碳石墨材料的特性及其在單晶矽和多晶矽工業上的應用
碳石墨材料的特性及其在單晶矽和多晶矽工業(ye) 上的應用
1.概述
1.1兩(liang) 大類別的石墨
本報告，是在圍繞半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 用（即電子工程用）登录雷竞技app页面的品種、生產(chan) 製造過程、產(chan) 品性能、生產(chan) 廠家、具體(ti) 應用領域情況、市場規模及發展趨勢等方麵做的行業(ye) 調研的基礎上編寫(xie) 的。
石墨（graphite）材料的來源分為(wei) 天然石墨和人造石墨兩(liang) 類。盡管天然石墨優(you) 異的理化性能使之在各個(ge) 科技工程領域受到重視和廣泛的應用，但是天然石墨的粉體(ti) 形態使其應用受到了很大限製，因此發展出人造石墨，成為(wei) 一項具有廣闊市場前景的重要任務。本報告所涉及、調研的半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 用登录雷竞技app页面，主要就是由人造石墨材料作為(wei) 原料製出的。
天然石墨最常見於(yu) 變質岩中，是有機碳物質變質形成的，煤層經熱變質也可形成石墨。有些火成岩中也可出現少量石墨。天然石墨外形一般為(wei) 鱗片狀或顆粒狀的粉體(ti) 。自然界中純淨的石墨是沒有的。它往往含有Si02、Al203、Fe0、CaO、P2O5、Cu0等雜質。這些雜質常以石英、黃鐵礦、碳酸鹽等礦物形式出現。此外，還有水、瀝青、CO2、H2、CH4、N2等氣體(ti) 部分。
天然石墨的結晶形態不同的石墨礦物，具有不同的工業(ye) 價(jia) 值和用途。可將工業(ye) 應用的天然石墨根據結晶形態不同分為(wei) 三類，即致密結晶狀石墨、鱗片石墨、隱晶質石墨。
我國具有豐(feng) 富的天然石墨資源，特別是晶質的鱗片石墨，儲(chu) 量、產(chan) 量以及國際貿易量均居世界首位，堪稱石墨大國。世界已探明的晶質石墨儲(chu) 量2.3億(yi) t，我國占有1.7億(yi) t，世界遠景儲(chu) 量7億(yi) t,我國為(wei) 4億(yi) t。
目前產(chan) 業(ye) 界內(nei) 大量使用的成形石墨都是人造石墨（Synthetic Graphite，日文：“人造黑鉛”）材料。人造石墨是其石油焦、煤類、硬瀝青焦等為(wei) 主要原料，經過3000℃左右高溫石墨化，再添加特種添加劑製成製作登录雷竞技app页面的原材料。因天然石墨的粉體(ti) 形態使其應用受到很大限製，因此發展出人造登录雷竞技app页面及相關(guan) 產(chan) 業(ye) 成為(wei) 今後重要方麵。
1.2石墨在工業(ye) 領域的廣泛應用
石墨有廣闊的應用市場，它在許多工業(ye) 領域中得到應用。
碳-石墨的應用領域例：鋼鐵工業(ye) 、有色金屬工業(ye) 、高溫技術、汽車工業(ye) 、賽車/賽艇用品、體(ti) 育裝備、工業(ye) 織物、航天航空、衛星技術、防禦技術、海事技術、能源工業(ye) 、太陽能技術、發電技術、核技術、化學工業(ye) 、環境保護、製藥技術、化肥工業(ye) 、機械工程、工藝設備、密封技術、工具製造、塑料、玻璃陶瓷、造紙、建築技術、家用電器、電子工業(ye) 、半導體(ti) 技術、電工技術、醫用工業(ye) 、測量和試驗工業(ye) 。
碳-石墨的應用產(chan) 品例：石墨電極、陰極塊、爐襯、碳電極、電子半導體(ti) 用碳石墨、工業(ye) 用碳石墨、高溫用碳石墨、汽車機械用碳石墨、電工用石墨、防腐工藝技術、碳纖維、刹車片、工業(ye) 複合材料、航空航天複合材料、燃料電池組件、天然膨脹石墨。
