Графита.
Графит - минерал из класса самородных элементов, аллотропная модификация углерода. Строение - слоистая структура. Кристаллическая решетка состоит из шестиугольных слоев атомов углерода.
Наряду с природным в народном хозяйстве нашел широкое применение искусственный графит. Его производят из смеси тонкоизмельченного кокса и пека при температуре до 3200 °C.
Отмечено, что синтезированный графит чище природного и не хуже по качеству. По физико-химическим свойствам природный графит от искусственного практически не отличается.
Применение графита в народном хозяйстве.
Графит обладает поистине уникальными свойствами, которые определяют его использование в народном хозяйстве. Основными областями применения являются производство полупроводниковых приборов и микросхем, атомная энергетика, точное машиностроение, металлообработка, химическая промышленность, производство стекла, керамики и др. Графит используется:
- При изготовлении электродов, нагревательных элементов;
- Для изготовления плавильных тиглей, футеровочных плит;
- В качестве твердых смазочных материалов;
- Для получения химически активных металлов (методом электролиза);
- Для получения синтетических алмазов.
Применяются для расплавления металлов в небольших объемах, преимущественно в исследовательских и испытательных целях. Изготавливается механическим путем на обрабатывающих станках и методом изостатического прессования.
По физико-химическим показателям тигельный графит должен соответствовать следующим нормам:
Для изготовления тиглей чаще всего применяется искусственный графит, как наиболее дешевый.
Электроды. Применяются для дуговой резки в чугунно-литейном производстве, для сварки проводов, выплавке стали, различных сплавов и чугуна. Нашли широкое применение в судостроительстве.
Отличаются хорошей электропроводимостью и нерастворимостью в кислотах, неподверженности окислению при воздействии высоких температур, устойчивы к химическим реагентам.
Относятся к типу неплавящихся.
Для дуговых сталеплавильных печей используется разновидность графитовых электродов – графитированные. Отличаются увеличенными размерами (ø от 100 до 710 мм и длиной до 1800 мм). Температура рабочего конца электрода достигает 4000 °C.
Из графита производятся твердые смазочные материалы. Широкое применение получила графитовая смазка.
При внесении различных добавок (медь, молибден и др.) обладает новыми уникальными свойствами.
Используется в высоконагруженных узлах, поскольку имеет низкий коэффициент трения. Дополнительно такая смазка образует устойчивую водостойкую пленку.
Широко применяется в автомобильной технике (смазка шаровых опор, ШРУСов, листов рессор). Без графитовой смазки не обходятся многие промышленные отрасли. Например, в буровых установках нефтяной и газодобывающей промышленности все резьбовые соединения буров смазываются медно-графитовой смазкой.
Как источник углерода, графит является неотъемлемой частью при производстве синтетических алмазов. Процесс вкратце выглядит следующим образом. Внутрь небольшой емкости помещают графит и расплав железа, никеля и кобальта. Емкость обжимают прессом до создания в ней давления 50 000 атмосфер при температуре 1300 °C. Примерно через 300 часов графит превращается в алмаз.
Такой метод считается традиционным и постоянно совершенствуется.
Синтетические алмазы используются в ювелирном деле, промышленности (при производстве подшипников, наконечников сверл, буров), медицине (лазеры), электронике (микросхемы) и для изготовления алмазного инструмента, применяющегося для обработки твердых материалов.
На бытовом уровне искусственным алмазам нашлось применение в механизмах часов, мобильных телефонах.
Испытания графита.
По своим качественным характеристикам графит имеет различия в зависимости от места его добычи и способов производства и назначения.
Для определения качества и подтверждения соответствия предназначению использования проводятся комплексные химические, физико-механические, теплофизические и др. виды испытаний.
Химические.
С помощью лабораторных испытаний определяются:
- Зольность;
- Массовая доля влаги;
- Гранулометрический состав;
- Массовая доля летучих веществ;
- Дисперсный состав;
- Массовая доля углерода и других элементов.
В зависимости от предназначения изделий из графита он подвергается определенному виду испытаний. Наиболее жесткие требования предъявляются к смазочному графиту. Он испытывается на определение массовой доли влаги, содержанию серы, летучих веществ, величины концентрации водородных ионов (pH), дисперсный состав, зольность, гранулометрический состав, содержанию массовой доли углерода.
Порядок испытаний регламентируется соответствующими стандартами.
Физико-механические.
Испытания физико-механических свойств графита рассмотрим на примере требований ГОСТ 23775-79. В нем определен порядок проведения испытаний:
Испытания проводятся на разрывных или универсальных испытательных машинах. Образцы выбираются по НТД на конкретную продукцию.
После проведения всех трех видов испытаний полученные результаты обрабатываются и на их основании делается заключение о соответствии качества графита, возможности его применения в изделии.
