کربن گرافیت چیست؟

گرافیت کربن ترکیبی است که از اختلاط کربن آمورف با گرافیت به وجود می آید. شما می توانید آن را در طیف های مختلف بین مشکی و خاکستری استیل پیدا کنید.

ویژگی های کربن گرافیت

برخی از ویژگی های بسیار متمایز مخصوص گرافیت کربنی را که می خواهید استفاده کنید پیدا خواهید کرد. اجازه دهید شرح مختصری از برخی از آنها را فهرست کنیم:

مقاومت در برابر دما

گرافیت کربن می تواند در کاربردهای اکسید کننده با دمای بین 200 تا 600 درجه سانتی گراد عملکرد فوق العاده ای داشته باشد. آنها می توانند به همان اندازه در کاربردهای غیر اکسید کننده با دمای حدود 3000 درجه سانتی گراد به خوبی کار کنند.

به دلیل ضریب انبساط حرارتی پایین آنها، برای کاربردهای دمایی برودتی بین -35 درجه سانتیگراد و -270 درجه سانتیگراد مناسب هستند. آنها می توانند شکل و اندازه خود را در چنین شرایطی با کمی تغییر حفظ کنند.

مقاومت در برابر خوردگی

گرافیت کربن می تواند بسیاری از عناصر خورنده را تحمل کند. شما می توانید آنها را در کاربردهایی که دی اکسید گوگرد، نفت در میان بسیاری از مواد شیمیایی دیگر دارند، بدون تاثیر بر آن استفاده کنید.

این به این دلیل است که اتم های کربن موجود در آنها به شدت توسط پیوندهای کووالانسی که ساختارهای شش ضلعی را تشکیل می دهند، به هم چسبیده اند. استحکام این پیوندها در برابر هر نوع خوردگی ناشی از چنین مواد شیمیایی مقاومت می کند.

خود روان کننده

نیروهای واندروالسی که به این کشور متصل می شوند لایه های گرافن در داخل گرافیت کربن بسیار ضعیف هستند. این بدان معناست که لایه‌های گرافن می‌توانند به راحتی روی سطح دیگری که در تماس با گرافیت کربنی است، ساییده شوند.

گرافیت کربن هر سطح ناهموار بین آنها را با ایجاد یک فیلم پویا پر می کند. این امکان را برای آن فراهم می کند که حتی در محیط های خشک نیز بر روی خود روغن کاری شود.

تخلخل

هنگامی که گرافیت کربن در طول تولید پخته می شود، هیدروکربن ها در فرآیند خروج گاز از بین می روند. گرمای شدید این گاز را به بیرون می راند و یک شبکه متخلخل در ساختار کربن آمورف ایجاد می کند.

شبکه متخلخل به این معنی است که می توانیم به راحتی آن را با مواد افزودنی مانند رزین ها و فلزات آغشته کنیم. آنها گرافیت کربن شما را از نظر خواص مکانیکی و شیمیایی تقویت می کنند.

کربن گرافیت چگونه ساخته می شود

ما می توانیم با ترکیب کربن آمورف با گرافیت، گرافیت کربنی ایجاد کنیم. به یاد داشته باشید که این دو نوع کربن دارای ویژگی های فیزیکی و مکانیکی متفاوتی هستند.

از ویژگی های مطلوب کربن آمورف می توان به مقاومت در برابر سایش، قدرت فیزیکی و سختی اشاره کرد. ساختار ضعیف و نرمی را در گرافیت خواهید دید که آن را روان‌کار می‌کند.

این دو ابتدا با آن مخلوط می شوند و سپس قطران زغال سنگ به عنوان چسب به آن اضافه می شود. سپس مخلوط را در قالب هایی به شکل دلخواه خود قرار داده و سپس فشرده می کنند.

پس از قالب گیری فشرده، این قطعات باید در دمای بسیار بالا برشته شوند. این فرآیند برای فعال کردن زمین قطران زغال سنگ برای کربن شدن انجام می شود.

این یک جزء قوی جامد را تشکیل می دهد که هم کربن و هم گرافیت دارد. در برابر فشرده سازی مقاوم است و هنگامی که در معرض آزمایش های بار بسیار سنگین قرار می گیرد، اثری از خود نشان نمی دهد.

سپس گرافیت کربن را در یک اجاق قرار داده و در دمای بسیار بالا می پزند. این منجر به خروج گاز می شود که در آن هیدروکربن ها از ساختار جامد خارج می شوند.

اینجاست که گرافیت کربن از شبکه سوراخ های ایجاد شده تخلخل خود را به دست می آورد. شما اساساً ساختاری دارید که شبیه یک اسفنج سیاه جامد است.

برای افزایش خواص شیمیایی و مکانیکی، می‌توان این سوراخ‌ها را با فلز، رزین و بسیاری از پرکننده‌های دیگر آغشته کرد. بسته به کاربرد، خواص حرارتی آن را بهبود می بخشند و آن را تقویت می کنند.

کربن گرافیت در مقابل گرافیت

گرافیت کربن و گرافیت ممکن است همه از کربن ساخته شده باشند، اما آنها دو عنصر متفاوت هستند. برای شروع، می دانیم که گرافیت به طور کامل از اتم های کربن ساخته شده در یک طرح خاص ساخته شده است.

این باعث می شود که مانند الماس آلوتروپ کربن باشد. از طرف دیگر، کربن گرافیت را با مخلوط کردن کربن آمورف و گرافیت خالص با استفاده از یک اتصال دهنده به دست می آورید.

