Графит смазочный С-1

Графит смазочный С-1 — мелкодисперсный порошок для смазок: характеристики, варианты, применение

Графит смазочный С-1 — мелкодисперсный графитовый порошок со средним размером частиц (D50) в диапазоне 5–10 мкм, предназначенный для использования в качестве антифрикционного компонента смазочных материалов, наполнителя полимерных композиционных материалов и антислёживающей добавки. Линейка С-1 выпускается в трёх вариантах, различающихся типом сырья и химической чистотой: С-1 (искусственный графит), С-1 П (природный чешуйчатый графит) и С-1 ПН (природный чешуйчатый графит с пониженной зольностью).

По гранулометрическому составу линейка С-1 занимает промежуточное положение между ультрадисперсными графитами линейки С-0 (D50 = 3–5 мкм) и дисперсными графитами линейки С-2 (D50 = 10–17 мкм). Графит С-1 — наиболее востребованная линейка среди мелкодисперсных смазочных графитов благодаря сочетанию достаточной тонкости помола с широтой промышленных применений.

Варианты графита С-1: три типа сырья

С-1 — искусственный графит высокой чистоты

Вариант С-1 на основе искусственного графита характеризуется максимальной химической чистотой в линейке: массовая доля углерода не менее 99,0 %, зольность не более 1,0 %, содержание серы не более 0,05 %. Высокая чистота обусловлена технологией получения искусственного графита путём высокотемпературной графитизации углеродного сырья при температурах выше 2500 °C, при которых большинство минеральных примесей удаляется. Частицы искусственного графита отличаются повышенной механической прочностью.

С-1 П — природный чешуйчатый графит

Вариант С-1 П производится из природного чешуйчатого графита. Содержание углерода — не менее 87,0 %, зольность — не более 13,0 %, содержание серы не регламентируется. Чешуйчатая морфология частиц природного графита обеспечивает более высокую электро- и теплопроводность по сравнению с искусственным аналогом. Это обусловлено совершенной кристаллической структурой природных чешуек с упорядоченной укладкой графеновых слоёв, что способствует эффективному транспорту электронов и фононов вдоль базисных плоскостей.

С-1 ПН — природный графит с пониженной зольностью

Вариант С-1 ПН — промежуточный по чистоте между С-1 и С-1 П. Производится из природного чешуйчатого графита, прошедшего дополнительное обогащение. Содержание углерода — не менее 94,0 %, зольность — не более 6,0 %, содержание серы не регламентируется. С-1 ПН сочетает преимущества природного графита (повышенная электро- и теплопроводность) с существенно сниженной зольностью по сравнению с вариантом С-1 П (6 % против 13 %), что расширяет область его применения в смазках для узлов, чувствительных к абразивным примесям.

Физико-химические характеристики графита С-1, С-1 П и С-1 ПН

Характеристика	С-1 (искусств.)	С-1 П (природн.)	С-1 ПН (природн., пониж. зольн.)
Тип сырья	Искусственный графит	Природный чешуйчатый	Природный чешуйчатый
Углерод, %, не менее	99,0 (тип. 99,4)	87,0 (тип. 89)	94,0 (тип. 94,5)
Влага, %, не более	1,0 (тип. 0,2)	1,0 (тип. 0,5)	1,0 (тип. 0,5)
Зольность, %, не более	1,0 (тип. 0,6)	13,0 (тип. 11,0)	6,0 (тип. 5,5)
Сера, %, не более	0,05 (тип. 0,04)	не регламентируется	не регламентируется
D98, мкм	28–35 (тип. 32)	28–35 (тип. 32)	28–35 (тип. 32)
D90, мкм	17–23 (тип. 21)	17–23 (тип. 21)	17–23 (тип. 21)
D50 (медианный размер), мкм	5–10 (тип. 9)	5–10 (тип. 9)	5–10 (тип. 9)
D10, мкм	3–4 (тип. 4)	3–4 (тип. 4)	3–4 (тип. 4)

Гранулометрический состав всех трёх вариантов идентичен: D50 = 5–10 мкм, D90 = 17–23 мкм, D98 = 28–35 мкм. Это позволяет выбирать между С-1, С-1 П и С-1 ПН исключительно по критериям химической чистоты, электро-/теплопроводности и стоимости, без корректировки технологических параметров, зависящих от дисперсности.

Возможно изготовление графитов линейки С-1 с индивидуальным гранулометрическим составом — с регулированием максимального (D90) и/или среднего (D50) размера частиц по требованиям заказчика.

Расшифровка гранулометрических параметров

Параметры D10, D50, D90, D98 определяются методом лазерной дифрактометрии и указывают размер частиц, ниже которого содержится соответствующий процент объёмной массы порошка.

D10 = 3–4 мкм — 10 % объёма порошка составляют частицы мельче 3–4 мкм. Эта тонкая фракция заполняет наиболее мелкие микронеровности поверхности трения.