高科技產(chan) 業(ye) 發展為(wei) 高附加值的優(you) 質高純石墨產(chan) 品帶來了市場發展的機遇。石墨材料在高速、耐磨、防腐、節能、超小型等高科技應用領域中又有了新的應用。有關(guan) 統計資料預測，目前我國每年還大量的進口氟化石墨、高分子石墨複合材料、高分子石墨複合材料中添加劑石墨微粉（如著色劑、強化劑、導電劑）、導電用石墨、潤滑脂等。特別是半導體(ti) 材料的發展、新能源（如太陽電池）的發展都在製造過程中需求登录雷竞技app页面。目前在電子工程用的許多登录雷竞技app页面還需要大量的依靠國外供應。這些市場的需求，導致石墨近年來進口大幅的增加。這無疑是石墨工業(ye) 經濟發展的良機，也是石墨企業(ye) 開拓新市場的重大機遇。
目前在電子產(chan) 品應用市場中，需求呼聲最高的一類登录雷竞技app页面是具有高強度、高密度、高純度（含碳量在99.99%以上）的登录雷竞技app页面（簡稱為(wei) “三高石墨”）。三高石墨屬於(yu) “特種石墨”，它很大部分的產(chan) 品是人造碳-石墨為(wei) 原料而製成的，其工藝方法很大部分采用等靜壓工藝法，生產(chan) 出的產(chan) 品為(wei) 各向同性石墨。例如，應用於(yu) 半導體(ti) 生產(chan) 的直拉單晶矽爐熱場中的特種石墨，就是絕大多數多采用高純細顆粒的等靜壓各向同性石墨製成的。
1.3石墨在半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 領域的應用
1.3.1應用市場發展擴大的過程
半導體(ti) 的發展與(yu) 石墨材料在半導體(ti) 工業(ye) 中的應用是分不開的。在半導體(ti) 工業(ye) 中，直拉單晶爐的加熱係統大量采用高純石墨材料。還在半導體(ti) 矽片加工（包括區熔、外延、外形加工等）中作為(wei) 輔助工具、部件；在半導體(ti) 矽片用多晶矽材料的生產(chan) 中為(wei) 輔助工具、部件。電子工程用登录雷竞技app页面，首先是實現在半導體(ti) 工業(ye) 中得到應用。進入21世紀，光伏產(chan) 業(ye) 得到了迅速的發展，太陽能電池用多晶矽錠材料在產(chan) 量與(yu) 市場上都出現了突飛猛進的增大，這也給登录雷竞技app页面在光伏產(chan) 業(ye) 領域提供了一個(ge) 發展前景廣闊的新市場。太陽能電池矽片所需要的重要原材料鑄錠多晶矽，在其生產(chan) 裝置鑄錠爐中開始大量的采用高純、優(you) 質的石墨材料。
1.3.2登录雷竞技app页面的半導體(ti) 應用市場概況
直拉單晶爐內(nei) 使用的石墨部件是一類易耗件，它由各種高純石墨加工而成。例如其中的石墨坩堝及其他石墨部件采用了高純細顆粒結構石墨；石墨加熱器采用了高純各向同性石墨；石墨保溫罩和石墨蓋板采用高純中顆粒結構的石墨。
1.3.3登录雷竞技app页面的太陽電池應用市場概況
在生產(chan) 鑄錠多晶矽設備上，多個(ge) 組件是需要石墨材料。特別是鑄錠爐加熱器中使用的加熱材料----高純石墨，以及所用的隔熱材料---高純碳氈隔熱材料，都是目前鑄錠多晶矽設備重要的、必不可少的配套材料。
