Usos del grafito

Los usos y características del grafito

1. El grafito y la industria del grafito

El grafito se forma a altas temperaturas. El más extendido es el depósito metamórfico de grafito, que se forma por metamorfismo regional de rocas sedimentarias ricas en materia orgánica o materia carbonosa. El grafito o productos de grafito son muy utilizados en la industria, y se utilizan para fabricar crisoles de alta temperatura en fundición y. agentes de lubricación en la industria de maquinaria, fabricación de electrodos y minas para lápices; el grafito o productos de grafito se utilizan ampliamente en materiales refractarios avanzados y recubrimientos en la industria metalúrgica, estabilizadores para materiales pirotécnicos en la industria militar, minas para lápices en la industria ligera y escobillas de carbón. en la industria eléctrica, electrodos en la industria de baterías y catalizadores en la industria de fertilizantes, etc. Después de un procesamiento profundo, el grafito en escamas puede producir productos de grafito de alta tecnología, como emulsión de grafito, materiales de sellado de grafito y materiales compuestos, productos de grafito, aditivos antifricción de grafito, etc. El grafito o los productos de grafito se han convertido en importantes materias primas minerales no metálicas en diversos sectores industriales.

La mayor parte del consumo mundial de grafito o productos de grafito se concentra en países industrialmente desarrollados como Japón, Estados Unidos, Alemania y Reino Unido. El consumo anual de grafito o productos de grafito en estos países representa. aproximadamente el 1% del consumo total mundial. Alrededor de 30. El consumo mundial de grafito o productos de grafito se ha mantenido relativamente estable durante los últimos años. Las principales áreas de consumo de grafito o productos de grafito son: los materiales refractarios representan el 26% del consumo total, la fundición el 15%, los lubricantes el 14%, las pastillas de freno el 13%, los lápices el 7% y otros (escobillas de carbón, baterías, grafito expandido, etc.) .) 25%. A juzgar por la situación actual, es difícil que el grafito o los productos de grafito tengan áreas de aplicación nuevas y amplias en un futuro próximo. Por lo tanto, la demanda de grafito o productos de grafito en el mercado internacional no crecerá mucho.

China es el mayor productor de grafito natural del mundo, con una producción de grafito que alcanzó 1,65 millones de toneladas en 2008. La producción de China representa aproximadamente el 55% de la producción total de grafito o grafito del mundo. Además del grafito natural, muchos países del mundo también producen grafito artificial. La producción de grafito en 2008 fue de más de 1,5 millones de toneladas en 2007, un aumento de más de 120.000 toneladas, un aumento de aproximadamente 8. Para la industria del grafito, se trata de un gran avance.

El mineral de grafito en escamas tiene buena cristalización y el tamaño de las partículas de cristal es superior a 1 mm, generalmente de 0,05 a 1,5 mm, y las grandes pueden alcanzar de 5 a 10 mm, principalmente en forma de agregados. La ley del mineral de grafito es baja, generalmente 3-13,5. Los minerales asociados incluyen mica, feldespato, cuarzo, tremolita, diópsido, granate y una pequeña cantidad de pirita, calcita, etc., acompañados en ocasiones de componentes útiles como rutilo y mica de vanadio. Según la diferente litología de las rocas en las que se encuentran, los minerales de grafito en escamas se dividen en siete tipos: tipo gneis, tipo esquisto, tipo diópsido, tipo granulita, tipo migmatita, tipo mármol y tipo granito. Los primeros seis tipos son el mineral. El tipo se produce en depósitos metamórficos regionales, y el último tipo se produce en depósitos hidrotermales magmáticos. Desde el año 2000, debido al mayor desarrollo de la tecnología de flotación y los equipos mecánicos, la producción de grafito en escamas ha seguido creciendo.

