Графітове покриття - повний посібник

У галузі матеріалознавства технологія нанесення графітових покриттів допомагає покращити експлуатаційні характеристики матеріалів. Завдяки своїм унікальним тепловим, електричним, хімічним та фрикційним властивостям, він добре підходить для задоволення різноманітних промислових потреб. Він відіграє ключову роль у багатьох галузях, таких як промислове виробництво, електроніка та транспорт.

Що таке графітове покриття?

Графітове покриття - це функціональна плівка, утворена шляхом нанесення графіту як основного компонента на поверхню різних підкладок за допомогою спеціального процесу. Графіт - це кристалічний мінерал, що складається з атомів вуглецю і має шарувату структуру. Ця структура надає графіту графіт графіт має багато унікальних фізико-хімічних властивостей, але й робить графітове покриття відповідним за своїми характеристиками.

Характеристики графітового покриття

Мастило:

Сила Ван-дер-Ваальса між шарами графіту слабка, що дозволяє легко ковзати відносно між шарами. Це може ефективно зменшити коефіцієнт тертя та зменшити знос між механічними частинами.

Електропровідність:

Це також робить його потенційно придатним для застосування в електронній та електричній галузях. Наприклад, для покриття електродів електронних компонентів.

Висока термостійкість:

Температура плавлення графіту дуже висока, і він все ще може зберігати стабільні фізичні та хімічні властивості при високих температурах. Таким чином, графітове покриття може захистити основний матеріал в умовах високих температур.

Хімічна стійкість:

Він інертний до більшості хімічних речовин. А графітове покриття може підвищити хімічну стабільність матеріалу матриці та покращити його корозійну стійкість.

Принцип формування та загальний спосіб приготування

Принцип формування графітового покриття в основному базується на фізичному або хімічному зв'язку між графітом і матеріалом основи. Поширені методи підготовки включають:

Метод обприскування:

Змішайте графітовий порошок або колоїдний графіт з відповідною сполучною речовиною, нанесіть на поверхню основи за допомогою пістолета-розпилювача. Потім висушіть і затвердійте, щоб утворилося покриття. Ви можете широко використовувати його в галузі захисту поверхні великого промислового обладнання, такого як резервуари для зберігання, трубопроводи тощо. Він може ефективно забезпечити захист матриці великої площі.

Метод фізичного осадження з газової фази (PVD):

У середовищі високого вакууму графіт випаровують або розпилюють. Таким чином, його атоми або молекули осідають на поверхні підкладки і конденсуються в покриття. Цей метод дозволяє точно контролювати товщину і якість покриття. А сила зв'язку між покриттям і основою сильна.

Метод хімічного осадження з газової фази (CVD):

Цей метод розкладає газоподібне джерело вуглецю при високій температурі та під дією каталізатора. Атоми вуглецю осідають на поверхні підкладки і вступають в реакцію, утворюючи графітове покриття. Покриття, отримане таким методом, має високу якість і хорошу кристалічність, але обладнання є дорогим, а процес - складним.

Тип графітового покриття

Графітове порошкове покриття

Графітовий порошок Змішане покриття на основі мастила та зв'язуючого, має низьку вартість, простий процес, для звичайного механічного змащення.

Покриття колоїдним графітом

Диспергуйте графіт в колоїдне покриття, воно має рівномірну дисперсію, високу якість, використовується в областях з високими вимогами до поверхні і продуктивності.

Піролітичне графітове покриття

Високотемпературна піролітична плівка з органічного вуглецю, висока кристалічність і чистота, використовується в аерокосмічній та інших високотехнологічних галузях.

Графітове покриття PVD

Готується методом фізичного осадження з газової фази, має сильну зв'язуючу силу, рівномірну товщину, контрольовану структуру складу.

Покриття графітовою фарбою

Графітовий порошок і лакофарбова основа, змішані в лакофарбове покриття, легка конструкція, декоративна і захисна, використовується для захисту загального промислового обладнання.

Порівняння з іншими покриттями

Графітове покриття проти керамічного покриття

Твердість і зносостійкість керамічного покриття дуже висока, відмінна зносостійкість, відмінна продуктивність при екстремальному зносі. Хоча графітове покриття має певну зносостійкість, але його основною перевагою є змащувальна здатність, яка краще зменшує тертя.

