Графитовое покрытие - полное руководство

В области материаловедения технология нанесения графитовых покрытий помогает улучшить эксплуатационные характеристики материалов. Благодаря своим уникальным тепловым, электрическим, химическим и фрикционным свойствам он хорошо подходит для удовлетворения различных промышленных потребностей. Он играет ключевую роль во многих областях, таких как промышленное производство, электроника и транспорт.

Что такое графитовое покрытие?

Графитовое покрытие - это функциональная пленка, образованная путем нанесения графита в качестве основного компонента на поверхность различных субстратов по специальной технологии. Графит - это кристаллический минерал, состоящий из атомов углерода и имеющий слоистую структуру. Такая структура придает графит множество уникальных физических и химических свойств, но и делает графитовое покрытие обладающим соответствующими характеристиками.

Характеристики графитового покрытия

Смазочные свойства:

Ван-дер-Ваальсовы силы между слоями графита слабые, что облегчает скольжение между слоями. Это может эффективно снизить коэффициент трения и уменьшить износ механических деталей.

Электропроводность:

Это также делает его потенциально применимым в электронной и электротехнической областях. Например, для покрытия электродов электронных компонентов.

Устойчивость к высоким температурам:

Температура плавления графита очень высока, и он может сохранять стабильные физические и химические свойства в условиях высокой температуры. Таким образом, графитовое покрытие может защитить основной материал в условиях высоких температур.

Химическая стабильность:

Он инертен к большинству химических веществ. А графитовое покрытие может повысить химическую стабильность материала матрицы и улучшить его коррозионную стойкость.

Принцип формирования и общий способ приготовления

Принцип формирования графитового покрытия в основном основан на физической или химической связи между графитом и материалом основы. К распространенным методам подготовки относятся:

Метод опрыскивания:

Смешайте графитовый порошок или коллоидный графит с соответствующим связующим, нанесите на поверхность подложки с помощью распылителя. Затем высушите и отвердите, чтобы сформировать покрытие. Его можно широко использовать в области защиты поверхности крупного промышленного оборудования, такого как резервуары для хранения, трубопроводы и т.д.. Он может эффективно обеспечить защиту матрицы большой площади.

Метод физического осаждения из паровой фазы (PVD):

В условиях высокого вакуума графит испаряется или напыляется. Таким образом, его атомы или молекулы осаждаются на поверхности подложки и конденсируются в покрытие. Этот метод позволяет точно контролировать толщину и качество покрытия. А сила сцепления между покрытием и подложкой очень велика.

Метод химического осаждения из паровой фазы (CVD):

При этом методе газообразный источник углерода разлагается при высокой температуре и под действием катализатора. Атомы углерода осаждаются на поверхности подложки и вступают в реакцию, образуя графитовое покрытие. Покрытие, полученное этим методом, имеет высокое качество и хорошую кристалличность, но оборудование дорого, а процесс сложен.

Тип графитового покрытия

Порошковое покрытие из графита

Графитовый порошок и связующее смешанное покрытие, оно имеет низкую стоимость, простой процесс, для обычной механической смазки.

Покрытие из коллоидного графита

Диспергируйте графит в коллоидное покрытие, оно имеет равномерную дисперсию, высокое качество, используется в областях с высокими требованиями к поверхности и производительности.

Покрытие из пиролитического графита

Высокотемпературная пиролитическая пленка из органического углерода, высокая кристалличность и чистота, используется в аэрокосмической и других высокотехнологичных областях.

Графитовое PVD-покрытие

Приготовлен методом физического осаждения из паровой фазы, обладает сильной связующей силой, равномерной толщиной, контролируемой структурой состава.

Покрытие графитовой краской

Графитовый порошок и основа краски смешиваются в лакокрасочное покрытие, легкое в нанесении, декоративное и защитное, используется для защиты общепромышленного оборудования.

Сравнение с другими покрытиями

Графитовое покрытие в сравнении с керамическим покрытием

Твердость и износостойкость керамического покрытия очень высоки, отличная износостойкость, отличные характеристики при экстремальном износе. Хотя графитовое покрытие имеет определенную износостойкость, но его главным преимуществом является смазывающая способность, которая лучше снижает трение.

