗，從而保證模具的精度和表面粗糙度。

同時，顆粒越大，放電的速度就越快，粗加工的損耗越小。主要是放電過程的電流強度不同，導致放電的能量大小不一。但放電后的表面光潔度也隨著顆粒的變化而變化。

2.材料的抗折強度

材料的抗折強度是材料強度的直接體現(xiàn)，顯示材料內部結構的緊密程度。強度高的材料，其放電的耐損耗性能相對較好，對于精度要求高的電極，盡量選擇強度較好的材料。比如：TTK-4可以滿足一般電子接插件模具的要求，但有些有特殊精度要求的電子接插件模具，可以選用同等粒徑，但強度略高的材料TTK-5材料。

3.材料的肖氏硬度 在對石墨的潛意識認識中，石墨一般會被認為是一種比較軟的材料。但實際的測試數(shù)據(jù)及應用情況顯示，石墨的硬度要比金屬材料高。在特種石墨行業(yè)中，通用的硬度檢驗標準是肖氏硬度測量法，其測試原理與金屬的測試原理不同。由于石墨的層狀結構，使其在切削過程中有非常優(yōu)越的切削性能，切削力僅為銅材料的1/3左右，機械加工后的表面易于處理。但由于其較高的硬度，在切削時，對于刀具的損耗會略大于切削金屬的刀具。與此同時，硬度高的材料在放電損耗方面的控制比較優(yōu)秀。在我司的EDM用材料體系中，對于應用較多的同等粒徑的材料均有兩款材料可供選擇，一種硬度略高，一種硬度略低，以滿足各種不同要求的客戶的需求。如：平均粒徑為5μm的材料，有ISO-63和TTK-50；平均粒徑為4μm的材料，有TTK-4和TTK-5；平均粒徑為2μm的材料，有TTK-8和TTK-9。主要是考慮到各種類型的客戶對于放電和機械加工的偏重方向。

4.材料的固有電阻率

根據(jù)我司對于材料的特性統(tǒng)計，如果材料的平均顆粒相同，電阻率大的放電速度會比電阻率小的慢。對于同等平均粒徑的材料，電阻率小的材料，其強度和硬度也會相應略低于電阻率高的材料。即，放電的速度、損耗會有所不同。故此，根據(jù)實際應用的需要選擇材料非常重要。由于粉末冶金的特殊性，對于每一個批號材料的各參數(shù)都有其材料的代表值有一定的波動范圍。但同一檔次的石墨材料，其放電效果非常接近，由于各種參數(shù)造成的應用效果的差異非常小。電極材料的選擇直接關系到放電的效果，在很大程度上材料的選取是否恰當，決定了放電速度、加工精度以及表面粗糙度的最終情況。

五、工藝技術特征： 1.耐高溫

石墨是目前已知的最耐高溫的材料之一。在2000oC之上時，一般材料早已化為氣體，或呈熔融狀態(tài)，就是一些難容的金屬在2500 oC左右也會失去強度。如鎢是已知的金屬中熔點最高的，達3600 oC，但在此溫度下石墨是不會融化的，它的熔點為3850 oC±50 oC，沸點答4250 oC把各種耐溫的材料置于7000 oC超高溫電弧下10s，石墨損失最小，按重量計算，石墨算是0.8%，尼龍纖維增強酚醛塑料損失1.2%，碳化硅損失1.7%，高鋁鋼玉損失8.2%，最耐高溫的金屬氧化物-----氧化鋯損失12.9。由此可見，石墨的奶高溫性能是很突出的。

一般材料在高溫下強度逐漸降低，而石墨在加熱到2000 oC，其強度反而較常溫時提高一倍。但石墨的耐氧化性能差，隨著溫度的提高，氧化速度逐漸增加。

2.特殊的抗熱震性能

石墨具有良好的抗熱震性能，當溫度急劇變化時，熱膨脹系數(shù)小，因而具有良好的熱穩(wěn)定性，在溫度急冷急熱的變化中，不會產(chǎn)生裂紋。

3.導熱性和導電性

石墨具有良好的導熱導電性，雖然石墨的導電性不能與銅、鋁等技術相匹敵，但與一般的材料比，其導熱導電性是相當高的，如比不銹鋼高4倍，比碳素鋼高2倍，比一般的非金屬高100倍。石墨的導熱性，不僅超過鋼、鐵、鋁等金屬材料，而且隨溫度升高，導熱系數(shù)降低，這和一般金屬材料不同，一般技術的導熱系數(shù)隨著溫度的升高而增大。在極高的溫度下，石墨甚至趨于絕熱狀態(tài)。因此在超高溫條件下，石墨具有隔熱性。

4.潤滑性

石墨的潤滑性能類似于二硫化鉬，摩擦系數(shù)小于0.1。其潤滑性能隨鱗片大小而變，鱗片愈大，摩擦系數(shù)愈小，潤滑性能愈好。

5.可塑性

石墨具有可塑性，可展成透氣透光薄片，但高強石墨硬度很大，以致用金剛石刀具都難以加工。

6.化學穩(wěn)定性

常溫下石墨具有良好的文化穩(wěn)定性，能耐酸、耐堿、耐有機溶劑的腐蝕，但高溫時易氧化

第三篇：石墨材料

石墨材料

模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)品零件廣泛采用沖壓、鍛壓成形、壓鑄成形、擠壓成形、塑料注射或其它成形加工方法，與成形模具相配套，使坯料成形加工成符合產(chǎn)品要求的零件。我們日常生產(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機床的底座、機身外殼，小到一個胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形，模具的加工質量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質量。近年模具行業(yè)飛速發(fā)展，石墨材料、新工藝和不斷增加的模具工廠不斷沖擊著模具市場，石墨以其良好的物理和化學性能逐漸成為模具制作的首選材料。[1]編輯本段石墨模具的優(yōu)良性能1.優(yōu)良的導熱及導電性能 2.線膨脹系數(shù)低等很好的熱穩(wěn)定性能及抗加熱沖擊性 3.耐化學腐蝕與多數(shù)金屬不易發(fā)生反應 4.在高溫下（在多數(shù)銅基胎體燒結溫度800℃以上）強度隨溫度升高而增大 5.具有良好的潤滑和抗磨性 6.易于加工，機械加工性能好，可以制作成形狀復雜、精度高的模具

