Kohlenstoffgraphit ist eine Verbindung, die durch Mischen von amorphem Kohlenstoff und Graphit entsteht. Es gibt ihn in verschiedenen Farbtönen zwischen Schwarz und Stahlgrau.
Eigenschaften von Kohlenstoffgraphit
Sie werden einige sehr unterschiedliche Merkmale finden, die spezifisch für den Kohlenstoffgraphit sind, den Sie verwenden möchten. Hier ist eine kurze Beschreibung einiger davon:
Temperaturbeständigkeit
Kohlenstoffgraphit eignet sich hervorragend für oxidierende Anwendungen mit Temperaturen zwischen 200 °C und 600 °C. Er eignet sich ebenso gut für nicht oxidierende Anwendungen mit Temperaturen um 3000 °C.
Aufgrund ihres geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten eignen sie sich perfekt für Anwendungen bei kryogenen Temperaturen zwischen -35 °C und -270 °C. Unter solchen Bedingungen behalten sie ihre Form und Größe mit nur geringen Abweichungen.
Korrosionsbeständigkeit
Kohlenstoffgraphit kann sehr vielen korrosiven Elementen standhalten. Sie können ihn in Anwendungen mit Schwefeldioxid, Erdöl und vielen anderen Chemikalien verwenden, ohne dass diese beeinträchtigt werden.
Dies liegt daran, dass die Kohlenstoffatome in ihnen durch kovalente Bindungen stark zusammengehalten werden und hexagonale Strukturen bilden. Die Stärke dieser Bindungen widersteht jeglicher Form von Korrosion durch solche Chemikalien.
Selbstschmierend
Die Van der Waals Kräfte, die die Graphenschichten im Inneren des Kohlenstoffgraphits sind sehr schwach. Dies bedeutet, dass die Graphenschichten leicht auf einer anderen Oberfläche abgerieben werden können, die mit dem Kohlenstoffgraphit in Kontakt kommt.
Der Kohlenstoffgraphit füllt alle rauen Oberflächen zwischen ihnen aus, indem er einen dynamischen Film bildet. Dadurch ist es möglich, dass er auch bei Anwendungen in trockener Umgebung gegen sich selbst schmiert.
Porosität
Wenn der Kohlenstoffgraphit während der Herstellung gebrannt wird, werden Kohlenwasserstoffe im Ausgasungsprozess eliminiert. Die extreme Hitze drückt dieses Gas heraus und hinterlässt ein poröses Netzwerk in der amorphen Kohlenstoffstruktur.
Durch das poröse Netzwerk können wir es problemlos mit Additiven wie Harzen und Metallen imprägnieren. Diese verstärken Ihren Kohlenstoffgraphit hinsichtlich seiner mechanischen und chemischen Eigenschaften.
Wie Kohlenstoffgraphit hergestellt wird
Wir können Kohlenstoffgraphit herstellen, indem wir amorphen Kohlenstoff mit Graphit kombinieren. Bedenken Sie, dass diese beiden Kohlenstoffarten unterschiedliche physikalische und mechanische Eigenschaften haben.
Zu den wünschenswerten Eigenschaften von amorphem Kohlenstoff gehören Verschleißfestigkeit, physikalische Festigkeit und Härte. Graphit hat eine schwache und weiche Struktur, die ihn selbstschmierend macht.
Die beiden werden zunächst vermischt und dann wird Kohlenteerpech als Bindemittel hinzugefügt. Die Mischung wird dann in Formen der gewünschten Form gegeben und dann komprimiert.
Nach dem Formpressen müssen diese Teile bei extrem hohen Temperaturen geröstet werden. Dieser Vorgang wird durchgeführt, um das Kohlenteerpech verkohlen zu lassen.
Dies bildet eine solide, starke Komponente, die sowohl Kohlenstoff als auch Graphit enthält. Sie ist druckbeständig und zeigt bei extrem schweren Belastungstests keine Auswirkungen.
Anschließend wird der Kohlenstoffgraphit in einen Ofen gegeben und bei sehr hohen Temperaturen gebrannt. Dies führt zu einer Ausgasung, bei der die Kohlenwasserstoffe aus der festen Struktur ausgetrieben werden.
Hier erhält der Kohlenstoffgraphit seine Porosität durch das entstehende Netzwerk von Löchern. Im Grunde genommen entsteht eine Struktur, die wie ein fester schwarzer Schwamm aussieht.
Um die chemischen und mechanischen Eigenschaften zu verbessern, können wir diese Löcher mit Metall, Harzen und vielen anderen Füllstoffen imprägnieren. Je nach Anwendung verbessern sie die thermischen Eigenschaften und verstärken sie.
Kohlenstoffgraphit vs. Graphit
Kohlenstoffgraphit und Graphit bestehen zwar vollständig aus Kohlenstoff, sind aber zwei verschiedene Elemente. Zunächst einmal wissen wir, dass Graphit vollständig aus Kohlenstoffatomen besteht, die in einer bestimmten Struktur angeordnet sind.
Dies macht es zu einem Allotrop des Kohlenstoffs, genau wie Diamant. Graphitkohlenstoff hingegen erhält man durch Mischen von amorphem Kohlenstoff und reinem Graphit mithilfe eines Bindemittels.
