El grafito de carbono es un compuesto que se forma mezclando carbono amorfo con grafito. Lo puedes encontrar en una variedad de tonos que van desde el negro hasta el gris acero.
Características del grafito de carbono
Encontrará algunas características muy distintivas específicas del grafito de carbono que desea utilizar. Enumeremos una breve descripción de algunas de ellas:
Resistencia a la temperatura
El grafito de carbono puede funcionar excepcionalmente bien en aplicaciones oxidantes con temperaturas entre 200 °C y 600 °C. También puede funcionar bien en aplicaciones no oxidantes con temperaturas de alrededor de 3000 °C.
Debido a su bajo coeficiente de expansión térmica, son perfectos para aplicaciones de temperatura criogénica de entre -35 °C y -270 °C. Pueden mantener su forma y tamaño en tales condiciones con solo una ligera variación.
Resistencia a la corrosión
El grafito de carbono puede soportar muchos elementos corrosivos. Puede usarlo en aplicaciones que contengan dióxido de azufre, petróleo y muchos otros productos químicos sin afectarlos.
Esto se debe a que los átomos de carbono que los componen están fuertemente unidos por enlaces covalentes que forman estructuras hexagonales. La fuerza de estos enlaces resiste cualquier forma de corrosión de dichos productos químicos.
Autolubricante
Las fuerzas de Van der Waals que unen a los capas de grafeno Las capas internas del grafito de carbono son muy débiles, lo que significa que las capas de grafeno pueden desprenderse fácilmente al rozar otra superficie en contacto con el grafito de carbono.
El grafito de carbono rellena cualquier superficie rugosa entre ellos creando una película dinámica, lo que le permite lubricarse contra sí mismo incluso en aplicaciones en entornos secos.
Porosidad
Cuando el grafito de carbono se cuece durante la fabricación, los hidrocarburos se eliminan en el proceso de desgasificación. El calor extremo expulsa este gas y deja una red porosa en la estructura amorfa del carbono.
La red porosa permite impregnarla fácilmente con aditivos como resinas y metales, que reforzarán su grafito de carbono en cuanto a sus propiedades mecánicas y químicas.
Cómo se fabrica el grafito de carbono
Podemos crear grafito de carbono combinando carbono amorfo con grafito. Recuerde que estos dos tipos de carbono tienen características físicas y mecánicas diferentes.
Las características deseables del carbono amorfo incluyen resistencia al desgaste, fuerza física y dureza. Encontrará una estructura débil y blanda en el grafito que lo hace autolubricante.
Primero se mezclan los dos y luego se agrega brea de hulla como aglutinante. Luego, la mezcla se coloca en moldes de la forma deseada y luego se comprime.
Después del moldeo por compresión, estas piezas deben tostarse a temperaturas extremadamente altas. Este proceso se lleva a cabo para permitir que la brea de hulla se carbonice.
Forma un componente sólido y resistente que contiene tanto carbono como grafito. Es resistente a la compresión y no muestra ningún efecto cuando se expone a pruebas de carga extremadamente pesadas.
A continuación, el grafito de carbono se coloca en un horno y se cuece a temperaturas muy altas, lo que provoca la desgasificación, es decir, la expulsión de los hidrocarburos de la estructura sólida.
Aquí es donde el grafito de carbono obtiene su porosidad a partir de la red de agujeros creada. Básicamente, se obtiene una estructura que parece una esponja negra sólida.
Para mejorar las propiedades químicas y mecánicas, podemos impregnar estos agujeros con metal, resinas y otros muchos rellenos. Según la aplicación, mejorarán sus propiedades térmicas y lo reforzarán.
Grafito de carbono vs grafito
El grafito de carbono y el grafito pueden estar compuestos de carbono, pero son dos elementos diferentes. Para empezar, sabemos que el grafito está compuesto en su totalidad de átomos de carbono estructurados en un diseño particular.
Esto lo convierte en un alótropo del carbono, al igual que el diamante. Por otro lado, el carbono de grafito se obtiene mezclando carbono amorfo y grafito puro utilizando un aglutinante.