編輯本段石墨模具的應用目前，石墨模具主要在以下幾個方面得到了廣泛的應用：

1.有色金屬連續(xù)鑄造及半連續(xù)鑄造用石墨模具：近年來，國內外正在推廣由熔融金屬狀態(tài)直接連續(xù)（或半連續(xù)的）制造棒材或管材等先進的生產(chǎn)方法。國內在銅，銅合金，鋁，鋁合金等方面已開始采用這種方法。人造石墨作為有色金屬的連續(xù)鑄造或半連續(xù)鑄造用模具被認為是最合適的材料。生產(chǎn)實踐證明，由于采用了石墨模具，因其導熱性能良好（導熱性能決定了金屬或合金的凝固速度），模具的自潤滑性能好等因素，不但使鑄型速度提高，而且由于鑄錠的尺寸精確，表面光滑，結晶組織均勻，可直接進行下道工序的加工。這不僅大大提高了成品率，減少了廢品損失，而且產(chǎn)品質量也有大幅度的提高。連續(xù)鑄造方法有立式連續(xù)鑄造法和臥式連續(xù)鑄造法兩種。

2.加壓鑄造用模具：人造石墨材料已成功地用于有色金屬的加壓鑄造上。例如，用人造石墨材料制造的加壓鑄造用模具生產(chǎn)的鋅合金和銅合金的鑄件已用于汽車零件等方面。

3.離心鑄造用石墨模具：石墨模已成功應用于離心鑄造上。美國已采用壁厚為25 毫米以上的人造石墨鑄模來離心 鑄造青銅套管。為了防止人造石墨模的燒損，可采取一定的防氧化措施。澆鑄一定數(shù)量的鑄件后，如果發(fā)現(xiàn)鑄模內表面燒損，可以將鑄模內孔的尺寸擴大以便用來鑄造大規(guī)格套管。

4.熱壓壓模 模具：人造石墨熱壓壓模用于硬質合金的加壓燒

結方面具有下述特點： 一是若壓制溫度提高到1350-1450 度時，則所需單位壓力可降到67-100 公斤力/平方厘米（即為冷壓壓力的1/10）就可;二是加壓和加熱在同一道工序進行，經(jīng)短時間的燒結就能得到致密的燒結體。

5.玻璃成型用模具：由于石墨材料具有化學穩(wěn)定性，不易受熔融玻璃的浸潤，不會改變玻璃的成分，石墨材料耐熱沖擊性能良好，尺寸隨溫度變化小等特點，所以近年來在玻璃制造中成為不可缺少的模具材料，可以用它來制造玻璃管，彎管，漏斗及其它各種異型玻璃瓶的鑄模。6.燒結模及其它金剛石燒結模具：利用人造石墨材料熱變形極小的特點，可制造晶體管的燒結模具和支架，現(xiàn)已廣泛使用，它已成為發(fā)展半導體工業(yè)不可缺少的材料。此外，石墨模具也使用于鑄鐵用的鑄型，各種有色金屬用的耐久性鑄模，鑄鋼用鑄型，耐熱金屬（鈦，鋯，鉬等）用的鑄型及焊鋼軌用的鋁熱焊型的鑄型等。熱壓燒結金剛石工具用石墨模具,在金剛石工具制造過程中擔負著發(fā)熱元件和模具支撐的雙重作用,石墨模具質量的優(yōu)劣,直接影響到金剛石工具的尺寸精度、外觀形狀等。熱壓燒結工藝要求:溫度達到(1 000±2)℃,成型壓力16～50 MPa,保溫保壓時間為15～30 min,環(huán)境為非真空狀態(tài)。在此工況條件下,既要求成型及發(fā)熱元件的石墨模具具有導電性、較高的電阻率、足夠的機械強度,還需要其具有良好的抗氧化性能和較長的使用壽命,以確保金剛石工具的尺寸精度和優(yōu)異性能。目前,西方發(fā)達國家金剛石工具制造用石墨模具材料,主要為超細顆粒結構、高純度和高石墨化度的石墨材料,要求其平均粒徑小于15μm,甚至10μm以下,中等氣孔尺寸小于2μm。用此炭素原料做成的石墨模具,氣孔率小、結構致密、表面光潔度高、抗氧化性較強,平均使用壽命可達30～40次。金剛石模具要求材質硬度高，抗氧化性能好，加工精度高等特點，采用優(yōu)質石墨原材料大大延長了模具使用壽命和提高了抗氧化性能。

編輯本段電火花（EDM）加工模具在家電、汽車、機電、航空航天等工業(yè)領域日益成為工業(yè)化批量生產(chǎn)的主要工藝設備，承擔了這些工業(yè)中60%-90%的產(chǎn)品零部件的加工生產(chǎn)。近年來高速銑削突破了傳統(tǒng)銑削難以加工高硬、高強、高韌模具材料的限制。但電火花加工具有加工精度和表面質量高，可加工范圍寬，特別是在復雜、精密、薄壁、窄縫、高硬材料的模具型腔加工中的優(yōu)勢是高速銑削所不能比擬的，因此放電加工將仍然是模具型腔加工的主要手段。由于石墨電極(與銅相比)有電極消耗少、放電加工速度快、機械加工性能好、重量輕、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)越性，逐漸代替銅

電極成為電加工電極的主流。石墨電極與銅相比，有著消耗少、放電速度快、重量輕以及熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)越性，因此逐漸代替銅電極成為放電加工電極的主流。相比之下，石墨電極材料具有以下優(yōu)勢：

1.速度快：石墨放電比銅快2-3倍，材料不易變形，在薄筋電極的加工上優(yōu)勢明顯，銅的軟化點在1000度左右，容易因受熱而產(chǎn)生變形，石墨的升華溫度為3650度左右，相比而言，石墨材料熱膨脹系數(shù)只有銅材的1/30；

2.重量輕：石墨的密度只有銅的1/5，大型電極進行放電加工時，能有效降低機床(EDM)的負擔，更適用于大型模具的應用；

3.損耗小：由于火花油中含有C原子，在放電加工時，高溫導致火花油中的C原子被分解出來，而在石墨電極的表面形成保護膜，補償了石墨電極的損耗；

4.無毛刺：銅電極在加工結束后，還需手工進行去除毛刺，而石墨加工后沒有毛刺，這不但節(jié)約了大量的成本和人力，同時更容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)；

5.易拋光：由于石墨的切削阻力只有銅材的1/5，操作上更容易進行手工研磨和拋光；

6.成本低：由于近幾年銅材價格不斷上漲，如今，各方面同性石墨的價格比銅的更低；相同體積下石墨產(chǎn)品的價格比銅低百分之三十到六十，價格比較穩(wěn)定，短期價格波動相對來講比較小。編輯本段石墨模具加工工藝首先它由模具設計人員根據(jù)產(chǎn)品（零件）的使用要求，把模具結構設計出來，繪出圖紙再由技術工人按圖紙要求通過各種機械的加工（如車床、刨床、銑床、磨床、電火花、線切割等各種設備）做好模具上的每個零件，然后組裝調試，直到能生產(chǎn)出合格的的產(chǎn)品。

