Графитовая смесь

Графитовая смесь — композиция на основе графитового порошка с добавлением других компонентов (воды, масла, перлита, минеральных солей и пр.). Смешивание позволяет получить материал, сочетающий свойства графита — электропроводность, антифрикционность, химическую стойкость — с характеристиками второго компонента. Графитовые смеси широко применяются в чёрной и цветной металлургии, машиностроении, энергетике и строительстве.

Свойства графита, определяющие характеристики смесей

Графит — аллотропная модификация углерода со слоистой кристаллической структурой. Слабые межслоевые связи обеспечивают низкий коэффициент трения: при сдвиге слои легко скользят друг относительно друга. Именно это свойство делает графит эффективным твёрдым смазочным материалом.

Основные свойства графита, которые передаются смесям на его основе:

• высокая электропроводность (удельное электрическое сопротивление порядка 8–13 мкОм·м для конструкционного графита);
• антифрикционные свойства — низкий коэффициент трения по металлу;
• химическая стойкость к большинству кислот, щелочей и органических растворителей;
• высокая теплопроводность (от 25 до 470 Вт/(м·К) в зависимости от типа и направления);
• термостойкость — в инертной среде или вакууме графит сохраняет структуру до 2500–3000 °C; на воздухе окисление начинается при 400–500 °C.

Важно не путать теплопроводность и теплоизоляцию: сам графит хорошо проводит тепло. Теплоизоляционные свойства в ряде смесей обеспечивает не графит, а второй компонент — перлит, вермикулит или зола.

Водно-графитовая суспензия

Водно-графитовая суспензия (аквадаг) — взвесь тонкодисперсного графитового порошка в воде. При нанесении на поверхность вода испаряется, оставляя равномерный слой графита с низким коэффициентом трения.

Области применения водной суспензии графита

Водная суспензия графита применяется в нескольких направлениях:

• Смазка при горячей штамповке. Суспензию наносят на рабочие поверхности штампов, нагретых до 100–150 °C. Вода быстро испаряется, а оставшийся слой графита снижает трение и предотвращает налипание заготовки на инструмент. Этот метод применяется при штамповке сталей и медных сплавов.
• Разделительное покрытие в литье. Графитовую суспензию наносят на внутренние поверхности кокилей, изложниц и литейной оснастки для защиты от приваривания расплавленного металла. В литейном производстве коллоидный графит используется для создания тонких равномерных покрытий.
• Создание электропроводящих покрытий. Суспензию наносят кистью, валиком или распылением для формирования токопроводящего слоя на диэлектрических поверхностях — например, при подготовке образцов для электронной микроскопии или в производстве электровакуумных приборов.

Водно-графитовая суспензия пожаробезопасна, нетоксична (графит относится к 4 классу опасности — малоопасные вещества). Удаление излишков покрытия выполняется протиркой влажной ветошью.

Графитовые смазочные составы

Помимо водных суспензий, графитовый порошок вводят в масляные и консистентные смазки. Наиболее известна пластичная графитная смазка УСсА по ГОСТ 3333-80 — состав на основе нефтяного масла, загущённого кальциевым мылом, с добавлением графитового порошка. Рабочий диапазон этой смазки — от минус 20 до плюс 60 °C.

Графитовые смазочные составы делят на группы:

• Пластичные (консистентные) смазки — густые составы для открытых зубчатых передач, резьбовых соединений, ходовых винтов, рессор и других тяжелонагруженных механизмов.
• Масляные суспензии (ойлдаг) — взвесь графита в масле. Применяются для смазки замкнутых узлов трения, подшипников скольжения, запорной арматуры.
• Аэрозольные составы — удобны для нанесения в труднодоступные зоны.

Графит в составе смазок предотвращает задиры и схватывание сопряжённых поверхностей, снижает износ и обеспечивает работу узлов трения при потере жидкой фазы смазки. Антифрикционные свойства графита сохраняются и после выгорания масляной основы, что важно для высокотемпературных процессов.

Перлито-графитовая смесь для чёрной металлургии

Перлито-графитовая смесь — теплоизолирующий материал, применяемый при разливке стали в изложницы. Смесь состоит из вспученного перлита (пористый силикатный материал с объёмной массой 80–250 кг/м³) и графитового порошка. Содержание графита в подобных смесях составляет 12–30 %.

Назначение перлито-графитовой смеси при разливке стали

При разливке стали в изложницы смесь загружается на дно формы (обычно в бумажных мешках). При контакте с расплавленным металлом нижняя часть смеси подплавляется и образует вязкий шлак, который не прилипает к стенкам изложницы. Верхняя, нерасплавившаяся часть выполняет роль теплоизолятора.

Роль графита в составе смеси:

• предотвращает спекание и слипание гранул перлита при высокой температуре расплава;
• исключает налипание смеси на стенки изложницы;
• при выгорании создаёт восстановительную атмосферу, снижая вторичное окисление поверхности металла.

Расход перлито-графитовой смеси составляет 1,0–1,5 кг на 1 тонну стали (для сравнения: расход зольно-графитовой смеси — 2,0–3,5 кг/т). Кроме перлито-графитовых, в металлургии применяются также зольно-графитовые и вермикулито-графитовые составы аналогичного назначения.

Графитно-солевая смесь для устройства заземления

Графитно-солевая смесь (околоэлектродный заполнитель) предназначена для устройства заземления в грунтах с высоким удельным сопротивлением: песчаных, каменистых, вечномёрзлых. В таких условиях стандартные металлические заземлители неэффективны из-за малой площади контакта с плохо проводящим грунтом.

Принцип действия графитно-солевого заполнителя

Смесь состоит из графитовой крошки (искусственный графит мелких фракций) и минерального наполнителя — глинистого минерала или специальной солевой композиции. При засыпке в скважину вокруг электрода заполнитель выполняет несколько функций:

• увеличивает площадь электрического контакта электрода с грунтом;
• графитовые частицы обеспечивают электропроводность самого заполнителя;
• солевой компонент впитывает влагу из грунта, постепенно образуя электролит, который пропитывает окружающую почву и снижает её удельное сопротивление;
• понижает температуру замерзания грунта вокруг электрода.

Процесс выщелачивания солей протекает равномерно, без резкого растворения всего объёма. Одной заправки солевой смеси достаточно на 10–15 лет. Срок службы самого электрода электролитического заземления — не менее 50 лет. Графитно-солевая смесь для заземления поставляется как отдельный продукт для комплектования заземляющих систем.

Формы поставки графитовых смесей

Графитовые смеси поставляются в различных формах в зависимости от назначения:

Тип смеси	Форма поставки	Область применения
Водно-графитовая суспензия	Жидкость (канистры, бочки)	Литейное производство, штамповка, электропроводящие покрытия
Графитная смазка (пластичная)	Консистентная масса (банки, вёдра)	Смазка тяжелонагруженных механизмов, резьбовых соединений
Перлито-графитовая смесь	Сухая сыпучая смесь (мешки)	Разливка стали в изложницы, теплоизоляция расплава
Графитно-солевая смесь	Сухая сыпучая смесь (мешки по 30 кг)	Устройство электролитического заземления
Масляная суспензия графита (ойлдаг)	Жидкость (канистры)	Смазка подшипников, запорной арматуры

Объёмы и условия поставки определяются по запросу в зависимости от потребностей производства.