Desde 2009, las exportaciones nacionales de grafito en escamas han disminuido. La fuerte caída de las exportaciones de grafito en escamas ha acumulado aún más inventarios nacionales de grafito en escamas, afectados por la crisis económica, el acero nacional, los productos transformadores, los materiales refractarios y otras industrias. Afectada en distintos grados, la demanda de grafito en escamas también caerá en 2009 aproximadamente un 5%. De 2010 a 2012, el inventario de grafito en escamas de China se mantuvo en un nivel relativamente alto, y el exceso de oferta de grafito en escamas se mantendrá durante uno a tres años.

Bajo la dirección del procesamiento profundo de grafito propuesta en el "Décimo Plan Quinquenal", los productos clave de procesamiento profundo de grafito de China en los próximos cinco años son el carbono con formas especiales, el grafito fluorado y el silicio. grafito infiltrado, emulsión de grafito de tubo de imagen, baterías de iones de litio, materiales de carbono, materiales de carbono para pilas de combustible, etc.

2. Nuevos usos del grafito

Con el continuo desarrollo de la ciencia y la tecnología, la gente también ha desarrollado muchos usos nuevos para el grafito. Productos de grafito flexible.

El grafito flexible, también conocido como grafito expandido, es un nuevo producto de grafito desarrollado en la década de 1970. En 1971, Estados Unidos investigó con éxito materiales de sellado de grafito flexible y resolvió el problema de fugas de las válvulas de energía atómica. Posteriormente, Alemania, Japón y Francia también comenzaron a desarrollar y producir materiales de sellado de grafito. Además de las características del grafito natural, este producto también tiene una flexibilidad y elasticidad especiales. Por tanto, es un material de sellado ideal. Es ampliamente utilizado en petroquímica, energía atómica y otros campos industriales.

La demanda del mercado internacional aumenta año tras año.

Fabricación de materiales de fricción semimetálicos. Los materiales de fricción semimetálicos se han utilizado ampliamente en embragues y revestimientos automáticos desde la década de 1970. El material de fricción semimetálico está hecho de grafito, polvo metálico, fibra de acero y polvo de arcilla unidos con resina sintética. Estos revestimientos automáticos se utilizan principalmente en equipos de alta velocidad, como frenos y discos de embrague en aviones, camiones y vehículos todoterreno. En los últimos años, el amianto ha sido sustituido gradualmente por grafito. En algunos revestimientos semimetálicos, el contenido de grafito ha aumentado de 1 a 2 a 5. El consumo de grafito en este campo depende del desarrollo de la industria del automóvil.

3. El material de grafito tiene características

El material de grafito está compuesto principalmente de grafito policristalino y es un material inorgánico no metálico. Sin embargo, se llama material de grafito debido a su buena calidad térmica y. Conductividad eléctrica. Semimetal. El grafito tiene una conductividad térmica y eléctrica más alta que algunos metales. También tiene un coeficiente de expansión térmica mucho más bajo que los metales, un alto punto de fusión y estabilidad química, lo que lo hace de gran valor en aplicaciones de ingeniería. tiene buena resistencia a la corrosión y no reacciona con ningún compuesto orgánico.

El grafito también es un material resistente a altas temperaturas. El grafito también tiene un buen rendimiento. buenas propiedades autolubricantes.

La desventaja del grafito es su escasa resistencia a los golpes. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la tasa de oxidación.

Parámetros de rendimiento

1. El diámetro promedio de partículas del material

El diámetro promedio de partículas del material afecta directamente la condición de descarga del material. Cuanto menor sea el tamaño medio de las partículas del material, más uniforme será la descarga del material, más estable será la situación de descarga y mejor será la calidad de la superficie.