編輯本段石墨模具的現(xiàn)狀與發(fā)展如今石墨模具工業(yè)對人類的生活及發(fā)展起著至關重要的作用，許多產(chǎn)業(yè)部門(如機電、汽車、家電輕工、電器儀表、通訊、軍械等)的發(fā)展依賴于模具工業(yè)的技術提高和發(fā)展，世界各國均投入大量的人力財力發(fā)展石墨模具工業(yè)。像德國的西格里、日本的東洋碳素 在國際石墨模具工業(yè)領域中取得了主導地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。從1997年我國有關部門開始重視和支持對石墨模具工業(yè)的發(fā)展，大力扶植中國本土企業(yè)在石墨模具工業(yè)上的發(fā)展，如今已經(jīng)取得了不錯的成績，并為中國的出口外匯收入做出了貢獻。如今像北京的北京北方鑫源電碳制品有限責任公司等生產(chǎn)廠家歷經(jīng)20年的發(fā)展，生產(chǎn)的石墨模具及石墨制品均受到了國內及海外用戶的一致認可及

好評。針對未來模具行業(yè)的發(fā)展趨勢，誰能在最短的時間里完成模具的制作，誰就贏得了客戶，贏得了市場。石墨模具（石墨電極）以其各方面優(yōu)越的性能，已經(jīng)在模具行業(yè)中確立了重要的主導地位及未來的發(fā)展趨勢

第四篇：石墨范文

21世紀被稱為“炭世紀”，炭素材料素有“黑金子”的美稱。目前已經(jīng)形成規(guī)模應用的炭素新材料主要有各種特種石墨、碳纖維、炭/炭復合材料等，而更高端的石墨烯和炭納米材料已經(jīng)處于突破階段。炭素新材料廣泛用于航空航天、核能、風能、硬質材料制造等行業(yè)。9月7日，工信部在哈爾濱第一屆國際新材料博覽會上解讀了即將公布的《新材料“十二五”規(guī)劃》，其中將實現(xiàn)碳纖維、先進儲能材料(將帶動特種石墨核石墨負極材料)等的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；Ｖ袊摹昂诮鹱印本`放正當時。特種石墨國產(chǎn)市場前景廣闊

特種石墨主要指高強度、高密度、高純度石墨制品，在電子、航天、軍工、核電、冶金等眾多領域都有十分重要的應用。在光伏、模具加工和核電等下游行業(yè)快速發(fā)展的背景下，“十二五”期間我國特種石墨產(chǎn)量將大幅增長，復合增長率有望達到35%。預計2015年我國各類特種石墨自給率將從目前的20%左右提升至45%?！昂诮鹱印敝酢祭w維

碳纖維被廣泛應用于飛機制造、風力發(fā)電葉片、海洋鉆探、汽車構件、體育器材、醫(yī)療器械、建筑補強材料等行業(yè)，被譽為21世紀的“新材料之王”。碳纖維作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的一種重要產(chǎn)品，正受到越來越多人的關注。2010年PAN基碳纖維的全球需求量約5萬噸，預計到2014年將超過7.5萬噸，到2018年需求量將達到11萬噸。目前國內碳纖維總產(chǎn)能為4000噸/年，而實際產(chǎn)量不足2000噸，自給率不足20%，進口替代市場空間巨大。重點上市公司

關注炭素行業(yè)龍頭企業(yè)，中鋼吉炭(000928)、博云新材(002297)等；其他相關上市公司黑貓股份(002068)、*ST東碳(600691)等。1.中國的“炭世紀”在臨近

9月7日，工信部在哈爾濱第一屆國際新材料博覽會上解讀了即將公布的《新材料“十二五”規(guī)劃》，中國將利用資源優(yōu)勢大力發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)，至2015年將形成2萬億產(chǎn)值的新材料產(chǎn)業(yè)體系，年均增長率超過25%，新材料產(chǎn)品綜合保障能力提高到70%，關鍵新材料保障能力達50%?！笆濉逼陂g還將組織實施十大重點工程，實現(xiàn)碳纖維、先進儲能材料(將帶動特種石墨、核石墨負極材料)、半導體材料等的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化。

按照有關規(guī)劃設想，“十二五”期間，我國將以碳碳復合材料為重點，積極開發(fā)新型超大規(guī)格、特殊結構材料的一體化制備工藝，推進高性能復合材料低成本化、高端品種產(chǎn)業(yè)化和應用技術裝備自主化。此外，還將提升高性能增強纖維規(guī)?；苽渌?，積極開展高強、高模等系列碳纖維開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，加快推廣高性能復合材料在航空航天、風電設備、汽車制造、軌道交通等領域的應用。1.1 炭素材料用途廣泛

炭和石墨材料統(tǒng)稱為炭素材料，是以碳元素為主的非金屬固體材料。炭素材料的理化性能和機械性能在很多特殊條件下優(yōu)于金屬材料和高分子材料，具有良好的導電性能、熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性，較高的耐腐蝕性，高溫狀態(tài)下的高強度、自潤滑性等。炭素材料及制品廣泛應用于冶金、航空航天、電子、能源、環(huán)保等領域。炭素材料的應用領域廣泛

石墨制品：電爐煉鋼、剛玉冶煉和黃磷生產(chǎn)用石墨電極、石墨電炭材料等。按通載電流能力可分為普通功率、高功率、超高功率石墨電極。

炭制品：煉鐵高爐用炭磚、鋁電解槽用陰極炭磚、大型礦熱爐用內襯材料、炭電極、炭糊類制品等。

特種炭素材料：航空航天、光伏、核能、電子、醫(yī)療、建筑、節(jié)能環(huán)保等領域，以及作為特殊環(huán)境下的結構材料、功能材料。包括特種石墨制品、炭纖維、炭/炭復合材料、炭納米材料等。炭素材料一般分為石墨制品類、炭制品類和特種炭素材料三大類，前兩者統(tǒng)稱為傳統(tǒng)炭素材料；后者稱為炭素新材料，是未來發(fā)展的趨勢，用途極為廣泛，有著廣闊的市場前景。

