黒鉛粉の用途は？

黒鉛粉末は多くの優れた特性を持つ材料の一種である。その結晶構造は六方晶層であり、層中の炭素原子は共有結合によって結合されている。このユニークな構造は、黒鉛粉末に多くの優れた特性を与え、現代の産業や他の多くの分野で非常に広く、重要なアプリケーションを持っています。

黒鉛粉末の産業利用

鉄鋼・冶金産業

製鋼用浸炭剤

黒鉛粉末は、製鋼工程における浸炭剤として使用することができる。炭素は鋼の特性を決定する重要な元素の一つであるため、製鋼時に黒鉛粉末浸炭剤を添加することで、溶鋼中の炭素含有量を正確に制御することができます。これにより、鋼の品質が効果的に向上し、強度、靭性、延性などの性能指標が最適化されます。したがって、黒鉛粉末は、鋼の品質に厳しい要求がある特殊鋼や高級合金鋼の製造に特に適しています。

耐火物添加剤に使用される黒鉛粉末

黒鉛粉末は耐火物添加剤としても広く使用されている。その優れた耐高温性により、溶融・分解することなく極めて高い温度に耐えることができる。耐火レンガ、耐火キャスタブルなどの耐火材料に添加すると、これらの材料の耐火性を大幅に向上させることができます。そのため、高温環境下でも構造物の完全性と安定性を維持することができます。また、耐火物の耐用年数を大幅に延ばすことができます。

機械工業

乾式潤滑剤における黒鉛粉末の用途

黒鉛粉末は理想的な固体乾式潤滑剤です。機械作動中、多くの部品間で摩擦が発生する。そして、グラファイトパウダーの層状構造により、摩擦面に連続した潤滑膜を形成することができます。この膜は、効果的に摩擦係数を低減し、部品の摩耗を減らすことができます。また、高温、高圧などの過酷な使用条件下でも潤滑の役割を果たすことができます。

鋳造表面層

鋳造工程では、黒鉛粉末を鋳物表層に塗布する。その際 型黒鉛粉末を鋳型の内面に均一に塗布することで、成形後の鋳物の離型が容易になります。同時に、鋳物の表面をより滑らかで平らにすることができます。そして、その後の加工代と加工手順を減らし、生産効率を向上させ、生産コストを削減することができます。さらに、黒鉛粉末は鋳造工程で一定の断熱の役割も果たすことができる。これにより、鋳物の凝固速度を制御し、鋳物の品質と歩留まりを向上させることができます。

化学工業における黒鉛粉末の用途

触媒担体

グラファイト粉末は比表面積が大きく、吸着性に優れているため、触媒担体として優れている。多くの化学反応では、触媒の活性と選択性を向上させるために、触媒の活性成分を担体上に均一に分散させる必要がある。グラファイト粉末はこの要求を十分に満たすことができ、触媒の活性成分を表面に担持し、化学反応により多くの活性サイトを提供します。こうして反応が促進される。

電極材料

黒鉛粉自体も重要な電極材料である。電気化学産業では、電解槽の電極製造などに使われる、 黒鉛電極 黒鉛電極は、電気伝導性と化学的安定性に優れているため、広く使用されています。電解プロセスにおいて、黒鉛電極は電流を安定的に流すことができ、電解反応の円滑な進行を保証します。

電子・電気アプリケーション

導電性材料

プリント基板用導電性インク

エレクトロニクス産業において、プリント基板（PCB）は電子製品の中核部品のひとつである。黒鉛粉末を使用して、プリント基板用の導電性インクを調製することができます。この導電性インクは、グラファイト粉末を主な導電成分として使用し、印刷工程を通じて回路基板上に正確な導電回路パターンを形成します。さまざまな材質の基板に良好な印刷性と導電性を実現することができる。また、電子製品の高密度集積と多機能化を強力にサポートします。

導電性コーティング

グラファイト粉末を使用して導電性コーティングを調製することもできる。グラファイト粉末は、適切な樹脂や溶剤などと混合される。そして、プラスチック、ガラス、金属など様々な基材にコーティングし、良好な導電性を持つコーティングを形成する。さらに、導電性 コーティング は、静電気による電子部品の損傷を防ぐために、静電気防止包装材、静電気防止床材などの静電気防止分野にも応用できる。

電子部品の製造

抵抗器

電子部品の製造において、黒鉛粉末は抵抗器の材料として使用される。黒鉛粉末の粒度、純度、添加量、他の材料との比率を精密に制御することで、抵抗器の抵抗値を調整することができます。これらの回路に正確な抵抗値を提供し、回路の正常な動作と信号の正確な伝送を保証することができます。

黒鉛電極（電子デバイス加工用）

グラファイト電極は、電子デバイスの加工、特に放電加工技術において重要な役割を果たしている。の一般的な電極材料となっている。 イーディーエム 高融点、良導電性、低損失である。加工の過程で、黒鉛電極と被加工物の間にパルス放電が発生する。そして、瞬間的な高温により、被加工物の材料を溶融・気化させ、複雑な形状の被加工物の精密な加工を実現します。