З точки зору стійкості до високих температур обидва варіанти хороші, але межа стійкості до високих температур у керамічного покриття вища.

У сценарії застосування. Керамічні покриття часто використовуються в деталях двигунів, ріжучих інструментах та інших місцях, де потрібна висока твердість і зносостійкість. А графітові покриття здебільшого використовуються в деталях, які потребують змащення, провідності або працюють в середовищі з середньою температурою.

Графітове покриття проти графенового покриття

З точки зору структури та характеристик, графен складається з одного шару атомів вуглецю. Це двовимірний матеріал з надзвичайно високою міцністю, електропровідністю та теплопровідністю. Графітове покриття складається з декількох шарів графіту, які мають різні характеристики. Але вартість і процес підготовки є більш вигідними.

Що стосується вартості підготовки, то висока вартість підготовки графену обмежує його широкомасштабне застосування. А вартість підготовки графітового покриття нижча і легша для промислового виробництва.

У сфері застосування, графен має широкі перспективи у високотехнологічних електронних пристроях, сенсорах та інших галузях. А графітові покриття широко використовуються в промисловому виробництві, транспорті та інших галузях.

Нанесення графітового покриття

Графітове покриття металів

Графітове покриття на сталі

Нанесення графіту на поверхню сталі може ефективно покращити корозійну стійкість та змащування сталі. Наприклад, у виробництві автомобільних деталей графітове покриття сталевих деталей може подовжити термін їхньої служби та зменшити витрати на технічне обслуговування.

Графітовий порошок з нікелевим покриттям

Як особливий матеріал, він поєднує в собі корозійну стійкість нікелю та змащувальні властивості графіту. Його часто використовують у виробництві високопродуктивних підшипників, шестерень та інших механічних деталей.

Механічні компоненти

Графітове покриття для косарки

Це може зменшити тертя між скошеною травою і корпусом, запобігти налипанню скошеної трави. І підвищити ефективність косіння.

Графітове покриття контактної пластини

Це може зменшити тертя між скейтбордом і землею, роблячи ковзання більш плавним.

Щітки склоочисників з графітовим покриттям

Це може підвищити зносостійкість і змащення щітки склоочисника. Для того, щоб дощ можна було чітко зішкребти за різних погодних умов, щоб підвищити безпеку водіння.

Електронне поле

Завдяки своїй провідності він широко використовується в області електроніка. Наприклад, використання його на друкованій платі може покращити електропровідність лінії та зменшити втрати при передачі сигналу. Використання його на радіаторі електронного компонента може посилити ефект розсіювання тепла. І це може покращити стабільність роботи електронного компонента.

Транспортування

Використання його на поршні та внутрішній стінці циліндра автомобільного двигуна дозволяє зменшити тертя, підвищити ефективність роботи двигуна та економію палива. Покриття графітом коліс і рейкових поверхонь залізничного транспорту може зменшити знос і шум, а також продовжити термін служби обладнання.

Ціна графітового покриття

На його ціну впливає багато факторів, таких як спосіб приготування, товщина покриття та якість графітової сировини.

Нанесення графітового покриття:

Для загальної промисловості, товщиною 0,1-0,3 мм за квадратний метр, 7-70 доларів США, ціна залежить від чистоти графіту.

Графітове покриття PVD:

Високоякісне виробництво, товщина 0,05-0,1 мм на квадратний метр, 142-1400 доларів США, залежно від сфери застосування та сировини.

Графітове покриття CVD:

Обслуговування високоточних полів, товщина 0,01-0,05 мм на квадратний метр, 430-1400 + USD, ціна відповідно до вимог точності.

Висновок

Графітове покриття має високу прикладну цінність у промисловості, електроніці, транспорті та інших галузях. Воно покращує властивості матричних матеріалів за рахунок змащувальних та електропровідних властивостей. З розвитком технології процес його нанесення буде вдосконалюватися, вартість буде знижуватися. Очікується, що це розширить сферу його застосування і допоможе розвитку різних галузей промисловості.