由於(yu) 鑄錠爐加熱器的加熱溫度很高（超過1600℃），它的加熱材料又要求不能與(yu) 矽料反應、不對矽料造成汙染，可長期在真空及惰性氣氛中使用。符合使用條件可供選擇的加熱器有金屬鎢、鉬和非金屬石墨等。由於(yu) 鎢、鉬價(jia) 格昂貴，加工困難，而石墨來源廣泛，可加工成各種形狀。另外，石墨具有熱慣性小、可以快速加熱，耐高溫、耐熱衝(chong) 擊性好，輻射麵積大、加熱效率高、且基本性能穩定等特點。正因為(wei) 如此，石墨材料已成為(wei) 了鑄錠爐加熱器中首選的加熱材料。鑄錠爐加熱器對於(yu) 隔熱材料有著嚴(yan) 格的要求。它必須是耐高溫、密度低、導熱小、蓄熱量少、隔熱效果好、放氣量少、重量輕、膨脹係數小的材料。因此在眾(zhong) 多的耐火保溫材料中以高純碳氈最為(wei) 理想。
上述所舉(ju) 例的兩(liang) 類在半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 領域應用的登录雷竞技app页面，幾年前還是主要是由國外全部進口（或者是由我國內(nei) 地的外資企業(ye) 提供）。但由於(yu) 我國石墨行業(ye) 、半導體(ti) 材料行業(ye) 、電子工業(ye) 設備行業(ye) 的共同努力，我國自行生產(chan) 的這兩(liang) 類石墨配套無論在製造技術上，還是在應用技術上都取得了巨大的進步，市場的格局也得到了很大的改變。這也給我國石墨行業(ye) 在此方麵開拓新市場提供了新機遇。但同時也需要看到，在我國大規格、高純各向同性石墨的市場在迅速增大的同時，我國在此方麵的製造技術仍有不適應的方麵，技術仍與(yu) 國外先進國家有很大的差距。登录雷竞技app页面作為(wei) 微電子、光伏產(chan) 業(ye) 的重要基礎裝備材料，需要我國國內(nei) 不斷在技術獲得進步，與(yu) 半導體(ti) 行業(ye) 、光伏電池用矽材料製造行業(ye) 加強合作，進一步投資發展為(wei) 其配套的高檔登录雷竞技app页面，是一件勢在必行的重要工作。
1.3.4碳-碳纖維複合材料在半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 領域的應用
登录雷竞技app页面在半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 領域應用就使用碳石墨類材料的類型來講，有關(guan) 業(ye) 界專(zhuan) 家認為(wei) ，可以將它所用類型分為(wei) 三類，或說是三個(ge) 發展的階段。第一類型為(wei) 模壓（或擠壓、或振動）成型工藝法的登录雷竞技app页面。這類登录雷竞技app页面在半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 領域應用的碳石墨材料產(chan) 品群中，現在占有很小的一部分。第二類型為(wei) 等靜壓成型工藝法的各向同性高純登录雷竞技app页面。在目前的半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 領域中它得到最廣泛的應用。它占世界整個(ge) 半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 領域應用的登录雷竞技app页面量的約有80%以上。第三類型為(wei) 碳-碳纖維複合材料。這是一類在半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 領域應用中替代石墨材料的更新型的材料及製品。
