Perché la grafite viene utilizzata come lubrificante? 

La grafite è un minerale di carbonio utilizzato in diversi settori industriali. Le sue proprietà uniche la rendono un composto versatile. In questo post scopriremo cosa rende la grafite un eccellente lubrificante. Quindi, senza indugio, iniziamo.

Che cos'è la grafite?

Struttura della grafite

La grafite è una forma cristallina di carbonio strettamente impacchettata in una struttura reticolare esagonale. Ogni strato del reticolo esagonale è composto da atomi di carbonio strettamente legati e tutti gli strati sono tenuti insieme da deboli forze di van der Waals, che conferiscono alla grafite le sue proprietà lubrificanti.

Grafite naturale e sintetica

La grafite si trova naturalmente nelle rocce metamorfiche e si è formata naturalmente. La sua densità è solitamente compresa tra 2,09 e 2,23 g/cm³, il suo punto di fusione è di circa 3652℃ e il suo punto di ebollizione raggiunge i 4827℃. Pertanto, la grafite naturale ha una buona stabilità alle alte temperature e in ambienti estremi.
La grafite sintetica viene generalmente prodotta stampando ad alte temperature materiali di carbonio come il coke di petrolio. I prodotti realizzati, ad esempio, di elevata purezza e resistenza, sono ampiamente utilizzati in campo industriale.

Proprietà della grafite

Una delle proprietà eccezionali della grafite è la sua conducibilità elettrica, che la rende molto adatta all'uso in batterie, elettrodi e altri dispositivi elettronici. Gli elettroni delocalizzati all'interno dei suoi strati favoriscono un efficiente movimento degli elettroni.
Inoltre, la sua eccellente resistenza al calore lo rende adatto ad applicazioni ad alta temperatura, come i lubrificanti e i sistemi di gestione termica.
Infine, le proprietà della grafite, come l'elevata resistenza meccanica, la leggerezza e la resistenza al calore e agli agenti chimici, la rendono comunemente utilizzata in vari settori, come quello elettronico, automobilistico e aerospaziale.

Grafite come lubrificante

Sul mercato sono disponibili diversi tipi di lubrificanti a base di grafite. Vi siete mai chiesti perché la grafite viene utilizzata come lubrificante? Quali sono le proprietà che la rendono un lubrificante ideale?

La grafite è un materiale cristallino carbone con una struttura a strati. Tutti i suoi strati presentano atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale. 

Sebbene questi atomi abbiano legami forti, le forze tra gli strati sono deboli. Di conseguenza, essi scivolano l'uno sull'altro senza opporre una resistenza significativa. Questa struttura molecolare della grafite la rende un eccellente agente lubrificante.

Altri motivi che rendono la grafite un lubrificante ideale sono:

Nessun residuo appiccicoso

Diversi settori industriali preferiscono la grafite ai lubrificanti a base di olio. Il motivo principale è che non lascia residui appiccicosi. A differenza del grasso e dell'olio, la grafite è un lubrificante secco. È composta da sottili fiocchi di grafite.

Inoltre, i lubrificanti a base di grafite non contengono olio o grasso. Pertanto, non attirano polvere e sporco.

Resistenza alle alte temperature

Un altro fattore che lo rende un lubrificante eccellente è la sua stabilità alle alte temperature. Può resistere a temperature estreme senza perdere le sue capacità lubrificanti.

Alcuni solidi a base di grafite lubrificanti comprendono biossido di silice amorfo e diidrogenofosfato di alluminio. Le loro proprietà tribologiche garantiscono una protezione contro l'usura.

I lubrificanti sono utilizzati soprattutto dalle industrie che si occupano di forgiatura dei metalli e di produzione dell'acciaio.

Durata

I lubrificanti a base di grafite non si deteriorano nemmeno in atmosfera di alta pressione. Le loro prestazioni non diminuiscono ad alta quota e in condizioni difficili.

Di conseguenza, gli ingegneri aerospaziali li utilizzano anche per lubrificare ruote, catene, rulli, nastri trasportatori e guarnizioni.

Autolubrificante

Come già detto, gli strati di un lubrificante di grafite scivolano l'uno sull'altro. Pertanto, diventa un agente autolubrificante.

Quando si applica su un oggetto, crea uno strato sottile. Grazie alle proprietà autolubrificanti, non è necessario riapplicarlo frequentemente.

