Le graphite de carbone est un composé formé en mélangeant du carbone amorphe avec du graphite. On le trouve dans une variété de nuances allant du noir au gris acier.
Caractéristiques du graphite de carbone
Vous trouverez des caractéristiques très distinctes spécifiques au graphite de carbone que vous souhaitez utiliser. Laissez-nous énumérer une brève description de certaines d'entre elles :
Résistance à la température
Le graphite de carbone peut être particulièrement performant dans les applications oxydantes à des températures comprises entre 200°C et 600°C. Il peut également être utilisé dans des applications non oxydantes à des températures d'environ 3000°C.
Grâce à leur faible coefficient de dilatation thermique, ils sont parfaitement adaptés aux applications à température cryogénique comprise entre -35°C et -270°C. Ils peuvent conserver leur forme et leur taille dans de telles conditions avec une légère variation.
Résistance à la corrosion
Le graphite de carbone peut résister à de nombreux éléments corrosifs. Vous pouvez les utiliser dans des applications contenant du dioxyde de soufre, du pétrole et de nombreux autres produits chimiques sans les endommager.
Cela est dû au fait que les atomes de carbone qu'ils contiennent sont solidement liés par des liaisons covalentes formant des structures hexagonales. La force de ces liaisons résiste à toute forme de corrosion provoquée par ces produits chimiques.
Autolubrifiant
Les forces de Van der Waals qui lient les couches de graphène Les couches de graphène à l'intérieur du carbone graphite sont très fragiles. Cela signifie que les couches de graphène peuvent facilement se détacher sur une autre surface en contact avec le carbone graphite.
Le graphite de carbone remplit toute surface rugueuse entre eux en créant un film dynamique. Cela lui permet de se lubrifier contre lui-même même dans des applications en environnement sec.
Porosité
Lors de la cuisson du graphite de carbone pendant la fabrication, les hydrocarbures sont éliminés par dégazage. La chaleur extrême pousse ce gaz vers l'extérieur, laissant un réseau poreux dans la structure du carbone amorphe.
Le réseau poreux permet de l'imprégner facilement d'additifs tels que des résines et des métaux. Ils renforceront votre carbone graphite au niveau de ses propriétés mécaniques et chimiques.
Comment est fabriqué le graphite de carbone
Nous pouvons créer du graphite de carbone en combinant du carbone amorphe avec du graphite. N'oubliez pas que ces deux types de carbone ont des caractéristiques physiques et mécaniques différentes.
Les caractéristiques souhaitables du carbone amorphe comprennent la résistance à l'usure, la résistance physique et la dureté. Vous trouverez une structure faible et molle dans le graphite qui le rend autolubrifiant.
Les deux sont d'abord mélangés, puis du brai de houille est ajouté comme liant. Le mélange est ensuite placé dans des moules de la forme souhaitée, puis comprimé.
Après le moulage par compression, ces pièces doivent être cuites à des températures extrêmement élevées. Ce processus permet de carboniser le brai de houille.
Il s'agit d'un composant solide et résistant, composé à la fois de carbone et de graphite. Il résiste à la compression et ne présente aucun effet lorsqu'il est exposé à des tests de charge extrêmement lourds.
Le graphite de carbone est ensuite placé dans un four et cuit à très haute température. Cela conduit à un dégazage où les hydrocarbures sont expulsés de la structure solide.
C'est ici que le graphite de carbone obtient sa porosité grâce au réseau de trous créés. Vous obtenez en gros une structure qui ressemble à une éponge noire solide.
Pour améliorer les propriétés chimiques et mécaniques, nous pouvons imprégner ces trous avec du métal, des résines et de nombreuses autres charges. Selon l'application, ils amélioreront ses propriétés thermiques et le renforceront.
Graphite de carbone contre graphite
Le graphite de carbone et le graphite peuvent être tous deux constitués de carbone, mais ce sont deux éléments différents. Pour commencer, nous savons que le graphite est entièrement constitué d'atomes de carbone structurés selon une conception particulière.
Cela en fait un allotrope du carbone, tout comme le diamant. D'autre part, on obtient du carbone graphite en mélangeant du carbone amorphe et du graphite pur à l'aide d'un liant.