采用碳-碳纖維複合材料可以看作在半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 領域中作為(wei) 加熱器、隔熱材料等上應用的第三階段，也是一個(ge) 更高的技術發展階段。但是並不講目前使用的各向同性高純登录雷竞技app页面就在以後被淘汰、全部被碳-碳纖維複合材料所替代。有關(guan) 業(ye) 界專(zhuan) 家認為(wei) ，今後在半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 領域中應用的兩(liang) 類材料及製品誰也不能替代誰。預測在一、二十年以後，會(hui) 發展成“各占半壁江山”的市場格局。
碳-碳複合材料是炭纖維增強炭基體(ti) 複合材料。它具有質量輕、耐燒蝕性好、抗熱衝(chong) 擊性好、損傷(shang) 容限高、高溫強度高、可設計性強等突出特點，因此，它在航天、航空、原子能等許多領域有較廣泛的應用。且複合材料可以通過選擇纖維的種類、結構、數量和基體(ti) 前驅體(ti) 以及工藝條件來製備符合特定用途所要求的性能和形狀，因此其應用範圍越來越廣泛，也越來越受到人們(men) 的重視。碳-碳複合材料強度遠遠大於(yu) 石墨的，其尺寸穩定性好、耐衝(chong) 擊、抗熱震性能好，其綜合機械性能優(you) 於(yu) 石墨。該材料可以通過純化處理，使金屬雜質含量可控製在5ppm以下。
用作半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 用碳-碳複合材料熱場產(chan) 品，與(yu) 傳(chuan) 統石墨產(chan) 品比較，具有以下突出優(you) 點：﹙1﹚可以大幅度延長產(chan) 品使用壽命，減少更換部件的次數，從(cong) 而提高設備的利用率，減少維修成本；﹙2﹚與(yu) 傳(chuan) 統石墨產(chan) 品相比，可以做得更薄，從(cong) 而可以利用現有設備生產(chan) 尺寸更長、更大直徑的產(chan) 品，可節約大量新設備投資費用，也使得其溫度場更均勻；﹙3﹚由於(yu) 其抗熱震性好，在反複高溫熱振條件下不易產(chan) 生裂紋，從(cong) 而避免了溫度場的變化；﹙4﹚在拉製大直徑的產(chan) 品時，傳(chuan) 統石墨熱場產(chan) 品成型困難，而由於(yu) 碳-碳複合材料具有優(you) 異的性能，目前國外拉製大直徑的產(chan) 品時，較多地采用了碳-碳複合材料熱場產(chan) 品；﹙5﹚在直拉單晶爐采用碳-碳複合材料作為(wei) 隔熱﹙熱屏﹚，由於(yu) 它的保溫效果好，可比采用石墨材料節約一定的能耗﹙有的研究成果提出可節省20%電能﹚。
根據中國電子材料行業(ye) 協會(hui) 的調研，盡管世界及我國在碳-碳複合材料替代在半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 用登录雷竞技app页面上取得不小的進展，但它普遍還存在著如下的問題：﹙1﹚製造成本目前還很高﹙一般是登录雷竞技app页面的一倍，甚至更高些﹚。﹙2﹚碳-碳纖維複合材料在製造中生產(chan) 周期長，實現大批量生產(chan) 速度低下。﹙3﹚就國內(nei) 的碳-碳纖維複合材料產(chan) 品製造講，國內(nei) 的碳纖維材料仍基本不能生產(chan) ，需靠國外進口。﹙4﹚由於(yu) 製造半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 用碳-碳纖維複合材料研發、生產(chan) 的曆史還很短，在工藝上的成熟程度不夠，因此某些項性能上仍有待提高。
