Waarom wordt grafiet als smeermiddel gebruikt? 

Grafiet is een koolstofmineraal dat in verschillende industrieën wordt gebruikt. Door zijn unieke eigenschappen is het een veelzijdige verbinding. In dit artikel leren we wat grafiet tot een uitstekend smeermiddel maakt. Dus laten we meteen beginnen.

Wat is grafiet?

Grafietstructuur

Grafiet is een kristallijne vorm van koolstof die dicht op elkaar zit in een zeshoekig rooster. Elke zeshoekige roosterlaag bestaat uit strak verbonden koolstofatomen en alle lagen zelf worden bij elkaar gehouden door zwakke van der Waals krachten, wat grafiet zijn smerende eigenschappen geeft.

Natuurlijk en synthetisch grafiet

Grafiet komt van nature voor in metamorfe gesteenten, natuurlijk gevormd grafiet. De dichtheid ligt meestal tussen de 2,09-2,23g/cm³, het smeltpunt ligt rond de 3652℃ en het kookpunt ligt zelfs op 4827℃. Daarom heeft natuurlijk grafiet een goede stabiliteit bij hoge temperaturen en extreme omgevingen.
Synthetisch grafiet wordt over het algemeen gemaakt door koolstofmaterialen zoals petroleumcoke bij hoge temperaturen te gieten. De gemaakte producten met een hoge zuiverheid en sterkte worden bijvoorbeeld veel gebruikt in de industrie.

Eigenschappen van grafiet

Een van de opmerkelijke eigenschappen van grafiet is zijn elektrische geleidbaarheid, waardoor het zeer geschikt is voor gebruik in batterijen, elektroden en andere elektronische apparaten. De gedelokaliseerde elektronen in de lagen bevorderen een efficiënte elektronenbeweging.
Bovendien maakt de uitstekende hittebestendigheid het geschikt voor toepassingen bij hoge temperaturen, zoals smeermiddelen en thermische beheersystemen.
De eigenschappen van grafiet, zoals hoge mechanische sterkte, licht gewicht en bestendigheid tegen hitte en chemicaliën, zorgen ervoor dat het vaak wordt gebruikt in verschillende industrieën, zoals elektronica, auto's en ruimtevaart.

Grafiet als smeermiddel

Er zijn verschillende soorten grafietsmeermiddelen op de markt. Heb je je ooit afgevraagd waarom grafiet als smeermiddel wordt gebruikt? Welke eigenschappen maken het een ideaal smeermiddel?

Grafiet is een kristallijn koolstof met een gelaagde structuur. Alle lagen bevatten koolstofatomen in een hexagonaal rooster. 

Hoewel deze atomen sterke bindingen hebben, zijn de krachten tussen de lagen zwak. Daardoor glijden ze over elkaar zonder noemenswaardige weerstand. Deze moleculaire structuur van grafiet maakt het een uitstekend smeermiddel.

Enkele andere redenen waarom grafiet een ideaal smeermiddel is:

Geen kleverig residu

Verschillende industrieën verkiezen grafiet boven smeermiddelen op oliebasis. Een belangrijke reden hiervoor is dat het geen kleverige restjes achterlaat. In tegenstelling tot vet en olie is grafiet een droog smeermiddel. Het is gemaakt van subtiele grafietvlokken.

Bovendien bevatten grafietsmeermiddelen geen olie of vet. Daarom trekken ze geen stof en vuil aan.

Uithoudingsvermogen bij hoge temperaturen

Een andere factor waardoor het een uitstekend smeermiddel is, is zijn stabiliteit bij hoge temperaturen. Het is bestand tegen extreme temperaturen zonder zijn smerende eigenschappen te verliezen.

Sommige vaste grafietverbindingen smeermiddelen bestaan uit amorf siliciumdioxide en aluminiumdiwaterstoffosfaat. Hun tribologische eigenschappen zorgen voor bescherming tegen slijtage.

Vooral industrieën die metaal smeden en staal produceren gebruiken dergelijke smeermiddelen.

Duurzaamheid

Smeermiddelen op basis van grafiet gaan zelfs in een hogedrukatmosfeer niet achteruit. Hun prestaties nemen niet af op grote hoogten en in zware omstandigheden.

Daarom gebruiken luchtvaartingenieurs ze ook om wielen, kettingen, rollen, transportbanden en pakkingen te smeren.

Zelfsmerende

Zoals hierboven vermeld, glijden lagen grafietsmeermiddel over elkaar heen. Daarom wordt het een zelfsmerend middel.

Wanneer je het op een voorwerp aanbrengt, vormt het een dun laagje. Dankzij de zelfsmerende eigenschappen hoef je het niet vaak opnieuw aan te brengen.

