Pelapisan Grafit - Panduan Utama

Di bidang ilmu material, teknologi pelapisan grafit membantu meningkatkan performa material. Dengan sifat termal, listrik, kimia, dan gesekannya yang unik, grafit sangat cocok untuk memenuhi beragam kebutuhan industri. Dan itu memainkan peran kunci dalam banyak bidang seperti industri manufaktur, elektronik, dan transportasi.

Apa yang dimaksud dengan lapisan Grafit?

Lapisan grafit adalah film fungsional yang dibentuk dengan melapisi grafit sebagai komponen utama pada permukaan berbagai substrat dengan proses tertentu. Grafit adalah mineral kristal yang tersusun dari atom karbon, dengan struktur berlapis. Struktur ini memberikan grafit banyak sifat fisik dan kimia yang unik, tetapi juga membuat lapisan grafit memiliki karakteristik yang sesuai.

Karakteristik lapisan grafit

Pelumasan:

Gaya van der Waals di antara lapisan grafit lemah, sehingga mudah untuk meluncur secara relatif di antara lapisan. Hal ini secara efektif dapat mengurangi koefisien gesekan dan mengurangi keausan di antara komponen mekanis.

Konduktivitas listrik:

Hal ini juga membuatnya memiliki nilai aplikasi yang potensial dalam bidang elektronik dan listrik. Misalnya, pelapisan elektroda komponen elektronik.

Tahan suhu tinggi:

Titik leleh grafit sangat tinggi, dan masih dapat mempertahankan sifat fisik dan kimia yang stabil di bawah lingkungan bersuhu tinggi. Jadi, lapisan grafit dapat melindungi bahan dasar dalam kondisi suhu tinggi.

Stabilitas kimiawi:

Ini tidak bereaksi terhadap sebagian besar zat kimia. Dan lapisan grafit dapat meningkatkan stabilitas kimiawi bahan matriks dan meningkatkan ketahanan korosinya.

Prinsip pembentukan dan metode persiapan umum

Prinsip pembentukan lapisan grafit terutama didasarkan pada ikatan fisik atau kimiawi antara grafit dan bahan dasar. Metode persiapan yang umum meliputi:

Metode penyemprotan:

Campur bubuk grafit atau grafit koloid dengan pengikat yang sesuai, disemprotkan ke permukaan substrat dengan pistol semprot. Kemudian keringkan dan sembuhkan untuk membentuk lapisan. Anda dapat menggunakannya secara luas di bidang perlindungan permukaan peralatan industri besar, seperti tangki penyimpanan, jaringan pipa, dll. Secara efektif dapat memberikan perlindungan untuk matriks area yang luas.

Metode deposisi uap fisik (PVD):

Dalam lingkungan vakum yang tinggi, grafit diuapkan atau disemburkan. Sehingga atom atau molekulnya diendapkan pada permukaan substrat dan terkondensasi menjadi lapisan. Metode ini secara akurat dapat mengontrol ketebalan dan kualitas lapisan. Dan kekuatan pengikatan antara lapisan dan substrat kuat.

Metode deposisi uap kimia (CVD):

Metode ini menguraikan sumber karbon gas pada suhu tinggi dan di bawah aksi katalis. Dan atom karbon diendapkan pada permukaan substrat dan bereaksi menghasilkan lapisan grafit. Lapisan yang dibuat dengan metode ini memiliki kualitas tinggi dan kristalinitas yang baik, tetapi peralatannya mahal dan prosesnya rumit.

Jenis lapisan grafit

Lapisan bubuk grafit

Bubuk grafit dan lapisan campuran pengikat, memiliki biaya rendah, proses sederhana, untuk pelumasan mekanis biasa.

Lapisan grafit koloid

Membubarkan grafit ke dalam lapisan koloid, memiliki dispersi yang seragam, berkualitas tinggi, digunakan di area dengan persyaratan permukaan dan kinerja yang tinggi.

Lapisan grafit pirolitik

Film sumber karbon organik pirolitik suhu tinggi, kristalinitas dan kemurnian tinggi, digunakan di bidang kedirgantaraan dan bidang canggih lainnya.

Lapisan PVD grafit

Disiapkan dengan pengendapan uap fisik, kekuatan pengikatan yang kuat, ketebalan yang seragam, struktur komposisi yang dapat dikontrol.

Lapisan cat grafit

Serbuk grafit dan dasar cat dicampur menjadi lapisan cat, konstruksi mudah, dekoratif dan protektif, digunakan untuk perlindungan peralatan industri umum.

Perbandingan dengan pelapis lainnya

Lapisan grafit vs lapisan keramik

Kekerasan dan ketahanan aus lapisan keramik sangat tinggi, ketahanan aus yang istimewa, performa yang sangat baik di bawah keausan yang ekstrem. Meskipun lapisan grafit memiliki ketahanan aus tertentu, tetapi pelumasan adalah keunggulan utamanya, yang lebih baik dalam mengurangi gesekan.