本調研報告，未包括半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 用碳-碳複合材料部分，又因它的發展，對今後的半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 用登录雷竞技app页面今後市場走勢是有一定影響的，為(wei) 此在報告本節內(nei) ，加入此方麵的內(nei) 容闡述。
2.半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 用登录雷竞技app页面概述
2.1石墨的結構特性
碳﹙C﹚元素有三種異構體(ti) ：一種是無定形碳，如木炭、焦炭、炭黑等；另兩(liang) 種是結晶形碳，即石墨和金剛石。無定形碳經高溫處理可轉化為(wei) 石墨。石墨在催化劑作用和高壓、高溫條件下又可轉化為(wei) 金剛石。這也是人造石墨和人造金剛石的生產(chan) 方法。
碳元素的三種異構體(ti) ，其原子的空間排列各不相同。石墨屬六方晶係，各層麵由六角形環構成，層麵與(yu) 層麵平行，呈有序的重疊晶體(ti) 結構；金剛石屬立方晶係的四麵體(ti) 結構；而無定形碳雖有微晶，但沒有像石墨那樣的有序排列。
石墨﹙graphite﹚是碳質元素結晶礦物，它的結晶格架為(wei) 六邊形層狀結構。每一網層間的距離為(wei) 0.3354nm。
石墨晶體(ti) 呈一種層狀點陣，由許多碳原子，碳原子為(wei) sp2雜化態，它們(men) 互相平行重疊而成。最常見的石墨晶體(ti) 多屬於(yu) 六方晶係。晶體(ti) 結構具有明顯的各向異性。
2.2石墨的主要物理特性
表2-1 石墨的主要物理特性分子量
項目 主要物理特性
外觀 色澤黑灰色，質軟，具有金屬光澤。
英文名稱 Graphite
分子式 C
分子量 12.01
CAS登錄號 7782-42-5
EINECS登錄號 231-955-3
莫氏硬度為(wei) 1～2
比重 1．9～2.3
容重 一般為(wei) 1.5～1.8
溶點﹙真空下﹚ 在3000℃時才開始軟化的趨向溶融狀態
比表麵積 集中在1-20m2/g範圍
石墨質軟，呈黑灰色，有金屬光澤，有油膩感，可汙染紙張。
石墨硬度為(wei) 1～2，沿垂直方向隨雜質的增加其硬度可增至3～5。比重為(wei) 1.9～2.3。比表麵積範圍集中在1-20m2/g﹙由北京金埃譜科技生產(chan) 的全自動F-Sorb2400比表麵積儀(yi) BET方法測試﹚。在隔絕氧氣條件下，其熔點在3000℃以上，是最耐溫的礦物之一。
石墨具有良好的導電、導熱、抗腐蝕、耐輻射、耐高低溫等特性，具有良好的潤滑性，性脆，強度較低。
2.3半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 用登录雷竞技app页面的主要原料來源
半導體(ti) 工業(ye) 用登录雷竞技app页面絕大多數采用人造石墨作為(wei) 原料製成。製造人造石墨有兩(liang) 類原材料。一類是石油焦，另一類是煤瀝青。石油焦製出的登录雷竞技app页面，具有石墨化高、電阻小、表麵潤滑度高的特點。煤瀝青製出的登录雷竞技app页面，在機械強度上較高。作為(wei) 人造石墨的主要原材料是煆燒後石油焦材料。石油焦的煆燒起到了進一步去除雜質、降低水分、揮發份的目的。
半導體(ti) 工業(ye) 用登录雷竞技app页面有較低灰分、高純的性能要求，因此在石油焦原料選擇上首先要選用含雜質元素很少的煆燒後石油焦品種。其中，石油焦中的針狀焦品種較為(wei) 理想。
隨著國產(chan) 原油逐漸重質化、重質燃料油市場的縮小以及環保對汽油、柴油質量要求的提高，焦化已成為(wei) 重要的渣油加工手段，越來越多的石油焦投放到市場。全球石油焦的消費量隨著原油生產(chan) 和消費的增長而逐年增長。
