흑연이 윤활유로 사용되는 이유는 무엇인가요? 

흑연은 다양한 산업 분야에서 사용되는 탄소 광물입니다. 독특한 특성 덕분에 다용도로 사용할 수 있는 화합물입니다. 이 글에서는 흑연이 우수한 윤활유가 되는 이유에 대해 알아보겠습니다. 그러니 지체 없이 시작하겠습니다.

흑연이란 무엇인가요?

흑연 구조

흑연은 육각형 격자 구조로 단단히 밀집된 결정 형태의 탄소입니다. 각 육각형 격자 층은 단단히 결합된 탄소 원자로 구성되어 있으며, 모든 층 자체는 약한 반데르발스 힘으로 서로 결합되어 흑연의 윤활 특성을 부여합니다.

천연 및 합성 흑연

흑연은 자연적으로 형성된 흑연인 변성암에서 자연적으로 발견될 수 있습니다. 밀도는 일반적으로 2.09~2.23g/cm³이고 녹는점은 약 3652℃이며 끓는점은 4827℃에 이릅니다. 따라서 천연 흑연은 고온 및 극한 환경에서도 안정성이 우수합니다.
합성 흑연은 일반적으로 석유 코크스와 같은 탄소 소재를 고온에서 성형하여 만듭니다. 이렇게 만들어진 고순도, 고강도 제품은 산업 분야에서 널리 사용됩니다.

흑연의 특성

흑연의 뛰어난 특성 중 하나는 전기 전도성으로 배터리, 전극 및 기타 전자 장치에 사용하기에 매우 적합하다는 점입니다. 흑연 층 내의 분산된 전자는 효율적인 전자 이동을 촉진하는 데 도움이 됩니다.
또한 내열성이 뛰어나 윤활유 및 열 관리 시스템과 같은 고온 애플리케이션에 적합합니다.
마지막으로 흑연은 높은 기계적 강도, 가벼운 무게, 열 및 화학 물질에 대한 내성 등의 특성으로 인해 전자, 자동차, 항공우주 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

윤활유로서의 흑연

시중에는 다양한 종류의 흑연 윤활제가 판매되고 있습니다. 흑연이 윤활유로 사용되는 이유가 궁금한 적이 있나요? 어떤 특성이 흑연을 이상적인 윤활제로 만들까요?

흑연은 결정질 탄소 층 구조로 되어 있습니다. 모든 층은 탄소 원자가 육각형 격자로 배열된 것이 특징입니다. 

이 원자들은 강한 결합력을 가지고 있지만 층 사이의 힘은 약합니다. 그 결과 큰 저항 없이 서로 미끄러집니다. 이러한 흑연의 분자 구조는 흑연을 탁월한 윤활제로 만듭니다.

흑연이 이상적인 윤활유가 되는 다른 이유로는 다음과 같은 것들이 있습니다:

끈적이는 잔여물 없음

여러 산업 분야에서 오일 기반 윤활유보다 흑연을 선호합니다. 그 주된 이유 중 하나는 끈적끈적한 잔여물이 남지 않는다는 점입니다. 그리스나 오일과 달리 흑연은 건식 윤활제입니다. 그것은 미묘한 흑연 플레이크.

또한 흑연 윤활유에는 오일이나 그리스가 포함되어 있지 않습니다. 따라서 먼지와 오물을 끌어당기지 않습니다.

고온 내구성

탁월한 윤활유로 꼽히는 또 다른 요인은 고온 안정성입니다. 극한의 온도에서도 윤활 기능을 잃지 않고 견딜 수 있습니다.

일부 흑연 기반 고체 윤활유 무정형 이산화규소와 인산이수소 알루미늄으로 구성됩니다. 이들의 마찰 특성은 마모로부터 보호합니다.

주로 금속 단조 및 철강 제조에 종사하는 산업에서 이러한 윤활제를 사용합니다.

내구성

흑연 기반 윤활제는 고압 대기에서도 성능이 저하되지 않습니다. 높은 고도와 열악한 조건에서도 성능이 저하되지 않습니다.

따라서 항공우주 엔지니어들은 바퀴, 체인, 롤러, 컨베이어 벨트 및 개스킷을 윤활하는 데도 이 제품을 사용합니다.

자체 윤활

위에서 언급했듯이 흑연 윤활제의 층은 서로 미끄러집니다. 따라서 자체 윤활제가 됩니다.