Dari segi ketahanan suhu tinggi, keduanya bagus, tetapi batas ketahanan suhu tinggi lapisan keramik lebih tinggi.

Dalam skenario aplikasi. Anda dapat sering menggunakan pelapis keramik pada bagian-bagian mesin, alat pemotong, dan tempat-tempat lain yang membutuhkan kekerasan dan ketahanan aus yang tinggi. Dan Anda sebagian besar dapat menggunakan pelapis grafit pada bagian yang membutuhkan pelumasan, konduksi, atau bekerja di lingkungan bersuhu sedang.

Lapisan grafit vs lapisan graphene

Dari segi struktur dan performa, graphene terdiri dari satu lapisan atom karbon. Ini adalah bahan dua dimensi dengan kekuatan, konduktivitas listrik, dan konduktivitas termal yang sangat tinggi. Lapisan grafit terdiri dari beberapa lapisan grafit, yang memiliki kinerja berbeda. Tetapi biaya dan proses persiapannya lebih menguntungkan.

Dalam hal biaya persiapan, biaya persiapan graphene yang tinggi membatasi aplikasi skala besar. Dan biaya persiapan pelapisan grafit lebih rendah dan lebih mudah untuk produksi industri.

Di bidang aplikasi, graphene memiliki prospek yang luas dalam perangkat elektronik kelas atas, sensor, dan bidang lainnya. Dan pelapis grafit banyak digunakan dalam industri manufaktur, transportasi, dan bidang lainnya.

Penerapan lapisan grafit

Lapisan grafit dari logam

Lapisan grafit pada baja

Melapisinya pada permukaan baja dapat secara efektif meningkatkan ketahanan korosi dan pelumasan baja. Sebagai contoh, dalam produksi komponen otomotif, pelapisan grafit pada komponen baja dapat memperpanjang masa pakai dan mengurangi biaya perawatan.

Bubuk grafit berlapis nikel

Sebagai bahan khusus, bahan ini memadukan ketahanan korosi nikel dan pelumasan grafit. Dan Anda dapat sering menggunakannya dalam pembuatan bearing, roda gigi, dan komponen mekanis lainnya yang berkinerja tinggi.

Komponen mekanis

Lapisan grafit untuk dek alat pemotong rumput

Dapat mengurangi gesekan antara potongan rumput dan sasis, mencegah potongan rumput menempel. Dan meningkatkan efisiensi pemotongan rumput.

Lapisan grafit pelat selip

Hal ini dapat mengurangi gesekan antara skateboard dan tanah, sehingga membuat luncuran menjadi lebih mulus.

Bilah penghapus kaca berlapis grafit

Hal ini dapat meningkatkan ketahanan aus dan pelumasan bilah penghapus. Untuk memastikan bahwa hujan dapat dikikis dengan jelas dalam berbagai kondisi cuaca untuk meningkatkan keselamatan berkendara.

Bidang elektronik

Konduktivitasnya membuatnya banyak digunakan di bidang elektronik. Misalnya, menggunakannya pada papan sirkuit dapat meningkatkan konduktivitas listrik saluran dan mengurangi hilangnya transmisi sinyal. Menggunakannya pada heat sink komponen elektronik dapat meningkatkan efek pembuangan panas. Dan ini dapat meningkatkan stabilitas kerja komponen elektronik.

Transportasi

Penggunaannya pada piston dan dinding bagian dalam silinder mesin mobil dapat mengurangi gesekan dan meningkatkan efisiensi mesin dan penghematan bahan bakar. Melapisi roda dan permukaan lintasan kereta api dengan grafit dapat mengurangi keausan dan kebisingan serta memperpanjang masa pakai peralatan.

Harga lapisan grafit

Harga ini dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti metode persiapan, ketebalan lapisan, dan kualitas bahan baku grafit.

Semprotkan lapisan grafit:

Untuk industri umum, tebal 0,1-0,3 mm per meter persegi, 7-70 USD, harga sesuai dengan kemurnian grafit.

Lapisan grafit PVD:

Manufaktur kelas atas, tebal 0,05-0,1 mm per meter persegi, 142-1400 USD, tergantung pada bidang aplikasi dan bahan baku.

Lapisan grafit CVD:

Melayani bidang presisi tinggi, ketebalan 0,01-0,05 mm per meter persegi, 430-1400 + USD, harga sesuai dengan persyaratan akurasi.

Kesimpulan

Lapisan grafit memiliki nilai aplikasi yang tinggi dalam industri, elektronik, transportasi dan bidang lainnya. Dan itu meningkatkan sifat-sifat bahan matriks dengan melumasi dan sifat konduktif. Dengan perkembangan teknologi, proses persiapannya akan ditingkatkan, biayanya akan berkurang. Dan diharapkan dapat memperluas aplikasinya dan membantu perkembangan berbagai industri.