Gli ingegneri utilizzano il lubrificante alla grafite nei motori a reazione. Il lubrificante aiuta i motori a ruotare ad alta velocità senza creare attrito.

I lubrificanti a olio non sono in grado di funzionare in queste situazioni, poiché mancano di materiali autolubrificanti.

Facile miscelazione con i solventi

È facile miscelare la grafite lubrificante con i solventi. È possibile combinare la grafite con un solvente evaporante per aumentarne l'efficienza e il campo di applicazione.

È possibile applicare questa miscela a qualsiasi macchina. Il solvente evapora in un minuto o due e lascia una pellicola protettiva di lunga durata.

Questi lubrificanti misti lubrificano i punti in cui i normali lubrificanti a base di olio non riescono ad arrivare. In genere sono disponibili in forma di spray.

Non reattivo ai prodotti chimici

La grafite non è reattiva con la maggior parte delle sostanze chimiche grazie alla sua struttura stabile di carbonio non metallico. Di conseguenza, è possibile utilizzare un lubrificante a base di grafite in un'atmosfera esposta a sostanze chimiche.

Prestazioni di corrosione

Nell'ambiente dei mezzi chimici, può resistere alla corrosione della maggior parte delle sostanze chimiche. Pertanto, è possibile utilizzarlo per la lubrificazione in ambienti corrosivi come acidi e alcali.

Usi dei lubrificanti a base di grafite

• Un lubrificante a base di grafite presenta numerosi vantaggi. Alcune delle sue applicazioni includono:
• Il lubrificante a base di grafite secca inumidisce nastri trasportatori, macchine e stampi di pressofusione.
• Nell'industria automobilistica, gli ingegneri utilizzano questo lubrificante per inumidire i componenti del motore.
• I lavoratori del settore minerario utilizzano anche lubrificanti a base di grafite per ingrassare le attrezzature e le macchine da miniera.
• Il lubrificante viene utilizzato anche nell'industria delle costruzioni per ingrassare i macchinari pesanti.
• Gli ingegneri aerospaziali utilizzano i lubrificanti a base di grafite nelle parti degli aerei e nei meccanismi dei carrelli di atterraggio.

Vantaggi della grafite come lubrificante

Basso coefficiente di attrito

La grafite ha un coefficiente di attrito estremamente basso, che riduce l'usura delle parti in movimento. Questa proprietà riduce al minimo la perdita di energia nei macchinari, migliorandone l'efficienza.

Stabilità chimica

La grafite è chimicamente inerte, cioè non reagisce con la maggior parte delle sostanze. Questa stabilità impedisce il degrado nel tempo, garantisce una lubrificazione duratura e riduce la necessità di manutenzione.

Efficacia dei costi

La grafite è spesso più economica delle alternative sintetiche. Grazie alla sua durata, richiede una riapplicazione meno frequente, con conseguente risparmio a lungo termine.

Conducibilità elettrica

La conducibilità elettrica della grafite è vantaggiosa in alcune applicazioni, in quanto consente di utilizzarla sia come lubrificante che come conduttore elettrico, soprattutto nei componenti elettronici.

Svantaggi del lubrificante alla grafite

La bassa resistenza meccanica, ad esempio nelle apparecchiature ad alta velocità, ne facilita l'usura o la caduta.

Problema di accumulo: essendo un lubrificante secco, si deposita facilmente sulla superficie delle apparecchiature meccaniche e non è facile da pulire.

Inquinamento ambientale, i prodotti chimici in polvere sono inclini a causare un certo inquinamento dell'ambiente.

come usare il lubrificante alla grafite？

Può essere applicato direttamente alle parti rotanti o scorrevoli delle apparecchiature meccaniche e utilizzato in base alla quantità. Può anche essere aggiunto al lubrificante originale per un uso combinato. Infine, il lubrificante alla grafite può essere aggiunto direttamente all'acqua o a un liquido emulsionato.

Conclusione

Considerando tutto ciò, possiamo dire che la grafite è un lubrificante eccezionale. Offre numerosi vantaggi rispetto ai lubrificanti convenzionali a base di olio e grasso.

I lubrificanti a base di grafite si presentano principalmente in forma secca e hanno diverse applicazioni. Le loro proprietà ne fanno una scelta pratica per l'industria aerospaziale, manifatturiera e chimica.