Что касается устойчивости к высоким температурам, то оба варианта хороши, но предел устойчивости к высоким температурам у керамического покрытия выше.

В сценарии применения. Керамические покрытия часто используются в деталях двигателей, режущих инструментах и других местах, где требуется высокая твердость и износостойкость. А графитовые покрытия чаще всего используются в деталях, которые нуждаются в смазке, проводимости или работают в среднетемпературной среде.

Графитовое покрытие против графенового покрытия

По своей структуре и характеристикам графен состоит из одного слоя атомов углерода. Это двумерный материал, обладающий чрезвычайно высокой прочностью, электропроводностью и теплопроводностью. Графитовое покрытие состоит из нескольких слоев графита, которые имеют разные характеристики. Но стоимость и процесс подготовки более выгодны.

Что касается стоимости подготовки, то высокая стоимость подготовки графена ограничивает его широкомасштабное применение. А стоимость подготовки графитового покрытия ниже и проще для промышленного производства.

В области применения, графен имеет широкие перспективы в высокотехнологичных электронных устройствах, датчиках и других областях. А графитовые покрытия широко используются в промышленном производстве, на транспорте и в других областях.

Нанесение графитового покрытия

Графитовое покрытие металлов

Графитовое покрытие на стали

Нанесение покрытия на поверхность стали может эффективно повысить ее коррозионную стойкость и улучшить смазку. Например, при производстве автомобильных деталей графитовое покрытие стальных деталей позволяет продлить срок их службы и снизить эксплуатационные расходы.

Графитовый порошок с никелевым покрытием

Будучи специальным материалом, он сочетает в себе коррозионную стойкость никеля и смазывающую способность графита. Его часто используют при производстве высокопроизводительных подшипников, шестерен и других механических деталей.

Механические компоненты

Графитовое покрытие для деки косилки

Он может уменьшить трение между скошенной травой и шасси, предотвратить налипание скошенной травы. И повышает эффективность кошения.

Графитовое покрытие контактных пластин

Он может уменьшить трение между скейтбордом и землей, делая скольжение более плавным.

Щетки стеклоочистителя с графитовым покрытием

Он может повысить износостойкость и смазку щетки стеклоочистителя. Обеспечивает четкое счищение дождя при различных погодных условиях для повышения безопасности вождения.

Электронное поле

Благодаря своей электропроводности он широко используется в области электроника. Например, использование его на печатной плате может улучшить электропроводность линии и уменьшить потери при передаче сигнала. Использование на теплоотводе электронного компонента может повысить эффект рассеивания тепла. И это может улучшить стабильность работы электронного компонента.

Транспорт

Использование его на поршне и внутренней стенке цилиндра автомобильного двигателя позволяет снизить трение и повысить эффективность работы двигателя и экономию топлива. Покрытие графитом колес и поверхностей рельсов железнодорожного транспорта может снизить износ и шум и продлить срок службы оборудования.

Цена графитового покрытия

На его стоимость влияет множество факторов, таких как способ приготовления, толщина покрытия и качество графитового сырья.

Напыление графитового покрытия:

Для общей промышленности, толщина 0,1-0,3 мм за квадратный метр, 7-70 USD, цена в зависимости от чистоты графита.

PVD графитовое покрытие:

Высокотехнологичное производство, толщина 0,05-0,1 мм на квадратный метр, 142-1400 USD, в зависимости от области применения и сырья.

CVD графитовое покрытие:

Обслуживание высокоточных полей, толщина 0,01-0,05 мм на квадратный метр, 430-1400 + USD, цены в зависимости от требований к точности.

Заключение

Графитовое покрытие находит широкое применение в промышленности, электронике, транспорте и других областях. Оно улучшает свойства материалов матрицы за счет смазывающих и проводящих свойств. С развитием технологий процесс его получения будет совершенствоваться, а стоимость - снижаться. Ожидается, что его применение расширится и поможет развитию различных отраслей промышленности.