2001年～2005年世界石油焦的產(chan) 量年均增速為(wei) 2%，世界石油焦供應增速減緩。美國是石油焦主要生產(chan) 大國，其產(chan) 量占世界總產(chan) 量的61%；加拿大的石油焦世界占有率約為(wei) 8%；南美石油焦主要生產(chan) 地為(wei) 巴西、阿根廷、委內(nei) 瑞拉等國家，產(chan) 品以電極焦為(wei) 主，大部分供應美國市場；歐洲的石油焦基本自給自足；亞(ya) 洲﹙不包括中國大陸﹚石油焦產(chan) 量占世界總量6%，主要產(chan) 地是科威特、印尼、中國台灣和日本等國家和地區。我國石油焦生產(chan) 自20世紀90年代以來得到飛速發展，目前產(chan) 量占世界總產(chan) 量的10%。美國、俄羅斯、中東(dong) 和東(dong) 歐國家的石油焦均屬於(yu) 高含硫焦。
目前，國內(nei) 石油焦生產(chan) 企業(ye) 共有30多家，多數是中國石油、中國石化兩(liang) 大集團的下屬企業(ye) ，少數為(wei) 地方小焦化企業(ye) 。長期以來，除個(ge) 別煉油廠外，我國加工的原油硫含量普遍偏低，所以國內(nei) 市場上石油焦產(chan) 品以中、低含硫石油焦為(wei) 主。隨著我國煉油行業(ye) 加工進口中東(dong) 等地區高含硫原油數量的增加，國內(nei) 高含硫石油焦產(chan) 量增加較快，目前約占石油焦總產(chan) 量的20%。
目前，世界石油焦消費市場的結構為(wei) ：煉鋼、電解鋁占46%，燃料占31%，電石占14%，原料占9%。
根據石油焦結構和外觀，石油焦產(chan) 品可分為(wei) 針狀焦、海綿焦、彈丸焦和粉焦
四種：
（1）針狀焦，具有明顯的針狀結構和纖維紋理，主要用作煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極。由於(yu) 針狀焦在硫含量、灰分、揮發分和真密度等方麵有嚴(yan) 格質量指標要求，所以對針狀焦的生產(chan) 工藝和原料都有特殊的要求。
（2）海綿焦，化學反應性高，雜質含量低，主要用於(yu) 煉鋁工業(ye) 及碳素行業(ye) 。
（3）彈丸焦或球狀焦：形狀呈圓球形，直徑0.6-30mm，一般是由高硫、高瀝青質渣油生產(chan) ，隻能用作發電、水泥等工業(ye) 燃料。
（4）粉焦：經流態化焦化工藝生產(chan) ，其顆粒細﹙直徑0.1-0.4mm﹚，揮發分高，熱脹係數高，不能直接用於(yu) 電極製備和碳素行業(ye) 。
根據硫含量的不同，石油焦可分為(wei) 高硫焦﹙硫含量3%以上﹚和低硫焦﹙硫含量3%以下﹚。高品質的低硫焦的硫含量小於(yu) 0.5%。
半導體(ti) 工業(ye) 用登录雷竞技app页面有較低灰分、高純的性能要求，因此在石油焦原料選擇上首先要選用含雜質元素很少的石油焦品種。其中，石油焦中的針狀焦品種較為(wei) 理想。
2.4半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 用登录雷竞技app页面的主要特性
半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 用登录雷竞技app页面的主要特性如下：
（1） 密度
石墨單晶的理論密度是2.26g/cm3，通常人造石墨的密度都在1.5-1.9g/cm3之間，固體(ti) 的熱解碳的密度可達2.1g/cm3，純石墨的密度值是其質量除以體(ti) 積 ﹙含所有的氣孔﹚所得的商。