D50 = 5–10 мкм — медианный размер. Половина объёма порошка состоит из частиц мельче 5–10 мкм. Типичное значение — 9 мкм. Это основная характеристика дисперсности, определяющая толщину формируемой смазочной плёнки и седиментационную стабильность суспензий.

D90 = 17–23 мкм — 90 % объёма порошка состоит из частиц мельче 17–23 мкм. Отношение D90/D50 ≈ 2,3 характеризует умеренную ширину распределения — порошок достаточно однороден, но содержит определённую долю частиц в диапазоне 10–23 мкм, повышающих несущую способность смазочной плёнки.

D98 = 28–35 мкм — практически весь объём порошка (98 %) состоит из частиц мельче 28–35 мкм.

Отличие смазочного графита С-1 от коллоидно-графитового препарата С-1

Мелкодисперсный смазочный графит С-1 и коллоидно-графитовый препарат С-1 — это разные продукты, несмотря на совпадение буквенно-цифрового обозначения. Основные различия приведены ниже.

Параметр	Графит смазочный С-1	Коллоидный препарат С-1
Класс продукта	Смазочный графитовый порошок	Сухой коллоидно-графитовый препарат
D50, мкм	5–10 (тип. 9)	до 4
Зольность (искусств.), %, не более	1,0	1,0
Контроль дисперсности	D10–D98 (лазерная дифрактометрия)	остаток на сетке 0063, седиментация
Варианты по типу сырья	С-1, С-1 П, С-1 ПН	одна марка
Основное назначение	Компонент смазок, наполнитель полимеров, антислёживатель	Коллоидные суспензии, покрытия, литейные смазки

При заказе следует чётко указывать, какой именно продукт требуется — смазочный графит С-1 или коллоидно-графитовый препарат С-1, чтобы исключить путаницу.

Критерии выбора варианта: С-1, С-1 П или С-1 ПН

Критерий	С-1	С-1 П	С-1 ПН
Чистота (углерод)	≥ 99,0 %	≥ 87,0 %	≥ 94,0 %
Зольность	≤ 1,0 %	≤ 13,0 %	≤ 6,0 %
Контроль серы	≤ 0,05 %	нет	нет
Электро-/теплопроводность	стандартная	повышенная	повышенная
Прочность частиц	повышенная	стандартная	стандартная

С-1 (искусственный) — оптимальный выбор, когда критичны минимальная зольность, максимальная чистота и контролируемое содержание серы. Применяется в смазках для прецизионных узлов трения, при работе с медью и медными сплавами (сера коррозионно-активна по отношению к меди), в порошковой металлургии, где примеси нормируются.

С-1 П (природный) — выбирают, когда приоритетны электро- и теплопроводность, а повышенная зольность допустима: электропроводящие резины, токопроводящие покрытия, теплоотводящие полимерные композиции. Повышенная зольность (до 13 %) ограничивает применение в прецизионных смазках, но не критична для полимерных наполнителей, электротехнических и теплообменных композиций.

С-1 ПН (природный, пониженная зольность) — компромиссный вариант, сочетающий преимущества природного чешуйчатого графита (повышенная электро- и теплопроводность) с существенно сниженной зольностью (≤ 6 % против 13 % у С-1 П). Рекомендуется, когда необходимы свойства природного графита при умеренных требованиях к чистоте — например, в электропроводящих смазках для контактных соединений или в композитных антифрикционных материалах, где абразивный износ нежелателен, но предельно жёсткие требования к зольности отсутствуют.

Механизм антифрикционного действия мелкодисперсного графита

Антифрикционные свойства графита С-1 обусловлены слоистой гексагональной кристаллической структурой. Графеновые плоскости связаны между собой слабыми ван-дер-ваальсовыми силами и легко сдвигаются при механическом нагружении, обеспечивая низкое сопротивление сдвигу.

Частицы графита С-1 (D50 = 5–10 мкм) при нанесении на металлическую поверхность заполняют микронеровности рельефа и ориентируются базисными плоскостями параллельно направлению скольжения. Формируется прочная адгезионная плёнка, увеличивающая фактическую площадь контакта и препятствующая сухому схватыванию металлов. Размерный диапазон 5–10 мкм соответствует типичной шероховатости деталей общего машиностроения (Ra = 0,8–6,3 мкм), что обеспечивает эффективное заполнение неровностей без избыточной толщины плёнки.

Во влажной атмосфере адсорбция молекул воды и газов между графеновыми слоями дополнительно ослабляет межслоевое взаимодействие, снижая коэффициент трения до порядка 0,04. В осушённых средах и вакууме эффективность графита как смазки существенно снижается (коэффициент трения возрастает до 0,3).