Ingenieurs gebruiken grafietsmeermiddel in straalmotoren. Het smeermiddel helpt motoren op hoge snelheid te draaien zonder wrijving te veroorzaken.

Oliesmeermiddelen kunnen in dergelijke situaties niet presteren omdat ze geen zelfsmerende materialen hebben.

Gemakkelijk mengen met oplosmiddelen

Het is gemakkelijk om grafiet te mengen smeermiddel met oplosmiddelen. Je kunt grafiet combineren met een verdampend oplosmiddel om de efficiëntie en het toepassingsgebied te vergroten.

Je kunt dit mengsel op elke machine aanbrengen. Het oplosmiddel verdampt in een minuut of twee en laat een langdurige beschermende laag achter.

Deze gemengde smeermiddelen smeren plekken waar gewone smeermiddelen op oliebasis niet kunnen komen. Over het algemeen worden ze geleverd in sprayvorm.

Reageert niet op chemicaliën

Grafiet reageert niet met de meeste chemicaliën vanwege de stabiele, niet-metallische koolstofstructuur. Daardoor kun je een smeermiddel op basis van grafiet gebruiken in een omgeving die blootstaat aan chemicaliën.

Corrosieprestaties

In de omgeving van chemische media is het bestand tegen de corrosie van de meeste chemicaliën. Daarom kun je het gebruiken voor smering in corrosieve media zoals zuren en logen.

Gebruik van grafietsmeermiddelen

• Een smeermiddel gemaakt van grafiet heeft verschillende voordelen. Enkele van de toepassingen zijn:
• Droog grafietsmeermiddel bevochtigt transportbanden, machines en gietmallen.
• In de auto-industrie gebruiken ingenieurs dit smeermiddel om motoronderdelen te bevochtigen.
• Mijnwerkers gebruiken ook smeermiddelen op basis van grafiet om hun mijnapparatuur en -machines in te vetten.
• Het smeermiddel wordt ook gebruikt in de bouwindustrie om zware machines in te vetten.
• Ruimtevaartingenieurs gebruiken grafietsmeermiddelen in vliegtuigonderdelen en mechanismen van landingsgestellen.

Voordelen van grafiet als smeermiddel

Lage wrijvingscoëfficiënt

Grafiet heeft een extreem lage wrijvingscoëfficiënt, wat slijtage op bewegende onderdelen vermindert. Deze eigenschap minimaliseert energieverlies in machines, wat de efficiëntie verbetert.

Chemische stabiliteit

Grafiet is chemisch inert, wat betekent dat het niet reageert met de meeste stoffen. Deze stabiliteit voorkomt degradatie na verloop van tijd, zorgt voor langdurige smering en vermindert de behoefte aan onderhoud.

Kosteneffectiviteit

Grafiet is vaak voordeliger dan synthetische alternatieven. Door zijn duurzaamheid hoeft het minder vaak opnieuw te worden aangebracht, wat op lange termijn kosten bespaart.

Elektrische geleidbaarheid

De elektrische geleidbaarheid van grafiet is voordelig in bepaalde toepassingen, waardoor het zowel als smeermiddel en als elektrische geleider kan worden gebruikt, vooral in elektronische componenten.

Nadelen van grafietsmeermiddel

Lage mechanische sterkte, zoals in hogesnelheidsapparatuur, die gemakkelijk slijt of eraf valt.

Ophopingsprobleem: als droog smeermiddel zet het zich gemakkelijk af op het oppervlak van mechanische apparatuur en is het niet gemakkelijk schoon te maken.

Milieuvervuiling, chemicaliën in poedervorm kunnen bepaalde vervuiling van het milieu veroorzaken.

hoe gebruik je grafiet smeermiddel?

Het kan direct worden toegepast op de roterende of glijdende delen van mechanische apparatuur en worden gebruikt afhankelijk van de hoeveelheid. Het kan ook worden toegevoegd aan het oorspronkelijke smeermiddel voor gecombineerd gebruik. Tot slot kan grafietolie voor gebruik direct worden toegevoegd aan water of geëmulgeerde vloeistof.

Conclusie

Alles bij elkaar genomen, kunnen we zeggen dat grafiet een uitstekend smeermiddel is. Het biedt talloze voordelen ten opzichte van conventionele smeermiddelen op olie- en vetbasis.

Grafietsmeermiddelen worden voornamelijk in droge vorm geleverd en hebben verschillende toepassingen. Door hun eigenschappen zijn ze een praktische keuze voor de lucht- en ruimtevaart, de verwerkende industrie en de chemische industrie.