本發明屬于石墨材料領域，特別是涉及一種高密度、高強度炭石墨密封材料及其生產工藝。
背景技術：
為保證密封裝置具有長久使用壽命和良好的密封性，要求密封材料具有氣密性好、摩擦系數小、耐磨性強、耐腐蝕、有自潤滑性、機械強度高、良好的耐熱性和導熱性，及易成型加工等性能。而石墨材料可在-200℃～2000℃溫度范圍內，腐蝕介質中和很高的滑動速度下，不用添加潤滑劑能正常工作，特別適合在無給油裝置、潤滑劑難以使用的腐蝕性環境和高低溫環境中作為密封材料。各向同性石墨材料是二十世紀60年代發展起來的一種新型石墨材料，它是炭石墨材料中綜合性能最佳的材料，相比于其他石墨材料，它的生產工藝在原料制備、成型工藝、成型設備方面均有所不同。各向同性石墨的結構非常均勻致密，密度大、開孔率極低、抗壓強度和彎曲強度高，在材料研制方面德國、日本、英國、俄羅斯、烏克蘭等國家處于領先地位。
隨著應用領域的不斷擴展，對石墨密封材料的要求也不斷提升，高強度、高密度、高純度、耐腐蝕、耐高溫、細顆粒結構等是未來的發展方向。為此，針對原料種類、粒度、組成以及生產制造工藝等諸方面進行改進、研究和探索，以完善和增強石墨密封材料性能，開發出新產品。
技術實現要素：
本發明的目的在于：在現有技術的基礎上，提供一種高密度、高強度炭石墨密封材料及生產工藝。
為實現上述目的，本發明的技術方案為：選擇復合原料，改善焦粉粒度骨料，提高石墨材料的性能。
本發明的技術路線為：一種高性能密封材料及其生產工藝，涉及原料、原料預處理、熱加工和石墨密封材料。所述原料是由改性焦粉、石墨粉和瀝青按照36~50 : 12.5~36 : 28~37.5的重量比組成，改性焦粉是由延遲石油焦粉或延遲瀝青焦粉和煤焦油按照80:20的重量比組成，改性焦粉的平均粒度為5~20μm，石墨粉是人造石墨、微晶石墨或鱗片石墨中的一種或兩種以上，平均粒度5~20μm，瀝青是軟化點在95-125℃的熔化煤瀝青或煤瀝青粉。
進一步地，延遲石油焦粉的平均粒度為90~250μm，延遲瀝青焦粉的平均粒度為90~250μm，煤焦油為高溫煉焦時從煤氣中冷凝所得。
所述的，原料預處理是指原料中的改性焦粉是由普通焦粉經過特殊加工處理后才得到的，具體處理工藝為：
1.延遲石油焦粉或延遲瀝青焦粉和煤焦油，按80:20的重量比在150℃下混捏20~50分鐘；
2. 冷卻后破碎成250～500μm顆粒；
3. 采用模壓或等靜壓成型；
4. 成型坯料在1250℃焙燒；
5. 破碎磨粉,得到平均粒度為5~20μm改性焦粉。
所述的，熱加工包括：（1）改性焦粉、石墨粉、瀝青在160～200℃進行混捏；（2）磨粉、壓制；（3）一次焙燒或一次石墨化處理。
采用本發明技術制得的炭石墨密封材料，其體積密度為1.68～1.78g/cm3，抗折強度是65～85MPa，抗壓強度為180～250MPa，肖氏硬度65~90。
由于采用了上述方案，本發明的有益效果在于：提高了碳密封材料的密度和強度，原料二次成焦的成本有所降低，生產工藝精簡強化、生產周期縮短，能耗降低。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。
實施例1：高密度高強度密封材料
（1）焦粉的特殊處理
將延遲石油焦粉（平均粒度90～250μm）和煤焦油按照80:20的比例加入容器中，在150℃下攪拌混捏45分鐘，冷卻，然后破碎成250～300μm顆粒，采用冷等靜壓成型。成型坯料在1250℃下焙燒350小時，焙燒后破碎、研磨成5-10μm的焦粉，得處理焦粉。
（2）制備材料
原料及占比：處理焦粉：微晶石墨：煤瀝青粉=40:30:30
將經特殊處理的焦粉、微晶石墨（5-10μm）及煤瀝青粉三種組分按照配比要求，在160～200℃下進行混捏，混捏后的混料按照常規工藝進行磨粉、壓制，在950~1150℃溫度下，進行360~420小時的焙燒熱加工處理。
（3）檢測
結果：
體積密度1.72g/cm3
抗折強度 81MPa
抗壓強度為215MPa
肖氏硬度85
肖氏硬度試驗方法按照《電炭制品物理化學試驗方法 第4部分：肖氏硬度》（JB/T 8133.4-2013）規定進行；
抗折強度試驗方法按照《電炭制品物理化學試驗方法 第7部分：抗折強度》（JB/T 8133.7-2013）規定進行；
抗壓強度試驗方法按照《電炭制品物理化學試驗方法 第8部分：抗壓強度》（JB/T 8133.8-2013）規定進行；
體積密度試驗方法按照《電炭制品物理化學試驗方法 第14部分：體積密度》（JB/T 8133.14-2013）規定進行。
實施例2：高密度高強度密封材料
（1）焦粉的特殊處理
將延遲石油焦粉（平均粒度90～250μm）和煤焦油按照80:20的比例加入容器中，在120～140℃下攪拌混捏30分鐘，冷卻，然后破碎成320～400μm顆粒，采用模壓成型。成型坯料在1250℃下焙燒280小時，焙燒后破碎、研磨成5-10μm的焦粉，得處理焦粉。
（2）制備材料
原料及占比： 處理焦粉:人造石墨：熔化煤瀝青=55:20:25
將經特殊處理的焦粉、人造石墨（5-10μm）及熔化煤瀝青三種
組分按照配比要求，在180～200℃下進行混捏，混捏后的混料按照常規工藝進行磨粉、壓制，在1100~1150℃溫度下，焙燒 380～400小時，制得材料。
（3）檢測結果：
體積密度1.76g/cm3
抗折強度 76MPa
抗壓強度為195MPa
肖氏硬度79
肖氏硬度試驗方法按照《電炭制品物理化學試驗方法 第4部分：肖氏硬度》（JB/T 8133.4-2013）規定進行；
抗折強度試驗方法按照《電炭制品物理化學試驗方法 第7部分：抗折強度》（JB/T 8133.7-2013）規定進行；
抗壓強度試驗方法按照《電炭制品物理化學試驗方法 第8部分：抗壓強度》（JB/T 8133.8-2013）規定進行；
體積密度試驗方法按照《電炭制品物理化學試驗方法 第14部分：體積密度》（JB/T 8133.14-2013）規定進行。