Области применения графита смазочного С-1

Компонент смазочных материалов

Основное назначение графита С-1 — антифрикционный наполнитель пластичных и консистентных смазок, смазочных паст и суспензий. Мелкодисперсный графит вводится в смазочную композицию в концентрации от нескольких до 10 % (в пастах — до 40–50 %). Графитовые частицы в составе смазки выполняют несколько функций: снижают коэффициент трения за счёт формирования разделительного слоя, повышают несущую способность смазочной плёнки при высоких контактных давлениях, обеспечивают антиаварийное смазывание при разрушении или вымывании масляной плёнки.

Типичные области: подшипники скольжения, направляющие, резьбовые соединения, зубчатые передачи открытого типа, рессоры, шарнирные соединения, тихоходные высоконагруженные узлы. Графитовые смазки на основе С-1 работоспособны в широком температурном диапазоне, в том числе при температурах, превышающих рабочий предел нефтяных масел.

Наполнитель полимерных композиционных материалов

Графит С-1 применяется как антифрикционный наполнитель конструкционных полимеров — фторопласта, полиамида, полиимида, полиэфиркетонов, эпоксидных смол. Мелкодисперсные частицы (D50 = 5–10 мкм) равномерно распределяются в объёме полимерной матрицы, обеспечивая стабильные антифрикционные свойства и эффект самосмазывания: при износе поверхности композита свежие частицы графита выходят на контактную поверхность и формируют разделительную плёнку.

Из полимерно-графитовых композитов изготавливаются подшипники скольжения, уплотнения, втулки, вкладыши, направляющие — узлы, работающие без подачи внешней смазки. Вариант С-1 П с повышенной электропроводностью применяется для изготовления электропроводящих резин и полимерных плёнок, где чешуйчатые частицы природного графита формируют проводящие цепочки в матрице полимера.

Антислёживающая добавка

Графит С-1 используется в качестве антислёживателя — добавки, предотвращающей слипание и комкование сыпучих материалов при хранении и транспортировке. Мелкодисперсные чешуйчатые частицы графита обволакивают гранулы или зёрна основного материала тонким слоем, создавая разделительную плёнку между ними. Слоистая структура графита обеспечивает скольжение частиц друг относительно друга, препятствуя образованию адгезионных мостиков. Химическая инертность графита позволяет использовать его в контакте с большинством промышленных материалов без риска нежелательных химических реакций.

Электропроводящие композиции

Варианты С-1 П и С-1 ПН с повышенной электропроводностью применяются в производстве электропроводящих резин, полимерных плёнок, токопроводящих покрытий и экранов кабелей. Чешуйчатые частицы природного графита формируют в полимерной матрице сеть контактирующих проводящих элементов (перколяционную структуру). Размерный диапазон D50 = 5–10 мкм обеспечивает компромисс между количеством межчастичных контактов и технологичностью переработки — порошок легко смешивается с полимерной основой стандартным оборудованием.

Высокотемпературные смазки и покрытия

Графит С-1 работоспособен при температурах, значительно превышающих рабочий диапазон минеральных и синтетических масел. В инертной среде графит термически стабилен до температур порядка 3000 °C, в окислительной атмосфере — до 400–500 °C. В составе высокотемпературных паст и покрытий мелкодисперсный графит обеспечивает антиаварийное смазывание при выгорании или испарении жидкой основы — частицы графита остаются на поверхности и продолжают защищать сопряжённые детали от схватывания и задиров.

Место линейки С-1 среди смазочных графитов

Линейка	Класс дисперсности	D50, мкм	Варианты
С-0	ультрадисперсный	3–5	С-0, С-0 П
С-1	мелкодисперсный	5–10	С-1, С-1 П, С-1 ПН
С-2	дисперсный	10–17	С-2, С-2 П, С-2 ПН
ГС-1	дисперсный	15–30	ГС-1, ГС-1 П, ГС-1 ПН

Линейка С-1 — оптимальный выбор для большинства задач, где требуется мелкодисперсный смазочный графит: D50 = 5–10 мкм достаточно мал для формирования качественной плёнки на поверхностях общего машиностроения, но достаточно крупен для надёжного диспергирования стандартным смесительным оборудованием. Для прецизионных узлов с зазорами менее 10 мкм следует рассмотреть ультрадисперсную линейку С-0 (D50 = 3–5 мкм). Для открытых узлов грубого трения (шестерни прокатных станов, рессоры) и консистентных смазок общего назначения достаточно линеек С-2 или ГС-1.

Упаковка и формы поставки

Графит смазочный С-1 поставляется в виде сухого мелкодисперсного порошка чёрного цвета. Стандартная упаковка — полипропиленовые или бумажные мешки массой от 15 до 20 кг. Для крупных поставок используются мягкие контейнеры типа МКР (биг-бэги) массой до 1000 кг на паллете.

Хранение — в заводской таре, в сухих закрытых складских помещениях, исключающих попадание влаги и загрязнение посторонними примесями. Каждая партия сопровождается паспортом качества с указанием марки, варианта (С-1 / С-1 П / С-1 ПН), гранулометрических параметров и результатов химического анализа.