Rivestimento in grafite - La guida definitiva

Nel campo della scienza dei materiali, la tecnologia dei rivestimenti in grafite aiuta a migliorare le prestazioni dei materiali. Grazie alle sue esclusive proprietà termiche, elettriche, chimiche e di attrito, è adatta a soddisfare diverse esigenze industriali. E svolge un ruolo chiave in molti campi come la produzione industriale, l'elettronica e i trasporti.

Che cos'è il rivestimento in grafite?

Il rivestimento di grafite è un film funzionale formato dal rivestimento di grafite come componente principale sulla superficie di vari substrati mediante un processo specifico. La grafite è un minerale cristallino composto da atomi di carbonio, con una struttura a strati. Questa struttura conferisce alla grafite molte proprietà fisiche e chimiche uniche, ma rende anche il rivestimento in grafite con le caratteristiche corrispondenti.

Caratteristiche del rivestimento in grafite

Lubrificazione:

La forza di van der Waals tra gli strati di grafite è debole e facilita lo scorrimento relativo tra gli strati. Può ridurre efficacemente il coefficiente di attrito e ridurre l'usura tra le parti meccaniche.

Conducibilità elettrica:

Per questo motivo ha un potenziale valore applicativo anche in campo elettronico ed elettrotecnico. Come ad esempio il rivestimento degli elettrodi dei componenti elettronici.

Resistenza alle alte temperature:

Il punto di fusione della grafite è molto alto e può ancora mantenere stabili le proprietà fisiche e chimiche in un ambiente ad alta temperatura. Il rivestimento in grafite può quindi proteggere il materiale di base in condizioni di alta temperatura.

Stabilità chimica:

È inerte alla maggior parte delle sostanze chimiche. Inoltre, il rivestimento in grafite può aumentare la stabilità chimica del materiale della matrice e migliorarne la resistenza alla corrosione.

Principio di formazione e metodo di preparazione comune

Il principio di formazione del rivestimento in grafite si basa principalmente sul legame fisico o chimico tra la grafite e il materiale di base. I metodi di preparazione più comuni includono:

Metodo di spruzzatura:

Miscelare la polvere di grafite o la grafite colloidale con un legante appropriato, spruzzare sulla superficie del substrato con una pistola a spruzzo. Quindi si asciuga e si polimerizza per formare un rivestimento. Può essere ampiamente utilizzato nel campo della protezione delle superfici di grandi attrezzature industriali, come serbatoi di stoccaggio, condutture, ecc. È in grado di proteggere efficacemente la matrice di grandi superfici.

Metodo di deposizione fisica del vapore (PVD):

In un ambiente ad alto vuoto, la grafite viene evaporata o sputata. In questo modo i suoi atomi o le sue molecole si depositano sulla superficie del substrato e si condensano in un rivestimento. Questo metodo consente di controllare con precisione lo spessore e la qualità del rivestimento. La forza di legame tra il rivestimento e il substrato è forte.

Metodo di deposizione da vapore chimico (CVD):

Questo metodo decompone la fonte gassosa di carbonio ad alta temperatura e sotto l'azione di un catalizzatore. Gli atomi di carbonio si depositano sulla superficie del substrato e reagiscono per produrre il rivestimento di grafite. Il rivestimento preparato con questo metodo ha un'alta qualità e una buona cristallinità, ma le attrezzature sono costose e il processo è complicato.

Tipo di rivestimento in grafite

Rivestimento in polvere di grafite

Polvere di grafite e rivestimento misto di legante, ha un basso costo, un processo semplice, per la lubrificazione meccanica ordinaria.

Rivestimento in grafite colloidale

Disperde la grafite in un rivestimento colloidale, con una dispersione uniforme e di alta qualità, utilizzato in aree con requisiti di superficie e prestazioni elevati.

Rivestimento in grafite pirolitica

Film di carbonio organico pirolitico ad alta temperatura, di elevata cristallinità e purezza, utilizzato nel settore aerospaziale e in altri campi di alto livello.

Rivestimento in grafite PVD

Preparato mediante deposizione fisica da vapore, forte forza di legame, spessore uniforme, struttura di composizione controllabile.

Rivestimento in grafite

Polvere di grafite e base di vernice mescolate in un rivestimento di vernice, di facile costruzione, decorativo e protettivo, utilizzato per la protezione delle apparecchiature industriali in generale.

Confronto con altri rivestimenti

Rivestimento in grafite vs. rivestimento in ceramica

La durezza e la resistenza all'usura del rivestimento ceramico sono molto elevate, con un'eccellente resistenza all'usura e ottime prestazioni in caso di usura estrema. Sebbene il rivestimento in grafite abbia una certa resistenza all'usura, il suo vantaggio principale è la lubrificazione, che è migliore nel ridurre l'attrito.

