Koolstofgrafiet is een verbinding die ontstaat door het mengen van amorfe koolstof met grafiet. Je vindt het in verschillende tinten, variërend van zwart tot staalgrijs.
Eigenschappen van koolstofgrafiet
U zult een aantal zeer duidelijke kenmerken vinden die specifiek zijn voor het koolstofgrafiet dat u wilt gebruiken. Laten we een korte beschrijving van een aantal van hen opsommen:
Temperatuurbestendigheid
Koolstofgrafiet kan uitzonderlijk goed presteren in oxiderende toepassingen met temperaturen tussen 200°C en 600°C. Ze kunnen even goed werken in niet-oxiderende toepassingen met temperaturen van rond de 3000°C.
Vanwege hun lage thermische uitzettingscoëfficiënt zijn ze perfect voor cryogene temperatuurtoepassingen tussen -35°C en -270°C. Ze kunnen hun vorm en grootte behouden in dergelijke omstandigheden met slechts een kleine variatie.
Corrosiebestendigheid
Koolstofgrafiet kan heel veel corrosieve elementen weerstaan. U kunt ze gebruiken in toepassingen met zwaveldioxide, petroleum en heel veel andere chemicaliën zonder dat dit invloed heeft.
Dit komt doordat de koolstofatomen erin stevig bij elkaar worden gehouden door covalente bindingen die hexagonale structuren vormen. De sterkte van deze bindingen weerstaat elke vorm van corrosie door dergelijke chemicaliën.
Zelf-smerend
De Van der Waals-krachten die de grafeen lagen binnenin de koolstofgrafiet zijn erg zwak. Dit betekent dat de grafeenlagen gemakkelijk kunnen afwrijven op een ander oppervlak in contact met de koolstofgrafiet.
Het koolstofgrafiet vult elk ruw oppervlak tussen hen in door een dynamische film te creëren. Dit maakt het mogelijk om zichzelf te smeren, zelfs in droge omgevingen.
Porositeit
Wanneer het koolstofgrafiet tijdens de productie wordt gebakken, worden koolwaterstoffen geëlimineerd in het ontgassingsproces. De extreme hitte duwt dit gas eruit en laat een poreus netwerk achter in de amorfe koolstofstructuur.
Het poreuze netwerk betekent dat we het gemakkelijk kunnen impregneren met additieven zoals harsen en metalen. Ze zullen uw koolstofgrafiet versterken in termen van zijn mechanische en chemische eigenschappen.
Hoe koolstofgrafiet wordt gemaakt
We kunnen koolstofgrafiet creëren door amorfe koolstof te combineren met grafiet. Vergeet niet dat deze twee soorten koolstof verschillende fysieke en mechanische eigenschappen hebben.
De gewenste eigenschappen van amorfe koolstof zijn onder andere slijtvastheid, fysieke sterkte en hardheid. U zult een zwakke en zachte structuur in grafiet vinden die het zelf-smerend maakt.
De twee worden eerst gemengd met en dan wordt er koolteerpek aan toegevoegd als bindmiddel. Het mengsel wordt vervolgens in mallen van de gewenste vorm geplaatst en vervolgens samengeperst.
Na het persen moeten deze onderdelen bij extreem hoge temperaturen worden geroosterd. Dit proces wordt uitgevoerd om de koolteerpek te laten carboniseren.
Dit vormt een solide sterk onderdeel met zowel koolstof als grafiet. Het is bestand tegen compressie en vertoont geen effect bij blootstelling aan extreem zware belastingstests.
Het koolstofgrafiet wordt vervolgens in een oven geplaatst en gebakken op zeer hoge temperaturen. Dit leidt tot ontgassing waarbij de koolwaterstoffen uit de vaste structuur worden verdreven.
Dit is waar het koolstofgrafiet zijn porositeit verkrijgt door het netwerk van gaten dat is gecreëerd. Je hebt in principe een structuur die eruitziet als een solide zwarte spons.
Om de chemische en mechanische eigenschappen te verbeteren, kunnen we deze gaten impregneren met metaal, harsen en vele andere vulmiddelen. Afhankelijk van de toepassing verbeteren ze de thermische eigenschappen en versterken ze het.
Koolstofgrafiet versus grafiet
Koolstofgrafiet en grafiet zijn misschien wel allemaal gemaakt van koolstof, maar het zijn twee verschillende elementen. Om te beginnen weten we dat grafiet volledig is gemaakt van koolstofatomen die in een bepaald ontwerp zijn gestructureerd.
Dit maakt het een allotroop van koolstof, net als diamant. Aan de andere kant krijg je grafietkoolstof door amorfe koolstof en zuivere grafiet te mengen met behulp van een bindmiddel.