（2） 機械強度
人造石墨不同於(yu) 其它大部分的材料，它的抗張、抗折和抗壓強度會(hui) 隨著溫度的升高而增大，當達到2200K之後，其強度會(hui) 下降。在2200K時，石墨的強度值較室溫時高一倍。
一般用於(yu) 半導體(ti) 、光伏工業(ye) 的石墨材料的抗壓強度達到90-150Mpa；抗折強度為(wei) 40-65Mpa。
（3） 導電性
同其他金屬不同，石墨的電阻溫度係數是負數。石墨的導電性好。接近絕對零，隻擁有少數自由電子，本身可充當絕緣體(ti) ，隨著溫度的上升，其導電性會(hui) 增加。石墨的導電性較許多金屬要高，且隨著溫度的增加其數值下降。石墨的導熱性隨著其石墨化程度的不同而有所不同。
（4） 熱膨脹性
石墨的熱膨脹係數以3×10-6K-1級排列，即隻相當於(yu) 鐵的1/4。不同牌號的石墨其熱膨脹係數值會(hui) 有所變化，也同石墨材料的各向異性及溫度有關(guan) 。
（5） 比熱
石墨的比熱在500K-1500K溫度範圍內(nei) 變化較大，它隨著溫度的增高，也有較大的增高。而不同牌號的石墨，其比熱變化很小。
（6）耐溫性
石墨不會(hui) 熔化，但在3900K溫度時能耐溫至750K。石墨有非常好的抗熱衝(chong) 擊性能，因此急速地加熱或冷卻，石墨都不會(hui) 有問題。
﹙7﹚可加工性
石墨容易加工，其邊緣強度和耐磨性好。結構複雜、公差嚴(yan) 格的部件都可以通過精加工獲得。石墨具有很好的耐浸潤性，它不會(hui) 被熔化的玻璃或大部分金屬浸潤。
3.半導體(ti) 、光伏產(chan) 業(ye) 用登录雷竞技app页面的生產(chan) 技術情況
3.1登录雷竞技app页面的等靜壓成型生產(chan) 技術
3.1.1等靜壓成型的主要設備
世界上最早的一台等靜壓機是由瑞典於(yu) 1939年研製成功的。目前仍是等靜壓機出口國。我國最早使用的冷、熱等靜壓機，也是從(cong) 該國引進的。等靜壓機最早使用在粉末冶金﹙包括硬質合金﹚和陶瓷工業(ye) 上，後來為(wei) 炭石墨材料行業(ye) 所采用。
等靜壓成型設備主要由彈性模具、高壓容器、框架和液壓係統組成。彈性模具一般用橡膠或樹脂合成材料製作，物料顆粒大小和形狀對彈性模具壽命有較大影響，模具設計是液等靜壓成型的關(guan) 鍵技術問題，彈性模具與(yu) 製品的尺寸和均質有密切關(guan) 係。高壓容器多數是用高強度合金鋼直接鑄造後經機床加工而成的厚辟金屬筒體(ti) ，其強度足以抵抗強大的液體(ti) 壓力，筒體(ti) 結構也有多數形式，如雙層組合筒體(ti) 、預應力鋼絲(si) 繞加固筒體(ti) 等。液壓係統由低壓泵、高壓泵和增壓器及各種閥門組成，開始由流量較大的低壓泵供油，達到一定壓力後由高壓泵供油，並由增壓器進一步增加高壓容器內(nei) 的液體(ti) 壓力。
等靜壓機目前已有冷等靜壓﹙常溫下使用﹚、溫等靜壓﹙介質溫度為(wei) 80-100℃）和熱等靜壓（介質溫度為(wei) 1000℃以上﹚三種。
等靜壓成型設備又分兩(liang) 種類型，即濕袋法冷等靜壓機和幹袋法冷等靜壓機。
﹙1﹚ 濕袋法冷等靜壓機
此法將模具懸掛在高壓容器內(nei) ，根據產(chan) 品尺寸大小可裝入若幹個(ge) 模具，適用於(yu) 批量小、尺寸不大、外形較複雜的產(chan) 品生產(chan) 碳素製品主要用濕袋法冷等靜壓機。
﹙2﹚幹袋法冷等靜壓機