1.2 傳統(tǒng)炭素材料產(chǎn)品升級在加快

傳統(tǒng)炭素材料主要應用在煉鋼和金屬冶煉行業(yè)中，80%的石墨電極作為電爐煉鋼導電材料；炭磚主要用作煉鐵高爐爐底、爐缸和冶金礦熱爐內襯材料、電解鋁用陰極材料等。

我國炭素行業(yè)多年的高速發(fā)展已經(jīng)成為全球最大的石墨電極產(chǎn)銷國。炭素制品企業(yè)已超過400 家，但其中工序配套、可以批量規(guī)模生產(chǎn)的企業(yè)只有50 多家，較國外技術仍有一定差距，尤其是大規(guī)格石墨電極上仍差距很大，日本已經(jīng)達到1000mm以上，我國量產(chǎn)的不超過800mm。

傳統(tǒng)炭素材料的應用分布：鋼鐵行業(yè)75%，鋁、硅、鐵合金等冶煉15%，其他10%。隨著我國冶金產(chǎn)業(yè)結構的優(yōu)化升級，被列入落后生產(chǎn)裝備的小電爐逐步退出，高功率和超高功率電爐迅速發(fā)展，普通功率中小規(guī)格石墨電極市場需求大大萎縮，產(chǎn)品嚴重過剩，高功率石墨電極供需基本平衡，超高功率大規(guī)格石墨電極需求量逐年遞增。

2010年石墨電極產(chǎn)量達61.13萬噸，而國內消耗量42萬噸，出口19.1萬噸。2011年1-7月出口石墨電極達到15萬噸，占國內石墨電極產(chǎn)量的38.96%。其中超高功率石墨電極產(chǎn)量為12.65萬噸，同比增加18.96%，占總產(chǎn)量的32.85%。高功率石墨電極產(chǎn)量為14.45萬噸，同比增加1.22%。普通功率石墨電極11.40萬噸，同比增加14.48%。產(chǎn)品升級在加快。1.3 炭素新材料前景廣闊

炭素新材料是指用于高技術領域的炭和石墨材料，主要用于航空、航天、核能、風能、硬質材料制造、電子、醫(yī)療、建筑、環(huán)保等行業(yè)。21世紀被稱為“炭世紀”，就是基于炭材料的優(yōu)質性能，目前已經(jīng)形成規(guī)模應用的炭素新材料主要有各種特種石墨、炭纖維、炭/炭復合材料等，而更高端的石墨烯和炭納米材料已經(jīng)處于突破階段。

特種石墨被廣泛用于光伏行業(yè)中的單晶硅/多晶硅爐的加熱系統(tǒng)、也作為電火花加工用電極材料、航空航天火箭噴嘴內襯材料，以及高溫氣冷堆用核電堆芯結構材料等。碳纖維是戰(zhàn)斗機、大型客機的重要復合材料、是風能發(fā)電葉片的重要材料，也是民用體育休閑產(chǎn)品如網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、釣魚竿等的材料。2.傳統(tǒng)炭素產(chǎn)業(yè)面臨挑戰(zhàn) 2.1 產(chǎn)能過剩與結構不合理

石墨電極消耗主要隨電爐鋼、工業(yè)硅、磨料、黃磷等產(chǎn)量增加而增加。作為消耗品，石墨電極占特種鋼的成本3%-4%，隨著煉鋼技術的不斷進步，噸鋼石墨電極的消耗量在逐漸下降，石墨電極的總需求面臨嚴峻考驗。而且，電爐煉鋼向大型化、超高功率、直流化方向發(fā)展，石墨電極的質量也不斷提高。

目前美國UCAR、日本東海、昭和電工等石墨電極企業(yè)主導產(chǎn)品都為超高功率電極，其中80%左右為500mm以上大規(guī)格超高功率電極。而我國超高功率產(chǎn)品占比僅不足30%，與發(fā)達國家相比差距較大。使用超高功率和高功率電爐煉鋼，要比使用普通功率電爐煉鋼節(jié)電10%～50%，縮短冶煉時間30%左右，節(jié)約單位成本總計10%以上。不過由于我國電爐煉鋼的比例還比較低，僅16%左右，與國外發(fā)達國家50%以上的比值還有很大差距，提高電爐煉鋼的比重將對石墨電極的需求保持穩(wěn)定增長。2.2 原料受制于人

生產(chǎn)石墨電極的關鍵原料是針狀焦，采用針狀焦制成的超高功率電極煉鋼，能有效降低煉鋼成本。目前，針狀焦生產(chǎn)技術主要被美國、日本等少數(shù)國家壟斷，我國針狀焦產(chǎn)品長期以來依賴進口。針狀焦受國外技術壟斷，使得其進口價格維持高位。目前針狀石油焦等原材料的技術難題已取得了重大突破，但一些關鍵指標與國外相比還有一定差距。每年進口的針狀焦(包括油系和煤系)約10萬噸，占總需求量得近25%。2.3 鋼鐵行業(yè)結構調整帶來機遇

發(fā)達國家電爐鋼比例已超過50%，我國電爐煉鋼的比重只有16%。近年來，國內外電爐煉鋼廠紛紛新建和改建大容量和大功率電爐，對直徑550～700mm 的大規(guī)格超高功率石墨電極的需求增加。國產(chǎn)大規(guī)格超高功率石墨電極不能滿足需求，多數(shù)廠家以使用進口電極為主。根據(jù)《鋼鐵產(chǎn)業(yè)調整和振興規(guī)劃》和“控制總量、淘汰

落后”的要求，預計到2011 年，我國鋼鐵行業(yè)的電爐鋼比將提高至18%～20%之間，電爐鋼特別是大噸位電爐鋼生產(chǎn)急需大規(guī)格超高功率石墨電極。大規(guī)格石墨電極的需求將給長期致力于此類產(chǎn)品研制的企業(yè)帶來發(fā)展空間。3.特種石墨國產(chǎn)化突破在即 3.1 特種石墨的分類和應用

特種石墨主要指高強度、高密度、高純度石墨制品(簡稱“三高”石墨)，廣泛應用在半導體、太陽能光伏、核電高溫氣冷堆材料、模具、粉末冶金、真空熱處理等領域。表：特種石墨的分類及其性能

特種石墨品種

主要特性/典型用途

直拉單晶硅爐用高純石墨：純度高；結構致密、機械強度高；導熱系數(shù)較高；線膨脹系數(shù)較低；耐高溫、抗氧化/直拉單晶爐的加熱系統(tǒng)