Esto fusiona las propiedades físicas y mecánicas de ambos componentes, lo que hace que el grafito de carbono sea superior en cualidades físicas y mecánicas al grafito.
Beneficios del grafito de carbono
Cuando se utiliza grafito de carbono en una aplicación, se obtienen diversos beneficios, principalmente de sus propiedades. A continuación, analizaremos en profundidad algunas de ellas:
Aplicación en rango de alta temperatura
Los electrodos de grafito se pueden utilizar en un amplio rango de temperaturas, desde aplicaciones no oxidadas, oxidadas y criogénicas. Esto le confiere un funcionamiento desde aproximadamente -270 °C hasta temperaturas ligeramente superiores a los 3000 °C.
Ambientes húmedos y secos
Dado que son autolubricantes, no es necesario agregar ningún lubricante en aplicaciones en condiciones secas. Esta lubricación tampoco se puede lavar, a diferencia del aceite y la grasa en aplicaciones en entornos húmedos.
Dimensionalmente estable
El coeficiente de expansión térmica del grafito de carbono es muy bajo, lo que significa que la temperatura no tiene un impacto significativo en su tamaño. Esto significa que no se expande, contrae ni deforma fácilmente en condiciones de temperatura extremas.
Resistente al desgaste
Puede estar seguro de que su grafito de carbono tendrá un rendimiento excelente, ya que no se desgasta fácilmente. Esto se debe a sus excelentes propiedades térmicas combinadas con el hecho de que puede autolubricarse.
Resistencia a la corrosión
Al ser químicamente inactivo, se puede aplicar fácilmente en ambientes corrosivos. Además, está protegido de los efectos de la oxidación mediante impregnantes porosos como la sal.
Alta conductividad térmica
Esto significa que el grafito de carbono puede disipar o transferir el calor generado en la aplicación debido a la fricción. Los materiales que tienen una conductividad térmica baja normalmente transfieren el calor operativo a una tasa muy baja.
Grafito de carbono para piezas especiales
Si alguna vez se ha encontrado en una situación en la que tuvo que reemplazar una pieza especial, entonces el grafito de carbono debe haber sido una opción. La mayoría de las personas prefieren el grafito de carbono como reemplazo por varias razones.
Además de tener excelentes propiedades autolubricantes naturales, el grafito de carbono puede soportar altas temperaturas y corrosión. Además, es fuerte y duro, lo que garantiza la durabilidad de su pieza.
Al ser térmicamente estable, podrás utilizarlo cómodamente en zonas propensas tanto a la corrosión como a los efectos químicos. Si quieres mejorar su versatilidad, puedes impregnarlo fácilmente con inhibidores de oxidación o incluso resinas.
Si puedes mecanizarlo con precisión, puedes conseguir piezas que se han agotado en stock. Incluso puedes hacer mecanizar la pieza más desconocida con la garantía de que resistirá el paso del tiempo.
Aplicaciones del grafito de carbono
El grafito de carbono es un material versátil que se puede utilizar en muchas aplicaciones en diversas industrias. Esto es importante debido a su capacidad para soportar altas temperaturas, autolubricarse y tener buenas propiedades térmicas.
Podemos analizar su aplicación en función de los componentes que podemos fabricar a partir de él. Algunos de ellos son:
- Asientos de válvulas de bola
- Varios tipos de casquillos y cojinetes
- Fabricación de paletas utilizadas en diversas bombas industriales.
- Fabricación de piezas especiales
- Diversos sellos, como caras de sellos mecánicos y anillos de sello en aplicaciones criogénicas
- Placas de desgaste
Conclusión
El grafito de carbono puede ofrecer una amplia variedad de ventajas cuando se utiliza en sus aplicaciones. Con su enlace carbonoso que puede soportar altas temperaturas, combina varios elementos de carbono y grafito.
Toma la propiedad autolubricante del grafito y la combina con la resistencia y la resistencia al desgaste del carbono. Se pueden mejorar con diversos impregnantes para ofrecer un material formidable con excelentes propiedades químicas y mecánicas.
Más recursos:
Grafito – Fuente: WIKIPEDIA
Propiedades del grafito – Fuente: BRITANNICA