این هر دو خواص فیزیکی و مکانیکی هر دو جزء را ترکیب می کند. این امر باعث برتری گرافیت کربن از نظر کیفیت فیزیکی و مکانیکی نسبت به گرافیت می شود.

مزایای کربن گرافیت

هنگامی که از گرافیت کربن در برنامه خود استفاده می کنید، مزایای مختلفی را عمدتاً از خواص آن به دست خواهید آورد. در زیر می‌توانیم به بررسی عمیق برخی از آنها بپردازیم:

کاربرد محدوده دمای بالا

شما می توانید از الکترودهای گرافیتی در طیف وسیعی از دماها از کاربردهای غیر اکسیده، اکسیده و برودتی استفاده کنید. این به آن اجازه می دهد تا از حدود -270 درجه سانتیگراد تا دمای کمی بالاتر از 3000 درجه سانتیگراد کار کند.

محیط های مرطوب و خشک

از آنجایی که آنها خود روانکار هستند، لازم نیست در جایی که برنامه دارای شرایط خشک است، روغن کاری اضافه کنید. این روان‌کاری نیز برخلاف روغن و گریس در محیط مرطوب قابل شستشو نیست.

از نظر ابعادی پایدار است

ضریب انبساط حرارتی گرافیت کربن بسیار پایین است به این معنی که دما تأثیر قابل توجهی بر اندازه آن ندارد. این بدان معنی است که در شرایط دمایی شدید به راحتی منبسط / منقبض یا تغییر شکل نمی دهد.

مقاوم در برابر سایش

می توانید از عملکرد عالی گرافیت کربن خود مطمئن باشید زیرا به راحتی فرسوده نمی شود. این به دلیل خواص حرارتی عالی آن همراه با این واقعیت است که می تواند خود روغن کاری شود.

مقاومت در برابر خوردگی

از آنجایی که از نظر شیمیایی غیر فعال است، می توانید به راحتی آن را در محیط های خورنده اعمال کنید. همچنین از اثرات اکسیداسیون از طریق مواد آغشته کننده متخلخل مانند نمک محافظت می شود.

رسانایی حرارتی بالا

این بدان معنی است که گرافیت کربن شما می تواند گرمای تولید شده در برنامه شما را از اصطکاک دفع یا انتقال دهد. موادی که رسانایی حرارتی پایینی دارند معمولاً گرمای عملیاتی را با سرعت بسیار پایین انتقال می دهند.

کربن گرافیت برای قطعات تخصصی

اگر تا به حال در موقعیتی قرار گرفته اید که مجبور به تعویض یک قطعه تخصصی شده باشید، گرافیت کربن باید یک گزینه باشد. بیشتر مردم به دلایل متعددی گرافیت کربن را به عنوان جایگزینی برای آن ترجیح می دهند.

گرافیت کربن علاوه بر داشتن خواص خود روانکاری طبیعی عالی، می تواند در برابر دماهای بالا و خوردگی مقاومت کند. علاوه بر این، هم قوی و هم سخت است، بنابراین دوام را برای قسمت شما تضمین می کند.

از آنجایی که از نظر حرارتی پایدار است، می توانید به راحتی از آن در مناطقی که هم در معرض خوردگی و هم اثرات شیمیایی هستند استفاده کنید. اگر می خواهید تطبیق پذیری آن را بهبود ببخشید، می توانید به راحتی آن را با بازدارنده های اکسیداسیون یا حتی رزین آغشته کنید.

اگر بتوانید آن را با دقت ماشین کاری کنید، می توانید قطعاتی را تهیه کنید که موجودی آنها تمام شده است. حتی می‌توانید مبهم‌ترین قطعه را با ضمانت انجام دهید که در آزمون زمان مقاومت کند.

کاربردهای کربن گرافیت

گرافیت کربن ماده ای همه کاره است که می توانید در بسیاری از کاربردها در صنایع مختلف از آن استفاده کنید. این به دلیل توانایی آن در مقاومت در برابر دماهای بالا، خود روانکاری و خواص حرارتی خوب آن بسیار مهم است.

ما می توانیم کاربرد آن را بر اساس اجزایی که می توانیم از آن بسازیم، تحلیل کنیم. برخی از آنها عبارتند از:

• صندلی های سوپاپ توپ
• انواع بوش و بلبرینگ
• ساخت پره های مورد استفاده در پمپ های صنعتی مختلف
• ساخت قطعات تخصصی
• آب بند های مختلف مانند وجه های آب بند مکانیکی و حلقه های آب بندی در کاربردهای برودتی
• بشقاب بپوشید

نتیجه گیری

گرافیت کربن می تواند طیف گسترده ای از مزیت ها را هنگام استفاده در برنامه های شما ارائه دهد. آنها با پیوند کربنی خود که می توانند دماهای بالا را تحمل کنند، عناصر مختلف کربن و گرافیت را با هم ترکیب می کنند.

این ویژگی خود روان کننده گرافیت است و آن را با استحکام کربن و مقاومت در برابر سایش ترکیب می کند. آنها را می توان با مواد اشباع کننده مختلف تقویت کرد تا یک ماده قدرتمند با ویژگی های شیمیایی و مکانیکی عالی به شما بدهد.

منابع بیشتر:

گرافیت – منبع: ویکی پدیا

خواص گرافیت – منبع: BRITANNICA