電火花加工用石墨：結構致密、組織均勻；機械強度高；良好的導熱和導電性；良好的電加工性/電火花加工用電極材料

人造金剛石用石墨：純度高；石墨化度較高；晶粒尺寸大且晶形完整；結構致密，具有一定的機械強度/合成人造金剛石的碳源

模具、連鑄石墨：適宜的電阻率；優(yōu)良的耐氧化性和耐高溫性；致密的組織結構、較高的機械強度；導熱性高/超硬制品、燒結模具材料、銅、鋁、鐵及其合金等連鑄機用結晶器

光纖用石墨：純度高；結構致密、機械強度高；導熱系數(shù)較高；線膨脹系數(shù)較低；耐高溫、抗氧化/光纖預制棒的制備設備材料、光纖拉絲裝置的加熱系統(tǒng)

其他特種石墨：核石墨：良好的核性能純度高；高溫機械強度高；熱穩(wěn)定性好?；鸺龂娮靸纫r材料：耐高溫高性好；抗熱震性好；高溫機械強度高/高溫氣冷堆用堆芯結構材料、火箭噴嘴內襯材料

按用途分類有電火花加工用特種石墨；鑄造模具用特種石墨；鋼鐵或銅、鋁連鑄用特種石墨；直拉單晶硅爐用或冶煉貴金屬、高純材料用高純石墨；合成人造金剛石用石墨；火箭、導彈技術用特種石墨；高溫氣冷堆用堆芯結構用核石墨。

高純石墨(光伏)37.31%；機械行業(yè)用特種炭材料14.93%；電火花加工用特種石墨14.93%；各種精密石墨模具、連鑄石墨26.12%；人造金剛石等特種石墨6.72%。3.2 國產(chǎn)化進程為特種石墨提供廣闊空間

當前我國特種石墨市場處于嚴重的供給不足狀態(tài)，國內2010年總產(chǎn)能不足2萬噸，實際產(chǎn)量約為9600噸，而需求量卻超過5萬噸，自給率約為20%。尤其是高質量的特種石墨(等靜壓)幾乎都要進口，其中約80%來自日本，20%來自歐美?！笆晃濉币詠砦覈哟罅藢μ胤N石墨的扶持力度，國內炭素企業(yè)加大產(chǎn)品升級和轉型，紛紛建設特種石墨生產(chǎn)線?！笆濉逼陂g我國特種石墨產(chǎn)量將大幅增長，復合增長率有望達到35%。預計2015年我國各類特種石墨產(chǎn)量將達到4.4萬噸左右，自給率有望提升至45%。當前我國特種石墨產(chǎn)能分布：新成特碳39%；方大碳素22%；興和永興16%；中鋼吉炭7%；唐山金灣4%；其他12%。特種石墨需求量相對較大的依次是光伏太陽能、電火花及模具加工、核能等。等靜壓工藝生產(chǎn)出來的特種石墨又稱等靜壓石墨，是目前最成熟也是最先進的生產(chǎn)工藝。我國目前等靜壓石墨的供給嚴重不足，2010年的自給率僅有約25%。

表：國內等靜壓特種石墨供給替代空間巨大

需求量(噸)

2006

2007

2008

2009

2010E

太陽能光伏用石墨

4000

5250

6500

7600

8000

電火花加工用石墨

2000

2380

2750

3245

3500

金屬連鑄用石墨

500

570

630

690

750

光纖用石墨

120

150

150

燒結模具石墨

真空熱處理用石墨

125

150

180

200

塊孔氏熱交換器用石墨1000

1250

1500

1750

2000

高溫氣冷堆用石墨

1000

機械密封用石墨

軍工用石墨

160

170

180

190

200

需求合計

8000 10000 12000 14000

16000

供給量(噸)

國內生產(chǎn)量

1000

1500

2000

3000

4000

進口量

7000

8500 10000 11000

12000

國內占比

12.50% 15.00% 16.67% 21.43% 25.00%

進口占比

87.50% 85.00% 83.33% 78.57% 75.00% 3.2.1 中國光伏產(chǎn)業(yè)催生特種石墨需求高速增長

21世紀以來全球光伏產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，2000年全球太陽能裝機容量僅有1.4GW，而2010年增加至40GW，10年間的復合增長率高達40%。中國近期核定光伏固定上網(wǎng)電價，標志我國光伏產(chǎn)業(yè)投資大幕拉開，未來幾年我國光伏產(chǎn)業(yè)將大幅增長。2010年我國光伏裝機容量僅有893MW，僅占全球市場的2.2%。預計2015年我國光伏裝機容量將達到10GW，2020年將達到50GW，未來10年間我國將成為全球光伏產(chǎn)業(yè)增長最快的國家。

多晶硅的需求主要來自于半導體和太陽能電池，其中，太陽能級多晶硅占需求量的約60%，預計未來5年多晶硅產(chǎn)量將有20%以上的復合增長率。單晶硅是通過多晶硅直拉法拉制而成，單晶硅主要應用在電子行業(yè)中的半導體元件，是電子產(chǎn)業(yè)中最基礎的材料之一，預計增長速度也將保持在兩位數(shù)之上?！笆濉逼陂g多晶硅和單晶硅的快速擴張將大幅增加特種石墨的需求量。

3.2.2 電火花加工對特種石墨的需求穩(wěn)定增長

電火花加工的主要優(yōu)勢在于能適合于難切削材料的加工，工具電極與工件不接觸，兩者間作用力很小，適用于加工特殊及復雜形狀的零件。在電火花加工工藝中，作為陽極的工具電極可以使用銅質材料，也可使用石墨材料。石墨電極與銅電極相比具有比銅輕，密度只有銅的20%；易加工；切削加工不易產(chǎn)生應力及熱變形；熔點在3000℃以上時熱膨脹系數(shù)小。在特種石墨的需求結構中，電火花加工占比中約為15%，是需求量最大的下游之一，2009年電火花加工消耗特種石墨量約為8225噸。電火花加工石墨產(chǎn)品中使用高檔石墨約為25%，使用中低檔石墨約占75%。十一五期間我國機械行業(yè)快速發(fā)展，機床生產(chǎn)、金屬切削和加工工具行業(yè)保持20%以上的平均增長速度，“十二五”期間我國的金屬加工處理和切削工業(yè)的仍能保持快速增長，對特種石墨的需求量將保持12%-15%的年增長幅度上升。3.2.3 核安全加快石墨材料在核電中的應用 日本福島核事故引發(fā)核電危機，核安全成為未來核電發(fā)展的關鍵因素。歐洲一些國家放緩或停止了核電站的建設，德國甚至宣布2020年關閉核電站，我國也在重新審視核電發(fā)展的規(guī)劃。但從長期看，核電依然是發(fā)電效率最高、最有前途的發(fā)電機組，我國大力發(fā)展核電的長期規(guī)劃沒有改變。在核電建設中，核安全是首位。高溫氣冷堆是國際核能界公認的目前安全性最高的新型核反應堆，是未來核電裝置的發(fā)展趨勢。石墨是中子的慢化劑和優(yōu)良的反射劑，其自身的有多優(yōu)良特性確立了它在核工業(yè)領域中關鍵材料之一。在高溫氣冷堆中，炭材料是不可缺少的減速材料、反射材料和結構材料。高溫氣冷堆需要大量的高級石墨材料，可以說沒有核石墨材料就無法建成高溫氣冷堆。在高溫氣冷堆中由于用氦氣作為冷卻劑，用炭素及陶瓷材料作為燃料的包覆材料，用石墨或炭質材料作為減速材料和爐芯結構材料，可以把接近1000℃的高溫氣體導出反應堆外作為能源使用。國際上已經(jīng)建立了多座開發(fā)研究用高溫氣冷堆。此外，核石墨可以用來制作熱結構件，各向同性炭石墨材料用于制作石墨球、堆芯材料、電極等核石墨制品。