Cela permet de combiner les propriétés physiques et mécaniques des deux composants, ce qui confère au graphite de carbone des qualités physiques et mécaniques supérieures à celles du graphite.
Avantages du graphite de carbone
Lorsque vous utilisez du graphite de carbone dans votre application, vous bénéficiez de divers avantages, principalement liés à ses propriétés. Nous pouvons examiner en détail certaines d'entre elles ci-dessous :
Application à haute température
Les électrodes en graphite peuvent être utilisées dans une large gamme de températures, pour des applications non oxydées, oxydées et cryogéniques. Cela lui confère un fonctionnement d'environ -270°C à des températures légèrement supérieures à 3000°C.
Environnements humides et secs
Comme ils sont autolubrifiants, il n'est pas nécessaire d'ajouter de lubrifiant dans les applications en milieu sec. Cette lubrification ne peut pas non plus être éliminée par lavage, contrairement à l'huile et à la graisse dans les applications en milieu humide.
Dimensionnellement stable
Le coefficient de dilatation thermique du graphite de carbone est très faible, ce qui signifie que la température n'a pas d'impact significatif sur sa taille. Cela signifie qu'il ne se dilate pas, ne se contracte pas et ne se déforme pas facilement dans des conditions de température extrêmes.
Résistant à l'usure
Vous pouvez être assuré d'une excellente performance de votre graphite de carbone car il ne s'use pas facilement. Cela est dû à ses excellentes propriétés thermiques combinées au fait qu'il peut s'autolubrifier.
Résistance à la corrosion
Étant chimiquement inactif, il peut être facilement appliqué dans des environnements corrosifs. Il est également protégé des effets de l'oxydation grâce à des imprégnants poreux tels que le sel.
Conductivité thermique élevée
Cela signifie que votre graphite de carbone peut dissiper ou transférer la chaleur générée dans votre application par frottement. Les matériaux ayant une faible conductivité thermique transfèrent normalement la chaleur opérationnelle à un taux très faible.
Graphite de carbone pour pièces spéciales
Si vous avez déjà été dans une situation où vous avez dû remplacer une pièce spéciale, le graphite de carbone devait être une option. La plupart des gens préfèrent le graphite de carbone comme remplacement pour plusieurs raisons.
En plus de posséder d'excellentes propriétés d'autolubrification naturelles, le graphite de carbone peut résister à des températures élevées et à la corrosion. De plus, il est à la fois solide et dur, ce qui garantit la durabilité de votre pièce.
Étant donné qu'il est thermiquement stable, vous pouvez l'utiliser sans problème dans des zones sujettes à la corrosion et aux effets chimiques. Si vous souhaitez améliorer sa polyvalence, vous pouvez facilement l'imprégner d'inhibiteurs d'oxydation ou même de résines.
Si vous savez usiner avec précision, vous pourrez récupérer des pièces qui ne sont plus en stock. Vous pourrez même faire usiner la pièce la plus obscure avec la garantie qu'elle résistera à l'épreuve du temps.
Applications du graphite de carbone
Le graphite de carbone est un matériau polyvalent qui peut être utilisé dans de très nombreuses applications dans divers secteurs. Cela est important en raison de sa capacité à résister à des températures élevées, à s'autolubrifier et à avoir de bonnes propriétés thermiques.
Nous pouvons analyser son application en fonction des composants que nous pouvons en fabriquer. En voici quelques-uns :
- Sièges de vannes à boisseau sphérique
- Différents types de bagues et de roulements
- Fabrication d'aubes utilisées dans diverses pompes industrielles
- Fabrication de pièces spéciales
- Divers joints tels que faces de garnitures mécaniques et bagues d'étanchéité dans les applications cryogéniques
- Plaques d'usure
Conclusion
Le graphite de carbone peut offrir une grande variété d'avantages lorsqu'il est utilisé dans vos applications. Grâce à leur liaison carbonée qui peut résister à des températures élevées, ils combinent divers éléments du carbone et du graphite.
Il reprend les propriétés autolubrifiantes du graphite et les associe à la résistance et à l'usure du carbone. Ils peuvent être améliorés avec divers imprégnants pour vous offrir un matériau formidable doté d'excellentes caractéristiques chimiques et mécaniques.
Ressources supplémentaires:
Graphite – Source : WIKIPEDIA
Propriétés du graphite – Source : BRITANNICA
