Углеродный графит — это соединение, образованное путем смешивания аморфного углерода с графитом. Вы можете найти его в различных оттенках от черного до стально-серого.
Характеристики углеродного графита
Вы найдете некоторые очень отличительные особенности, характерные для углеродного графита, который вы хотите использовать. Давайте перечислим краткое описание некоторых из них:
Устойчивость к температуре
Углеродный графит может работать исключительно хорошо в окислительных применениях с температурами от 200°C до 600°C. Они могут одинаково хорошо работать в неокисляющих применениях с температурами около 3000°C.
Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения они идеально подходят для криогенных температурных применений от -35°C до -270°C. Они могут сохранять свою форму и размер в таких условиях с небольшими изменениями.
Устойчивость к коррозии
Углеродный графит может выдерживать очень много коррозионных элементов. Вы можете использовать их в приложениях, содержащих диоксид серы, нефть и многие другие химикаты, не оказывая на них никакого воздействия.
Это происходит потому, что атомы углерода в них прочно удерживаются вместе ковалентными связями, образующими гексагональные структуры. Прочность этих связей противостоит любой форме коррозии от таких химикатов.
Самосмазывающийся
Силы Ван-дер-Ваальса, которые связывают графеновые слои внутри углеродного графита очень слабы. Это означает, что слои графена могут легко стереться о другую поверхность, контактирующую с углеродным графитом.
Углеродный графит заполняет любую шероховатую поверхность между ними, создавая динамическую пленку. Это позволяет ему смазывать себя даже в сухих средах.
Пористость
Когда углеродный графит обжигается в процессе производства, углеводороды удаляются в процессе дегазации. Экстремальное тепло выталкивает этот газ, оставляя пористую сеть в аморфной углеродной структуре.
Пористая сеть означает, что мы можем легко пропитывать ее добавками, такими как смолы и металлы. Они укрепят ваш углеродный графит с точки зрения его механических и химических свойств.
Как производится углеродный графит
Мы можем создать углеродный графит, комбинируя аморфный углерод с графитом. Помните, что эти два типа углерода имеют разные физические и механические свойства.
Желательные черты аморфного углерода включают в себя устойчивость к износу, физическую прочность и твердость. Вы найдете слабую и мягкую структуру в графите, что делает его самосмазывающимся.
Сначала смешивают два компонента, а затем добавляют каменноугольный пек в качестве связующего. Затем смесь помещают в формы желаемой формы и прессуют.
После компрессионного формования эти детали должны быть обожжены при чрезвычайно высоких температурах. Этот процесс проводится для того, чтобы дать возможность каменноугольному пеку обуглиться.
Это образует прочный твердый компонент, содержащий как углерод, так и графит. Он устойчив к сжатию и не показывает никаких эффектов при воздействии чрезвычайно тяжелых испытаний на нагрузку.
Затем углеродный графит помещают в печь и запекают при очень высоких температурах. Это приводит к дегазации, при которой углеводороды вытесняются из твердой структуры.
Вот где углеродный графит достигает своей пористости из сети созданных отверстий. По сути, у вас есть структура, которая выглядит как сплошная черная губка.
Для улучшения химических и механических свойств мы можем пропитать эти отверстия металлом, смолами и многими другими наполнителями. В зависимости от применения они улучшат его термические свойства и укрепят его.
Углеродный графит против графита
Углеродный графит и графит могут быть сделаны из углерода, но это два разных элемента. Для начала, мы знаем, что графит полностью состоит из атомов углерода, структурированных в определенной конструкции.
Это делает его аллотропом углерода, как и алмаз. С другой стороны, вы получаете графитовый углерод, смешивая аморфный углерод и чистый графит с использованием связующего вещества.
Это объединяет как физические, так и механические свойства обоих компонентов. Это делает углеродный графит превосходящим по физическим и механическим свойствам графит.
Преимущества углеродного графита
Когда вы используете углеродный графит в своем приложении, вы можете получить различные преимущества, в основном за счет его свойств. Мы можем глубоко изучить некоторые из них ниже:
Применение в диапазоне высоких температур
Графитовые электроды можно использовать в широком диапазоне температур от неокисленных, окисленных и криогенных применений. Это обеспечивает работу от около -270°C до температур немного выше 3000°C.
Влажная и сухая среда
Поскольку они самосмазывающиеся, вам не нужно добавлять смазку, если применение происходит в сухих условиях. Эта смазка также не смывается в отличие от масла и смазки в условиях влажной среды.
Стабильный по размерам
Коэффициент теплового расширения углеродного графита очень низок, что означает, что температура не оказывает существенного влияния на его размер. Это означает, что он не расширяется/сжимается или не деформируется легко в экстремальных температурных условиях.
Износостойкий
Вы можете быть уверены в отличной работе вашего угольного графита, поскольку он не изнашивается легко. Это происходит из-за его превосходных термических свойств в сочетании с тем фактом, что он может самосмазываться.
Коррозионная стойкость
Поскольку он химически неактивен, вы можете легко применять его в агрессивных средах. Он также защищен от воздействия окисления посредством пористых пропиток, таких как соль.
Высокая теплопроводность
Это означает, что ваш углеродный графит может рассеивать или передавать тепло, генерируемое в вашем приложении от трения. Материалы с низкой теплопроводностью обычно передают рабочее тепло с очень низкой скоростью.
Углеродный графит для специальных деталей
Если вы когда-либо оказывались в ситуации, когда вам приходилось заменять специальную деталь, то углеграфит должен был быть вариантом. Большинство людей предпочитают углеграфит в качестве замены для таких деталей по нескольким причинам.
Помимо превосходных природных самосмазывающихся свойств, углеродный графит может выдерживать высокие температуры и коррозию. Кроме того, он одновременно прочный и твердый, что обеспечивает долговечность вашей детали.
Поскольку он термически стабилен, вы можете спокойно использовать его в зонах, подверженных как коррозии, так и химическому воздействию. Если вы хотите улучшить его универсальность, вы можете легко пропитать его ингибиторами окисления или даже смолами.
Если вы можете обрабатывать его с точностью, вы можете получить детали, которые закончились на складе. Вы даже можете обработать самую неизвестную деталь с гарантией, что она выдержит испытание временем.
Применение углеродного графита
Углеродный графит — это универсальный материал, который можно использовать в самых разных областях промышленности. Это важно из-за его способности выдерживать высокие температуры, самосмазывающегося материала и хороших термических свойств.
Мы можем проанализировать его применение на основе компонентов, которые мы можем из него сделать. Некоторые из них включают:
- Седла шаровых клапанов
- Различные типы втулок и подшипников
- Изготовление лопастей, используемых в различных промышленных насосах
- Изготовление специальных деталей
- Различные уплотнения, такие как торцевые уплотнения и уплотнительные кольца в криогенных применениях
- Износостойкие пластины
Заключение
Углеродный графит может предложить широкий спектр преимуществ при использовании в ваших приложениях. Благодаря углеродной связи, выдерживающей высокие температуры, они сочетают в себе различные элементы углерода и графита.
Он берет свойство самосмазывания графита и смешивает его с прочностью и износостойкостью углерода. Их можно улучшить с помощью различных пропиток, чтобы получить грозный материал с превосходными химическими и механическими характеристиками.
Больше ресурсов:
Графит – Источник: ВИКИПЕДИЯ
Свойства графита – Источник: BRITANNICA