按照現(xiàn)有的核電發(fā)展規(guī)劃，我國2020年將建設8600萬千瓦的核電裝機容量，而2010年裝機容量僅有不到1000萬千瓦，意味著未來10年我國核電裝機年復合增長率高達25%。3.2.4 其他需求：模具、連鑄和人造金剛石石墨增長潛力不容忽視

中國用于制造模具和連鑄的石墨數(shù)量較大，石墨模具和連鑄用各類石墨占總需求量約26%。機械工業(yè)中的鑄造行業(yè)大量使用石墨材料作為加壓鑄造、離心鑄造、超硬合金的熱擠壓等加工模具。生產(chǎn)大規(guī)格的純銅、青銅、黃銅等主要采用連鑄的方法，其中對產(chǎn)品質量起著至關重要影響的結晶器就是用等靜壓石墨材料制成的。由于等靜壓石墨在熱傳導、熱穩(wěn)定、自潤滑、抗浸潤及化學惰性等方面具有良好的性能，使之成為制作結晶器不可替代的材料。等靜壓石墨還用于制作金剛石工具和硬質合金的燒結模具，光纖拉絲機的熱場部件(加熱器、保溫筒等)，真空熱處理爐的熱場部件(加熱器、承載框等)，以及精密石墨熱交換器、機械密封部件、活塞環(huán)、軸承、火箭噴嘴等。4.碳纖維十二五新材料規(guī)劃的寵兒 4.1 碳纖維被譽為“新材料之王”

碳纖維是指含碳量在90%以上的無機高分子纖維材料，是目前已大量生產(chǎn)的高性能纖維中具有最高的比強度和最高的比模量的纖維，特別是在2000℃以上的高溫惰性環(huán)境中，碳材料是唯一強度不下降的物質；力學性能優(yōu)異，比重不到鋼的1/4，抗拉強度是鋼的7-9倍，且抗拉彈性、比強度、比模量均顯著優(yōu)于鋼。碳纖維的優(yōu)良特性決定了其應用無處不在，被廣泛應用于飛機制造、風力發(fā)電葉片、海洋鉆探、汽車構件、體育器材、醫(yī)療器械、建筑補強材料等行業(yè)，被譽為21世紀的“新材料之王”。

表：國外PAN基碳纖維原絲生產(chǎn)工藝

研制單位

溶劑

工藝路線

紡絲方法

日本東麗

二甲基亞砜

一步法

濕紡

日本東邦

氯化鋅水溶液

一步法

濕紡

美國NASF

熔紡

日本三菱人造絲

二甲基乙酰胺

二步法

濕紡

二甲基甲酰胺

一步法

濕紡

日本愛克綸

NaSCN

二步法

濕紡

二甲基甲酰胺

二步法

濕紡

英國考特爾茲

NaSCN

一步法

濕紡

日本旭化成二甲基亞砜

二步法

干噴濕紡

根據(jù)基礎原料不同，碳纖維主要分為三類：以聚丙烯腈(PAN)為原料高溫碳化形成的碳纖維為PAN基碳纖維；以瀝青、粘膠纖維為原料高溫碳化形成的碳纖維分別為瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維。其中聚丙烯腈基碳纖維是目前碳纖維發(fā)展的主流，占世界碳纖維市場的80%以上。

碳纖維主要有四種產(chǎn)品形式：纖維、布料、預浸料坯和短切纖維。布料是指由碳纖維制成的織品；預浸料坯是將碳纖維按照一個方向一致排列，并將碳纖維或布料經(jīng)樹脂浸泡使其轉化成片狀；短切纖維指的是短絲。

表：碳纖維的主要用途及應用形態(tài)、種類

種類

用途

有關產(chǎn)業(yè)

絲束

高溫隔熱材料

電子、汽車、飛機、原子能

復合材料CFR

CF增強樹脂(CFRP)密封材料

化學、石油工業(yè)、石油、汽車

功能材料(滑動、導電、耐腐蝕材料等)電子、電工、機械、宇航、飛機、化學

CF增強碳(CFRC)結構材料(重要較高模量的一次、二次結構用才)運動器材、飛機、宇航、電工、醫(yī)療

燒蝕材料

宇航

CF增強金屬(CFRM)摩擦材料

汽車、鐵道、飛機、機械

炭、石墨材料

鋼鐵、電工

CF增強水泥(CFRC)有關電池的基材

電力、汽車

建筑、土木材料

船舶、住宅建設 4.2 日本、美歐大廠壟斷碳纖維供應

雖然碳纖維經(jīng)過幾十年的發(fā)展其生產(chǎn)工藝已經(jīng)成熟，但其技術壁壘極高，目前全球僅少數(shù)國家具備大規(guī)模生產(chǎn)的能力。世界碳纖維主要產(chǎn)能集中在日本、美國、英國、德國、法國、韓國和我國的臺灣省，主要生產(chǎn)商為日本的東麗、東邦人造絲、三菱人造絲三大集團和美國的卓爾泰克、阿克蘇、和德國的SGL公司等。