エネルギー用途

燃料電池

バイポーラプレート材質

燃料電池技術では、グラファイト粉末をバイポーラプレート材料として使用することができます。グラファイト粉末ベースのバイポーラ・プレートは、良好な導電性、高い化学的安定性、優れたガスシール性を有する。電気伝導性に優れているため、燃料電池内の電子の効率的な伝達を保証し、オーミックロスを低減することができます。化学的安定性により、燃料電池の複雑な化学反応環境下で長期間安定して作動し、酸、アルカリ、その他の媒体による腐食に耐えることができる。ガスシールにより、燃料と酸化剤が漏れたり混ざったりすることなく、それぞれの流路を流れることが保証されます。

リチウムイオン電池における黒鉛粉末の用途

負極材料

黒鉛粉末は、リチウムイオン電池で最も広く使用されている負極材料の一つである。グラファイトは、適度な層間隔を持つ典型的な層状構造をしている。このため、リチウムイオンの挿入と除去に可逆的に対応できる。同時に、黒鉛負極材料は、安定した充放電電位プラットフォーム、良好なサイクル性能、比較的安価という利点がある。市販のリチウムイオン電池では、黒鉛負極材は安定した電気化学性能と長寿命を提供する。電池のエネルギー密度、出力密度、サイクル寿命に対する現代の携帯電子機器や電気自動車の要求を満たしている。

導電性添加剤

黒鉛粉末は、リチウムイオン電池の導電性添加剤としてよく使用される。リチウムイオン電池の電極調製工程において、正極材料または負極材料にグラファイト粉末を添加することで、電極材料の電子伝導性を大幅に向上させることができる。なぜなら、リチウムイオン電池の電極反応は、電子の迅速な伝達を必要とするからである。グラファイト粉末の添加は、活物質粒子間に良好な導電ネットワークを構築し、電極の分極抵抗を低減することができます。そして、電池の充放電効率、レート性能、サイクル寿命を向上させる。

他の分野での使用

環境保護

下水処理用吸着剤

グラファイト粉末は、下水処理における環境保護の分野で重要な用途がある。その大きな比表面積と豊富な細孔構造により、下水中の多くの汚染物質に対して良好な吸着能力を有する。下水中の重金属イオンに対して、グラファイト粉末は静電引力、イオン交換などを通じて表面に吸着することができる。そのため、下水中の重金属含有量を減少させ、水質浄化の目的を達成することができる。同時に、いくつかの有機汚染物質、例えば染料、農薬、フェノール化合物など。また、物理吸着と化学吸着の組み合わせにより、グラファイト粉末を効果的に除去することができます。

大気汚染の防止

大気汚染の防止においても、グラファイト粉末は一定の役割を果たしている。産業廃棄物のガス処理プロセスでは、グラファイト粉末を吸着剤や触媒担体として使用し、反応に参加させることができます。二酸化硫黄（SO2）、窒素酸化物（NOx）などの大気中の有害ガスに対して、黒鉛粉末は吸着によって排ガスから分離することができます。これにより、大気への排出量を減らすことができる。同時に、グラファイト粉末に特定の触媒活性基を担持させると、特定の条件下でこれらの有害ガスの変換を触媒することもできる。そのため、無害な物質や扱いやすい化合物に変換することができる。

補強材料

ポリマーマトリックス複合材料

補強材料の分野では、グラファイト粉末をポリマーマトリックス複合材料の調製に使用することができる。ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂などのポリマーマトリックスにグラファイト粉末を添加すると、複合材料の特性を大幅に向上させることができる。同時に、複合材料の機械的特性も向上させることができる。例えば、強度、剛性、耐摩耗性などである。グラファイト粉末のフレーク構造は、ポリマーマトリックスを強化し充填する役割を果たし、亀裂の拡大を妨げることができるからである。そのため、複合材料はより大きな外力に耐えることができ、耐用年数を延ばすことができる。

金属マトリックス複合材料

また、黒鉛粉末を使用して金属マトリックス複合材料を調製することもできる。黒鉛粉末を金属マトリックスに導入することで、金属材料の摩擦・摩耗特性や自己潤滑特性を改善することができる。例えば、アルミニウムベース、銅ベース、その他の金属マトリックス複合材料では、グラファイト粉末は摩擦プロセス中に金属表面に潤滑膜の層を形成します。これにより、摩擦係数が低下し、摩耗が減少し、材料の耐摩耗性と耐食性が向上する。

3Dプリンティング分野

3Dプリンティング材料では、グラファイト粉末を添加剤または強化相として使用することができます。プラスチックベースの3Dプリント材料にグラファイト粉末を添加すると、材料の電気伝導性と熱伝導性を向上させることができる。そのため、電子機器のシェルやシールドカバーなど、電磁シールド機能を備えた3Dプリント部品の製造に使用できる。複雑な電磁環境で電子機器が正常に動作するためのニーズを満たす。

鉛筆作り

黒鉛粉の最も有名な用途のひとつは鉛筆である。鉛筆の芯の主成分は、黒鉛粉と粘土などの添加物の混合物である。黒鉛粉は柔らかい質感で、潤滑性と着色力に優れている。鉛筆を書く際、黒鉛粉は紙にくっきりとした筆跡を残しやすい。黒鉛粉と粘土の比率を調整することで、鉛筆の芯の硬さや黒さを変えることができ、さまざまな筆記や絵画のニーズに応えることができる。

結論

黒鉛粉は伝統産業から新興技術分野まで、材料性能の要求を満たすことができる。科学技術の発展に伴い、黒鉛粉の応用の展望はより広くなり、材料科学と社会発展の新たな高みに貢献することが期待されている。