Para moldes de forja y fundición a presión con requisitos de superficie y precisión bajos, generalmente se recomienda utilizar materiales con partículas más gruesas, como ISEM-3, para moldes electrónicos con requisitos de superficie y precisión altos, es; Se recomienda utilizar materiales de grano medio. Se utilizan materiales con un diámetro inferior a 4 μm para garantizar la precisión y el acabado superficial del molde procesado. Cuanto menor sea el tamaño promedio de partícula del material, menor será la pérdida de material y mayor será la fuerza entre cada grupo de iones. Por ejemplo: normalmente se recomienda que ISEM-7 sea suficiente para cumplir con los requisitos de moldes de fundición a presión y moldes de forja de precisión, pero cuando los clientes tienen requisitos de precisión particularmente altos, se recomienda utilizar materiales TTK-50 o ISO-63; Garantiza una menor pérdida de material, garantizando así la precisión y la rugosidad de la superficie del molde.

Al mismo tiempo, cuanto más grandes sean las partículas, más rápida será la velocidad de descarga y menor será la pérdida de desbaste. La razón principal es que la intensidad actual del proceso de descarga es diferente, lo que da como resultado diferentes cantidades de energía de descarga. Pero el acabado de la superficie después de la descarga también cambia con los cambios en las partículas.

2. La resistencia a la flexión del material

La resistencia a la flexión del material es un reflejo directo de la resistencia del material, mostrando la estanqueidad de la estructura interna del material. Los materiales con alta resistencia tienen una resistencia a la pérdida de descarga relativamente buena. Para electrodos con requisitos de alta precisión, intente elegir materiales con mejor resistencia. Por ejemplo: TTK-4 puede cumplir con los requisitos de moldes de conectores electrónicos generales, pero para algunos moldes de conectores electrónicos con requisitos de precisión especiales, se puede utilizar el material TTK-5, que tiene el mismo tamaño de partícula pero una resistencia ligeramente mayor.

3. Dureza Shore del material

En la comprensión subconsciente del grafito, el grafito generalmente se considera un material relativamente blando. Sin embargo, los datos de prueba reales y las condiciones de aplicación muestran que la dureza del grafito es mayor que la de los materiales metálicos. En la industria del grafito especializado, el estándar de prueba de dureza común es el método de medición de dureza Shore, y su principio de prueba es diferente al de los metales. Debido a la estructura en capas del grafito, tiene un rendimiento de corte muy superior durante el proceso de corte. La fuerza de corte es solo aproximadamente 1/3 de la de los materiales de cobre y la superficie mecanizada es fácil de manejar. Sin embargo, debido a su mayor dureza, la pérdida de la herramienta durante el corte será ligeramente mayor que la de las herramientas de corte de metal. Al mismo tiempo, los materiales con alta dureza tienen un mejor control sobre las pérdidas por descarga. En el sistema de materiales EDM de nuestra empresa, hay dos materiales para elegir para materiales con el mismo tamaño de partícula que se usan ampliamente, uno con una dureza ligeramente mayor y el otro con una dureza ligeramente menor para satisfacer las necesidades de los clientes con diferentes requisitos.

Por ejemplo: los materiales con un tamaño de partícula promedio de 5 µm incluyen ISO-63 y TTK-50; los materiales con un tamaño de partícula promedio de 4 µm incluyen TTK-4 y los materiales TTK-5 con un tamaño de partícula promedio de 2 µm incluyen TTK; -8 y TTK -9. Considerando principalmente las preferencias de diversos tipos de clientes por descarga eléctrica y mecanizado.

4. Resistividad inherente del material

Según las estadísticas de nuestra empresa sobre las características del material, si las partículas promedio del material son las mismas, la velocidad de descarga del material es grande. La resistividad será más lenta que la de la resistividad pequeña. Para materiales con el mismo tamaño promedio de partículas, la resistencia y dureza de los materiales con baja resistividad serán ligeramente menores que aquellos con alta resistividad. Es decir, la velocidad de descarga y la pérdida serán diferentes. Por tanto, es muy importante seleccionar los materiales según las necesidades de la aplicación real. Debido a la particularidad de la pulvimetalurgia, cada parámetro de cada lote de material tiene su valor representativo con un cierto rango de fluctuación. Sin embargo, los efectos de descarga de materiales de grafito del mismo grado son muy similares y la diferencia en los efectos de la aplicación causada por varios parámetros es muy pequeña. La selección de materiales de electrodos está directamente relacionada con el efecto de descarga. En gran medida, la selección adecuada de materiales determina la velocidad de descarga final, la precisión del procesamiento y la rugosidad de la superficie.