Dit combineert zowel de fysieke als mechanische eigenschappen van beide componenten. Dit maakt koolstofgrafiet superieur in fysieke en mechanische kwaliteiten aan grafiet.
Voordelen van koolstofgrafiet
Wanneer u koolstofgrafiet in uw toepassing gebruikt, kunt u verschillende voordelen behalen, voornamelijk door de eigenschappen ervan. We kunnen hieronder dieper ingaan op enkele daarvan:
Toepassing in hoog temperatuurbereik
U kunt grafietelektroden gebruiken in een breed temperatuurbereik van niet-geoxideerde, geoxideerde en cryogene toepassingen. Dit geeft het een werking van ongeveer -270°C tot temperaturen iets boven de 3000°C.
Natte en droge omgevingen
Omdat ze zelf-smerend zijn, hoeft u geen smering toe te voegen als de toepassing droge omstandigheden heeft. Deze smering kan ook niet worden weggespoeld, in tegenstelling tot olie en vet in toepassingen in een natte omgeving.
Dimensionaal stabiel
De thermische uitzettingscoëfficiënt van koolstofgrafiet is erg laag, wat betekent dat temperatuur geen significante invloed heeft op de grootte. Dit betekent dat het niet snel uitzet/krimpt of vervormt bij extreme temperaturen.
Slijtvast
U kunt verzekerd zijn van uitstekende prestaties van uw koolstofgrafiet, omdat het niet snel slijt. Dit komt door de uitstekende thermische eigenschappen in combinatie met het feit dat het zichzelf kan smeren.
Corrosiebestendigheid
Omdat het chemisch inactief is, kunt u het gemakkelijk toepassen in corrosieve omgevingen. Het is ook beschermd tegen de effecten van oxidatie door poreuze impregneermiddelen zoals zout.
Hoge thermische geleidbaarheid
Dit betekent dat uw koolstofgrafiet warmte kan afvoeren of overdragen die in uw toepassing door wrijving wordt gegenereerd. Materialen met een lage thermische geleidbaarheid dragen normaal gesproken operationele warmte over met een zeer lage snelheid.
Koolstofgrafiet voor speciale onderdelen
Als u ooit in een situatie bent geweest waarin u een speciaal onderdeel moest vervangen, dan moet koolstofgrafiet een optie zijn geweest. De meeste mensen geven de voorkeur aan koolstofgrafiet als vervanging hiervoor om verschillende redenen.
Naast de uitstekende natuurlijke zelf-smerende eigenschappen, kan koolstofgrafiet hoge temperaturen en corrosie weerstaan. Bovendien is het zowel sterk als hard, waardoor het duurzaamheid voor uw onderdeel garandeert.
Omdat het thermisch stabiel is, kunt u het comfortabel gebruiken in gebieden die gevoelig zijn voor zowel corrosie als chemische effecten. Als u de veelzijdigheid ervan wilt verbeteren, kunt u het eenvoudig impregneren met oxidatieremmers of zelfs harsen.
Als je het met precisie kunt bewerken, kun je onderdelen krijgen die niet meer op voorraad zijn. Je kunt zelfs het meest obscure onderdeel laten bewerken met de garantie dat het de tand des tijds zal doorstaan.
Toepassingen van koolstofgrafiet
Koolstofgrafiet is een veelzijdig materiaal dat u in veel toepassingen in verschillende industrieën kunt gebruiken. Dit is belangrijk vanwege het vermogen om hoge temperaturen te weerstaan, zelf-smerend te zijn en met goede thermische eigenschappen.
We kunnen de toepassing ervan analyseren op basis van de componenten die we ervan kunnen maken. Enkele daarvan zijn:
- Kogelkraanzittingen
- Verschillende soorten bussen en lagers
- Het maken van schoepen die in verschillende industriële pompen worden gebruikt
- Fabriceren van speciale onderdelen
- Diverse afdichtingen zoals mechanische afdichtingsvlakken en afdichtingsringen in cryogene toepassingen
- Slijtplaten
Conclusie
Koolstofgrafiet kan een breed scala aan voordelen bieden bij gebruik in uw toepassingen. Met hun koolstofhoudende binding die bestand is tegen hoge temperaturen, combineren ze verschillende elementen van koolstof en grafiet.
Het neemt de zelf-smerende eigenschap van grafiet en mengt het met de sterkte en slijtvastheid van koolstof. Ze kunnen worden verbeterd met verschillende impregneermiddelen om u een formidabel materiaal te geven met uitstekende chemische en mechanische eigenschappen.
Meer bronnen:
Grafiet – Bron: WIKIPEDIA
Eigenschappen van grafiet – Bron: BRITANNICA