此法適用於(yu) 尺寸較大、生產(chan) 量大的製品，此時冷等靜壓機設備也與(yu) 濕袋法所用冷等靜壓機有區別。它增加了壓力衝(chong) 頭、限位器和頂料器，此法將彈性模具固定在高壓容器內(nei) ，用限位器定位，因此又稱為(wei) 固定模法，生產(chan) 時用壓力衝(chong) 頭將料粉裝入模具內(nei) 並封閉上口加壓時，液體(ti) 介質注入容器內(nei) 的彈性模具外圍，對模具加壓脫模時不必取出模具，用頂料機構頂出成型後的生坯，批量生產(chan) 特種耐火材料多用這種等靜壓設備。
等靜壓設備的關(guan) 鍵部件是缸體(ti) ，通常承受壓力為(wei) 200MPa，據悉，已能製造最高可達1050MPa的缸體(ti) 。缸體(ti) 最早是整體(ti) 澆鑄，目前多數采用鋼絲(si) 預應力纏繞而成。隨著產(chan) 品規格的大型化，缸體(ti) 直徑不斷向大型化發展。目前，日本東(dong) 洋碳素株式會(hui) 社已能批量生產(chan) φ1500×2000mm的等靜壓石墨。據悉擬開發直徑φ2000mm的產(chan) 品。
我國在上世紀70年代開始製造單壓200MPa,缸體(ti) 直徑為(wei) 200mm的等靜壓機。80年代已能批量生產(chan) 直徑500mm和800mm的等靜壓機。目前已能生產(chan) 直徑1250mm，有能力生產(chan) 直徑為(wei) 1500mm的等靜壓機。
等靜壓機除用於(yu) 壓製成型以外，用作瀝青浸漬裝置，效果十分明顯。將製品與(yu) 瀝青裝於(yu) 密封的金屬鋁皮中，放在熱等靜壓機內(nei) ，采用氣體(ti) 介質，升溫，加壓，直到瀝青全部焦化為(wei) 止。製品將得到最大的浸漬增重。這是因為(wei) 不僅(jin) 瀝青能進入製品的全部氣孔，而且沒有通常設備中，減壓後瀝青外溢和焙燒時瀝青外滲現象。
3.1.2等靜壓成型的工藝操作
等靜壓成型工藝操作過程如下：
（1）模具準備模具應選擇耐油耐熱的材料，如用天然橡膠製成的模具浸在變壓器油內(nei) 隻能使用1-2次，因此以變壓器油為(wei) 壓力介質時一般選用耐油性較好的氯丁橡膠，也可以選用聚氯乙烯塑料薄膜製成模具。
（2）裝料裝入模具的原料有多種，如末煆燒過的生石油焦粉末﹙可不用粘結劑﹚，煆燒過的石油焦粉與(yu) 瀝青混捏成的糊料磨粉後使用。煆燒過的石油焦磨成粉丙與(yu) 粉狀瀝青混合後使用不同的原料及配比可以獲得不同的成型效果及不同的物理機械性能裝料時應同時振動，使粉狀原料在模具內(nei) 初步密實裝完料後用手工對模具適當整形，然後將模具另一端塞上橡膠塞或塑料塞，並用鐵絲(si) 紮緊，防止液體(ti) 介質侵入模具，為(wei) 了使粉料中的氣體(ti) 能在受壓時充分排出，預先在粉料中插入排氣管，並外接真空泵抽氣生產(chan) 某些球形產(chan) 品時，則應先將粉料用模壓法預壓成球體(ti) ，再置入相應尺寸的等靜壓成型模具內(nei) ；最後把裝好粉料的模具置於(yu) 高壓容器中，密封高壓容器入口後進行加壓。
（3）升壓及降壓啟動高壓泵，將液體(ti) 介質注入高壓容器，並密切注意升壓及排氣情況加壓一般采取分階段逐步進行，例如，先將壓力升至5MPa,保持一段時間，使模具內(nei) 氣體(ti) 部分排出，此時，粉料受壓體(ti) 積收縮，因此高壓容器內(nei) 壓力略有下降以後再次升壓至20MPa左右，排出部分氣體(ti) 後粉料體(ti) 積再次收縮，然後再一次升高壓力到所需的工作壓力，並在選定的高壓下保持20-60min後再降壓待壓力降至常壓時，打開高壓容器入口後取出模具還可以采用對高壓容器加熱的辦法升壓，因液體(ti) 受熱體(ti) 積膨脹，加熱後壓力自動升高，但這種壓力自動升高有一定的限度。