5. Características de la tecnología de proceso:

1. Resistencia a altas temperaturas

El grafito es uno de los materiales más resistentes a altas temperaturas que se conocen actualmente. Por encima de los 2000°C, los materiales en general ya se han convertido en gas o están en estado fundido. Incluso algunos metales difíciles pierden su resistencia alrededor de los 2500°C. Por ejemplo, el tungsteno tiene el punto de fusión más alto entre los metales conocidos, alcanzando los 3600 ℃, pero el grafito no se funde a esta temperatura. Su punto de fusión es 3850 ℃ ± 50 ℃, y su punto de ebullición es 4250 ℃ cuando se expone el material más caliente. a un arco de temperatura ultra alta de 7000 °C durante 10 segundos, el grafito tiene la pérdida más pequeña calculada en peso, el grafito tiene una pérdida de 0,8, el plástico fenólico reforzado con fibra de nailon tiene una pérdida de 1,2 y el carburo de silicio tiene una pérdida de 1,7. , y el jade de acero con alto contenido de aluminio tiene una pérdida de 8,2, que es el óxido metálico más resistente a altas temperaturas ----- Pérdida de óxido de circonio 12,9. Se puede ver que el rendimiento del grafito a altas temperaturas es muy sobresaliente.

Generalmente, la resistencia de los materiales disminuye gradualmente a altas temperaturas, pero cuando el grafito se calienta a 2000 ℃, su resistencia duplica la de la temperatura normal. Sin embargo, el grafito tiene poca resistencia a la oxidación. A medida que aumenta la temperatura, la velocidad de oxidación aumenta gradualmente.

2. Resistencia especial al choque térmico

El grafito tiene una buena resistencia al choque térmico cuando la temperatura cambia rápidamente, el coeficiente de expansión térmica es pequeño, por lo que no presenta grietas. ocurren durante cambios bruscos de temperatura.

3. Conductividad térmica y conductividad eléctrica

El grafito tiene buena conductividad térmica y eléctrica. Aunque la conductividad eléctrica del grafito no puede igualar a la del cobre, el aluminio y otras tecnologías, es mejor que la del cobre. La de los materiales en general, su conductividad térmica y eléctrica es bastante alta, como 4 veces mayor que la del acero inoxidable, 2 veces mayor que la del acero al carbono y 100 veces mayor que la de los no metales comunes.

La conductividad térmica del grafito no solo supera la del acero, el hierro, el aluminio y otros materiales metálicos, sino que también disminuye a medida que aumenta la temperatura. Esto es diferente de los materiales metálicos generales. La conductividad térmica de la tecnología general aumenta. con la temperatura alta y en aumento. A temperaturas extremadamente altas, el grafito tiende incluso a convertirse en un estado adiabático. Por tanto, el grafito tiene propiedades de aislamiento térmico en condiciones de temperatura ultraalta.

4. Lubricidad

Las propiedades de lubricación del grafito son similares al disulfuro de molibdeno, y el coeficiente de fricción es inferior a 0,1. Su rendimiento de lubricación cambia con el tamaño de las escalas. Cuanto más grandes son las escalas, menor es el coeficiente de fricción y mejor es el rendimiento de la lubricación.

5. Plasticidad

El grafito tiene plasticidad y puede convertirse en láminas transpirables y transmisoras de luz. Sin embargo, el grafito de alta resistencia es tan duro que es difícil de procesar con herramientas de diamante. .

6. Estabilidad química

El grafito tiene buena estabilidad cultural a temperatura ambiente y es resistente a la corrosión por ácidos, álcalis y disolventes orgánicos, pero se oxida fácilmente a altas temperaturas.