世界小絲束碳纖維生產(chǎn)基本上被日本碳纖維生產(chǎn)廠家控制，主要是東麗(Toray)集團、東邦(Toho)集團和三菱(Mitsubishi)集團三大碳纖維生產(chǎn)企業(yè)，三者合計占據(jù)了全球小絲碳纖維名義產(chǎn)能的70%以上。大絲束碳纖維生產(chǎn)主要集中在美國、德國和日本，美國卓爾泰克(Zoltek)、德國西格里(SGL Group)和日本東邦(Toho)的大絲束碳纖維產(chǎn)能合計占全球大絲碳纖維名義產(chǎn)能的80%左右。

預計未來五年全球碳纖維產(chǎn)能將繼續(xù)保持增長，其中小絲束碳纖維增速相對較慢，而大絲束碳纖維將快速增長。預計2014年全球碳纖維名義產(chǎn)能將達到11.09萬噸，比2009年大幅增長38%。

4.3 碳纖維的需求快速增長

據(jù)《復合材料市場報告》克利斯.蘭德(Chris Red)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，過去的2005-2010年全球碳纖維需求復合增長率近9%，預測2010-2018年碳纖維需求復合增長率將達到15.12%。AJR咨詢公司托尼.羅伯次(Tony Roberts)預計2010-2018年碳纖維需求復合增長率為13.39%。增長的動力主要來自全球風能市場高速增長、汽車輕量化趨勢對碳纖維的需求量大增，以及航空航天市場穩(wěn)定增長。

預計2014年航空航天對碳纖維的需求1.3萬噸，比2010年增長近80%；預計2018年全球市場對碳纖維需求量約1.6萬噸。其中增長較快的是民用飛機、通用航空領域。表：民用航空業(yè)提高碳纖維需求

宇航工業(yè)

2008年

2009年

2010年

2014年

2018年

比2010年增長

民用飛機

3600

3500

4200

8500

11000

161.90%

軍用飛機

580

500

550

800

900

63.64%

直升飛機

320

350

400

420

470

17.50%

通用航空

1350

1180

1000

1600

2000

100.00%

其他宇航

780

700

1100

1680

1630

48.18%

合計

6630

6230

7250

13000

16000

120.69% 中國大型飛機C919計劃2012年完成詳細設計，2014年實現(xiàn)首飛，2016年完成適航取證并投放市場。如果按照25%的復合材料重量占比測算，每架C919飛機所需復合材料在15噸左右，對應年需求量在2250噸，對碳纖維的需求增量很大。碳纖維在風能發(fā)電行業(yè)中主要用于風機葉片的載荷加強桿中，作為特大風力發(fā)電葉片的主要材料。目前，由于風能發(fā)電的成本相對低廉，全球風機裝機容量的增速迅猛，大容量風機的應用將成為主要趨勢。根據(jù)風電行業(yè)相關標準，2兆瓦以上風電設備必須采用碳纖維材料，隨著國內風電裝置大量建設，大絲束碳纖維需求量將有爆發(fā)式增長；2010年全球風能對碳纖維的需求量約5000噸，2014年將大幅提升至17000噸，2018年預計為35000噸，2010-2018年的需求復合增長率高達27%。

中國2010年累計風電裝機容量約為4183萬千瓦，其中2010年新增風電裝機達1600萬千瓦，占全球新增風電裝機容量的46%。預計到2015年，我國將新建成6000萬千瓦的裝機容量。這需新增12000臺5MW級風力發(fā)電機，約需使用碳纖維36000噸。預計到2020年中國風電裝機有望達到15000萬千瓦，未來十年復合增長率為19%。另外，碳纖維以其高比強度和抗拉彈性等優(yōu)異的力學性能而被應用在高端汽車領域。汽車零部件輕量化、小型化已成為未來汽車工業(yè)發(fā)展的趨勢。資料顯示，汽車自重每減少100公斤，行使100公里可節(jié)約油0.3升。汽汽車工業(yè)中主要應用于發(fā)動機底盤、驅動軸、車身、車門、橫梁、油箱、懸臂梁、鋼板彈簧、減速器、變速器支架等。如果每輛北美的汽車用2.2kg碳纖維，那北美2010年1200萬輛汽車的碳纖維總需求量就高達26.4萬噸，汽車工業(yè)對碳纖維的需求潛力巨大。

其他領域中，碳纖維在建筑工程中的應用也很廣泛，用作土木建筑的補強加固材料、鋼筋替代材料、混凝土增強材料、斜拉懸索橋鋼索代用材料等。我國2010年建筑補強使用碳纖維約380噸，到2012年預計將達到460噸以上。國家對電力需求的不斷增長，要求輸電線路的傳輸容量越來越大，碳纖維復合材料為芯部的新型電纜大量進入市場，將替代傳統(tǒng)的普通鋼芯電纜。僅對國內最大的電纜廠家的調查表明：該廠家已具備年生產(chǎn)8000公里長新型電纜能力，年需碳纖維500～800噸。5.中國炭素行業(yè)的挑戰(zhàn)與機遇

5.1 特種石墨量少質差進口替代不是夢

一是特種石墨市場處于嚴重的供給不足狀態(tài)，國內2010年總產(chǎn)能不足2萬噸，實際產(chǎn)量約為9600噸，而需求量卻超過5萬噸，自給率約為20%。尤其是高質量的等靜壓特種石墨幾乎都要進口，其中約80%來自日本，20%來自歐美。

二是規(guī)格偏低，國內大多廠商生產(chǎn)的等靜壓石墨規(guī)格一般在直徑300-500mm，極少數(shù)達到600-700mm以上規(guī)格的產(chǎn)品，而日本等國已經(jīng)具備了直徑1000mm及以上的能力。三是特種石墨的性能差距，隨著下游領域的發(fā)展，對等靜壓石墨的要求有更高純度、高強度、顆粒更細等特性，尤其是在單晶爐向大規(guī)格化發(fā)展、核電領域以及金剛石加工中對等靜壓石墨的要求更高，而我國目前大多數(shù)企業(yè)尚不具備這個技術能力。

由于技術相對較低，國產(chǎn)特種石墨的價格大幅低于進口石墨，國內產(chǎn)品價格在6-12萬元/噸之間，而進口石墨價格在18-20萬元/噸。巨大的價格空間以及技術的不斷攻克，進口替代未來不是夢。

5.2 碳纖維求索之路仍長新材料規(guī)劃將催速 碳纖維作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的一種重要產(chǎn)品，正受到越來越多人的關注，國內碳纖維生產(chǎn)線建設也異常熱鬧。作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的分支之一頗受關注，行業(yè)成長“動力十足”。據(jù)預測，2010年PAN基碳纖維的全球需求量將達4萬-5萬噸，到2014年將超過7.5萬噸，預計到2018年需求量將達到11萬噸。2010年我國碳纖維需求達1萬噸左右。目前國內碳纖維生產(chǎn)企業(yè)有23家，總產(chǎn)能為4000噸/年，規(guī)模都在千噸以下。而實際產(chǎn)量不足2000噸，自給率不足20%，尤其是高性能的小絲束碳纖維基本依靠進口。