물체 위에 바르면 얇은 층이 만들어집니다. 자체 윤활 특성으로 인해 자주 덧바를 필요가 없습니다.

엔지니어는 제트 엔진에 흑연 윤활제를 사용합니다. 윤활유는 엔진이 마찰을 일으키지 않고 고속으로 회전할 수 있도록 도와줍니다.

오일 윤활유는 자체 윤활 물질이 부족하기 때문에 이러한 상황에서는 성능을 발휘할 수 없습니다.

용제와의 간편한 혼합

흑연을 쉽게 혼합할 수 있습니다. 윤활유 용매와 함께. 흑연과 증발 용매를 결합하여 효율성과 적용 범위를 향상시킬 수 있습니다.

이 혼합물을 모든 기계에 적용할 수 있습니다. 용제는 1~2분 안에 증발하고 오래 지속되는 보호 필름을 남깁니다.

이러한 혼합 윤활제는 일반 오일 기반 윤활제가 닿지 않는 부위를 윤활합니다. 일반적으로 스프레이 형태로 제공됩니다.

화학 물질에 반응하지 않음

흑연은 안정된 비금속 탄소 구조로 인해 대부분의 화학물질과 반응하지 않습니다. 따라서 화학 물질에 노출된 환경에서 흑연 기반 윤활제를 사용할 수 있습니다.

부식 성능

화학 매체의 환경에서는 대부분의 화학 물질의 부식을 견딜 수 있습니다. 따라서 산이나 알칼리와 같은 부식성 매질에서 윤활용으로 사용할 수 있습니다.

흑연 윤활유의 용도

• 흑연으로 만든 윤활유에는 몇 가지 장점이 있습니다. 몇 가지 응용 분야는 다음과 같습니다:
• 건식 흑연 윤활제는 컨베이어 벨트, 기계 및 다이캐스팅 금형을 적셔줍니다.
• 자동차 산업에서 엔지니어는 이 윤활유를 사용하여 엔진 부품을 적셔줍니다.
• 채굴 작업자는 또한 흑연 윤활제를 사용하여 채굴 장비와 기계에 기름칠을 합니다.
• 윤활유는 건설 산업에서 중장비에 기름칠을 하는 데도 사용됩니다.
• 항공우주 엔지니어는 항공기 부품과 랜딩 기어의 메커니즘에 흑연 윤활제를 사용합니다.

윤활유로서 흑연의 장점

낮은 마찰 계수

흑연은 마찰 계수가 매우 낮기 때문에 움직이는 부품의 마모를 줄여줍니다. 이 특성은 기계의 에너지 손실을 최소화하여 효율성을 향상시킵니다.

화학적 안정성

흑연은 화학적으로 불활성이므로 대부분의 물질과 반응하지 않습니다. 이러한 안정성은 시간이 지나도 성능 저하를 방지하고 오래 지속되는 윤활을 보장하며 유지보수의 필요성을 줄여줍니다.

비용 효율성

흑연은 합성 대체재보다 경제적인 경우가 많습니다. 내구성이 뛰어나 재도포 횟수가 적어 장기적으로 비용을 절감할 수 있습니다.

전기 전도도

흑연의 전기 전도성은 특정 응용 분야에서 유리하여 특히 전자 부품에서 윤활유와 전기 전도체로 모두 사용할 수 있습니다.

흑연 윤활유의 단점

고속 장비와 같이 기계적 강도가 낮으면 마모되거나 떨어지기 쉽습니다.

축적 문제, 건식 윤활유로서 기계 장비 표면에 쉽게 침전되고 청소가 쉽지 않습니다.

환경 오염, 가루 화학 물질은 특정 환경 오염을 유발하기 쉽습니다.

흑연 윤활제를 사용하는 방법?

기계 장비의 회전 또는 슬라이딩 부품에 직접 도포하여 양에 따라 사용할 수 있습니다. 또한 기존 윤활유에 첨가하여 함께 사용할 수도 있습니다. 마지막으로 흑연 윤활제는 물이나 유화액에 직접 첨가하여 사용할 수 있습니다.

결론

모든 것을 고려할 때 흑연은 뛰어난 윤활제라고 말할 수 있습니다. 흑연은 기존의 오일 및 그리스 기반 윤활유에 비해 많은 이점을 제공합니다.

흑연 윤활제는 주로 건식 형태로 제공되며 여러 용도로 사용됩니다. 이러한 특성으로 인해 항공우주, 제조 및 화학 처리 산업에 실용적인 선택이 될 수 있습니다.