In termini di resistenza alle alte temperature, entrambi sono buoni, ma il limite di resistenza alle alte temperature del rivestimento ceramico è più alto.

Nello scenario applicativo. I rivestimenti ceramici sono spesso utilizzati in parti di motori, utensili da taglio e altri luoghi che richiedono elevata durezza e resistenza all'usura. I rivestimenti in grafite, invece, possono essere utilizzati soprattutto nelle parti che necessitano di lubrificazione, conduzione o che lavorano in un ambiente a media temperatura.

Rivestimento in grafite vs. rivestimento in grafene

In termini di struttura e prestazioni, il grafene è composto da un singolo strato di atomi di carbonio. È un materiale bidimensionale con resistenza, conduttività elettrica e conduttività termica estremamente elevate. Il rivestimento di grafite è composto da più strati di grafite, con prestazioni diverse. Ma il costo e il processo di preparazione sono più vantaggiosi.

In termini di costi di preparazione, l'elevato costo di preparazione del grafene limita l'applicazione su larga scala. Il costo di preparazione del rivestimento di grafite è più basso e più facile da produrre a livello industriale.

Nel campo di applicazione, grafene ha ampie prospettive nei dispositivi elettronici di fascia alta, nei sensori e in altri campi. I rivestimenti in grafite sono ampiamente utilizzati nella produzione industriale, nei trasporti e in altri settori.

Applicazione del rivestimento in grafite

Rivestimento in grafite dei metalli

Rivestimento in grafite su acciaio

Il suo rivestimento sulla superficie dell'acciaio può migliorare efficacemente la resistenza alla corrosione e la lubrificazione dell'acciaio. Ad esempio, nella produzione di componenti automobilistici, il rivestimento in grafite delle parti in acciaio può prolungarne la durata e ridurre i costi di manutenzione.

Polvere di grafite rivestita di nichel

Come materiale speciale, combina la resistenza alla corrosione del nichel e la lubricità della grafite. È spesso utilizzato nella produzione di cuscinetti, ingranaggi e altre parti meccaniche ad alte prestazioni.

Componenti meccanici

Rivestimento in grafite per il piatto della falciatrice

Può ridurre l'attrito tra l'erba tagliata e il telaio, evitando che l'erba tagliata si attacchi. E migliorare l'efficienza della falciatura.

Rivestimento in grafite della piastra di scorrimento

Può ridurre l'attrito tra lo skateboard e il terreno, rendendo lo scorrimento più fluido.

Spazzole tergicristallo con rivestimento in grafite

Può migliorare la resistenza all'usura e la lubrificazione della spazzola tergicristallo. Garantisce che la pioggia possa essere chiaramente eliminata in varie condizioni atmosferiche per migliorare la sicurezza di guida.

Campo elettronico

La sua conduttività lo rende ampiamente utilizzato nel campo del elettronica. Ad esempio, l'utilizzo sul circuito stampato può migliorare la conducibilità elettrica della linea e ridurre la perdita di trasmissione del segnale. L'utilizzo sul dissipatore di calore del componente elettronico può migliorare l'effetto di dissipazione del calore. Inoltre, può migliorare la stabilità di funzionamento del componente elettronico.

Trasporto

L'uso della grafite sui pistoni e sulle pareti interne dei cilindri dei motori automobilistici può ridurre l'attrito e migliorare l'efficienza del motore e il risparmio di carburante. Rivestire di grafite le ruote e le superfici dei binari dei mezzi di trasporto ferroviario può ridurre l'usura e la rumorosità e prolungare la vita utile delle apparecchiature.

Prezzo del rivestimento in grafite

Il prezzo è influenzato da molti fattori, come il metodo di preparazione, lo spessore del rivestimento e la qualità delle materie prime di grafite.

Rivestimento in grafite a spruzzo:

Per l'industria in generale, spessore di 0,1-0,3 mm per metro quadro, 7-70 USD, prezzo in base alla purezza della grafite.

Rivestimento in grafite PVD:

Produzione di fascia alta, spessore di 0,05-0,1 mm per metro quadro, 142-1400 USD, a seconda del campo di applicazione e delle materie prime.

Rivestimento in grafite CVD:

Campi di alta precisione, spessore di 0,01-0,05 mm per metro quadro, 430-1400 + USD, prezzo in base ai requisiti di precisione.

Conclusione

Il rivestimento in grafite ha un elevato valore applicativo nell'industria, nell'elettronica, nei trasporti e in altri settori. Inoltre, migliora le proprietà dei materiali della matrice grazie alle proprietà lubrificanti e conduttive. Con lo sviluppo della tecnologia, il processo di preparazione sarà migliorato e il costo sarà ridotto. Si prevede che la sua applicazione si estenderà e contribuirà allo sviluppo di vari settori industriali.