Dadurch werden die physikalischen und mechanischen Eigenschaften beider Komponenten miteinander verschmolzen. Dadurch sind Kohlenstoffgraphit und Graphit in ihren physikalischen und mechanischen Eigenschaften überlegen.
Vorteile von Kohlenstoffgraphit
Wenn Sie Kohlenstoffgraphit in Ihrer Anwendung verwenden, können Sie vor allem aufgrund seiner Eigenschaften verschiedene Vorteile erzielen. Im Folgenden können wir einige davon genauer unter die Lupe nehmen:
Anwendung im Hochtemperaturbereich
Graphitelektroden können in einem breiten Temperaturbereich von nichtoxidierten, oxidierten und kryogenen Anwendungen eingesetzt werden. Dies ermöglicht einen Betrieb von etwa -270 °C bis zu Temperaturen knapp über 3000 °C.
Nasse und trockene Umgebungen
Da sie selbstschmierend sind, müssen Sie bei trockenen Bedingungen kein Schmiermittel hinzufügen. Im Gegensatz zu Öl und Fett bei Anwendungen in feuchten Umgebungen kann dieses Schmiermittel auch nicht ausgewaschen werden.
Formstabil
Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kohlenstoffgraphit ist sehr niedrig, d. h. die Temperatur hat keinen nennenswerten Einfluss auf seine Größe. Das heißt, dass er sich unter extremen Temperaturbedingungen nicht leicht ausdehnt/zusammenzieht oder verformt.
Verschleißfest
Sie können sich auf die hervorragende Leistung Ihres Kohlenstoffgraphits verlassen, da er nicht so leicht verschleißt. Dies liegt an seinen hervorragenden thermischen Eigenschaften in Kombination mit der Tatsache, dass er selbstschmierend ist.
Korrosionsbeständigkeit
Da es chemisch inaktiv ist, können Sie es problemlos in korrosiven Umgebungen anwenden. Außerdem ist es durch poröse Imprägniermittel wie Salz vor Oxidation geschützt.
Hohe Wärmeleitfähigkeit
Das bedeutet, dass Ihr Kohlenstoffgraphit die in Ihrer Anwendung durch Reibung erzeugte Wärme ableiten oder übertragen kann. Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit übertragen Betriebswärme normalerweise nur mit einer sehr geringen Rate.
Kohlenstoffgraphit für Spezialteile
Wenn Sie schon einmal in einer Situation waren, in der Sie ein Spezialteil ersetzen mussten, dann war Kohlenstoffgraphit sicher eine Option. Die meisten Menschen bevorzugen Kohlenstoffgraphit als Ersatz dafür aus mehreren Gründen.
Neben seinen hervorragenden natürlichen selbstschmierenden Eigenschaften hält Kohlenstoffgraphit hohen Temperaturen und Korrosion stand. Darüber hinaus ist er sowohl stark als auch hart und gewährleistet somit die Langlebigkeit Ihres Teils.
Da es thermisch stabil ist, können Sie es problemlos in Bereichen verwenden, die sowohl Korrosion als auch chemischen Einflüssen ausgesetzt sind. Wenn Sie seine Vielseitigkeit verbessern möchten, können Sie es problemlos mit Oxidationsinhibitoren oder sogar Harzen imprägnieren.
Wenn Sie es präzise bearbeiten können, können Sie Teile erhalten, die nicht mehr vorrätig sind. Sie können sogar das unscheinbarste Teil mit der Garantie bearbeiten lassen, dass es den Test der Zeit bestehen wird.
Anwendungen von Kohlenstoffgraphit
Kohlenstoffgraphit ist ein vielseitiges Material, das Sie in zahlreichen Anwendungen in verschiedenen Branchen einsetzen können. Dies ist wichtig, da es hohen Temperaturen standhält, selbstschmierend ist und gute thermische Eigenschaften aufweist.
Wir können seine Anwendung anhand der Komponenten analysieren, die wir daraus herstellen können. Einige davon sind:
- Kugelhahnsitze
- Verschiedene Arten von Buchsen und Lagern
- Herstellung von Flügelzellen für verschiedene Industriepumpen
- Herstellung von Spezialteilen
- Verschiedene Dichtungen wie Gleitringdichtungen und Dichtringe in kryogenen Anwendungen
- Verschleißplatten
Abschluss
Kohlenstoffgraphit bietet Ihnen bei der Verwendung in Ihren Anwendungen eine Vielzahl von Vorteilen. Durch die kohlenstoffhaltige Bindung, die hohen Temperaturen standhält, vereinen sie verschiedene Elemente von Kohlenstoff und Graphit.
Es kombiniert die selbstschmierenden Eigenschaften von Graphit mit der Festigkeit und Verschleißfestigkeit von Kohlenstoff. Sie können mit verschiedenen Imprägniermitteln verbessert werden, um ein beeindruckendes Material mit hervorragenden chemischen und mechanischen Eigenschaften zu erhalten.
Weitere Ressourcen:
Graphit – Quelle: WIKIPEDIA
Graphiteigenschaften – Quelle: BRITANNICA