目前國內碳纖維發(fā)展面臨兩個瓶頸，一是原絲技術，二是碳化爐。盡管國內發(fā)展了幾十年，但只能小規(guī)模生產(chǎn)T300的碳纖維，對于高強碳纖維T800、T1000，國內尚無生產(chǎn)能力，是國內欠缺高性能原絲與先進的碳化爐，而這些發(fā)達國家對我國實行技術封鎖，一直難有突破。由于面臨較高的技術壁壘，我國高性能碳纖維發(fā)展仍需攻關。在碳纖維應用方面，發(fā)達國家碳纖維應用比例分別是工業(yè)應用49%、航空航天19%、體育休閑32%；而我國是體育休閑占比最高達65%左右，工業(yè)應用約為31%，航空航天僅4%左右。6.重點公司

6.1 中鋼吉炭(000928)——碳纖維發(fā)威

公司是國內最大的綜合性炭素制品生產(chǎn)企業(yè)之一，主要有石墨電極、石墨陽極、炭塊、特種炭制品、炭纖維制品等，目前石墨電極總產(chǎn)能11萬噸/年。目前普通、高功率、超高功率石墨電極的比重已調整到2：4：4，公司計劃未來再進一步擴大到0.5：4：5.5。

公司全資子公司神舟碳纖維公司是國防科工委唯一一家定制生產(chǎn)軍用碳纖維的企業(yè)，每年提供約10噸左右碳纖維，毛利率在30%左右。另外，公司持有30%股權江城碳纖維。一期500t預計在2011年9月底投產(chǎn)；二期1500t。江城碳纖維公司生產(chǎn)的民用碳纖維主要是6K和12K的品種。

大股東中鋼集團是國國資委直屬的大型企業(yè)，下屬仍有大量的炭素資產(chǎn)，未來有注入上市的可能性。四川炭素，產(chǎn)品主要是電極接頭，也有一些電極本體，產(chǎn)能3-4萬噸。上海新型石墨(浙江)生產(chǎn)特種石墨。鞍山熱能院有8萬噸煤系針狀焦產(chǎn)能。江城碳纖維70%的股權。此外，公司所在地吉林省吉林市是科技部認定的唯一一個碳纖維產(chǎn)業(yè)化基地，這標志著吉林的碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略層面，成為中國發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)的重點基地。6.2 博云新材(002297)——C/C王者

公司產(chǎn)品飛機剎車副、航天用炭/炭復合材料、汽車剎車片、高性能模具，都處于國際領先水平：公司依托中南大學，在國內粉末冶金復合材料領域形成了基礎研究—應用研究—產(chǎn)業(yè)化的鏈條，能在短時間內將行業(yè)內最新的先進技術應用于規(guī)模生產(chǎn)中。

環(huán)保型高性能汽車剎車片技術改造工程將于年底完工，產(chǎn)能將達到2500萬片。產(chǎn)能的釋放將為公司帶來積極的影響，消除公司汽車剎車片產(chǎn)能日益不足的問題，得以實現(xiàn)更好的經(jīng)濟效益，符合公司發(fā)展戰(zhàn)略。

公司飛機剎車副產(chǎn)品國內市場份額第一，毛利率高，其產(chǎn)品憑借高性能、相對優(yōu)惠的價格，正在逐漸替代國外同類產(chǎn)品。

公司與霍尼韋爾聯(lián)合競標取得中國商飛C919大型客機機輪、輪胎和剎車系統(tǒng)獨家供應商資格，雙方組建合資公司共同實施該項目。公司擬采取非公開發(fā)行募集5億元人民幣，用于投資公司與霍尼韋爾爾合資飛機機輪剎車系統(tǒng)項目、長沙鑫航飛機機輪項目等。公司意在提高在飛機機輪剎車系統(tǒng)及其配件的研發(fā)、設計、生產(chǎn)能力和延伸公司航空產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈。(公子戰(zhàn)）

第五篇：石墨烯前景

2013年1月，歐盟委員會將石墨烯列為“未來新興技術旗艦項目”之一；

十二五規(guī)劃

石墨烯是新材料中最為“時髦”的一員。它具有超硬、最薄、負電子的特征，有很強的韌性、導電性以及導熱性。這使其能夠廣泛應用于電子、航天、光學、儲能、生物醫(yī)學等眾多領域，擁有巨大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間。

因此，石墨烯在2004年被發(fā)現(xiàn)后就迅速引發(fā)全球范圍內的研究熱。近年來我國在石墨烯研發(fā)應用方面的研究不斷加強，各地政府和有關機構加大力度扶持和推動石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2013年6月，內蒙古石墨烯材料研究院正式成立。這是我國首個與石墨烯材料相關的綜合性研究機構和技術開發(fā)中心。

2013年7月13日，在中國產(chǎn)學研合作促進會的支持下，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟正式成立。該聯(lián)盟已向有關部門上報了無錫、青島、寧波、深圳四個地方，作為石墨烯產(chǎn)業(yè)研發(fā)示范基地。江蘇省、山東省等省級石墨烯聯(lián)盟已于2013年陸續(xù)成立。

2013年12月18日，無錫市發(fā)布《無錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》，規(guī)劃建立無錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范區(qū)和無錫市石墨烯技術及應用研發(fā)中心、江蘇省石墨烯質量監(jiān)督檢驗中心。力爭把無錫市打造成國家級石墨烯產(chǎn)業(yè)應用示范基地和具有國際競爭力的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范區(qū)。

2013年12月20日，寧波年產(chǎn)300噸石墨烯規(guī)模生產(chǎn)線正式落成投產(chǎn)。

與此同時，上海浦東新區(qū)也正籌備建立臨港石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū)，并力爭國家石墨烯檢驗監(jiān)測中心落戶浦東。

石墨烯產(chǎn)業(yè)遍地開花。據(jù)記者了解，目前，無錫市已設立2億元專項資金，通過補貼、配套、獎勵、跟進投資、股權投資等方式，進一步扶持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展；寧波為了扶持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也拿出了千萬元以上的扶持資金。業(yè)內人士表示，作為一種理想的替代型材料，石墨烯一旦實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化其產(chǎn)值至少在萬億元以上。

推進產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化