La grafite è un minerale, una stabile modificazione cristallina del carbonio. Mantiene le sue proprietà originali in condizioni standard. Il materiale è refrattario, sufficientemente denso e ha un'elevata conduttività elettrica. Si scopre riscaldando l'antracite senza accesso all'aria. Viene utilizzato nelle fonderie, nella produzione di acciaio e per la lubrificazione nella produzione di laminazione. Ma queste aree non coprono tutte le aree di utilizzo.
Caratteristiche di base
Se sei interessato alla domanda su quale sia la densità della grafite, dovresti sapere che questo parametro è 2230 kg/m3. Un' altra forma allotropica di carbonio è il diamante, motivo per cui la grafite viene talvolta paragonata ad esso. Quest'ultimo ha caratteristiche elettricamente conduttive e agisce come un semimetallo. Questa proprietà è stata introdotta nel processo di produzione degli elettrodi.
La densità della grafite non è tutto ciò che devi sapere se sei interessato a questo minerale. Ci sono anche altre proprietà da considerare. Ad esempio, questa modifica cristallina del carbonio non si scioglie, ma quandoesposto a una temperatura di 3500 °C si accende. Il materiale passa la fase liquida, passando allo stato gassoso.
Tuttavia, se le condizioni prevedono un aumento della pressione fino a 90 MPa, oltre che della temperatura, si può ottenere la fusione. Questa scoperta è stata fatta mentre studiavano le proprietà del diamante mentre cercavano di sintetizzarlo. Ma non è stato possibile ottenere questo materiale dalla grafite fusa.
Reticolo di cristallo
Il reticolo cristallino della grafite prevede la presenza di atomi di carbonio. Ha una struttura a strati. La distanza tra i singoli strati può raggiungere 0,335 nm. Nel reticolo, gli atomi di carbonio si legano con altri tre atomi di carbonio.
Il reticolo può essere esagonale e romboedrico. In ogni strato, gli atomi di carbonio si trovano di fronte alle parti centrali degli esagoni. Questi ultimi sono in strati adiacenti, quindi la posizione degli strati viene ripetuta, cosa che avviene dopo l'una.
Produzione di grafite artificiale
La grafite e le sue proprietà non è l'unica cosa che dovresti sapere se sei interessato a questo minerale. È anche importante interrogarsi sulla produzione di una varietà artificiale. Si differenzia da un materiale naturale in quanto la sintesi produce una sostanza con parametri specificati.
Nella produzione vengono utilizzati rifiuti di coke di petrolio e sabbia di carbone. Una miscela di elementi a grana fine viene cotta e quindi raffreddata per circa 5 settimane. L'impatto della temperatura nella prima fase è accompagnato dal suofino a 1200 °C.
Per aumentare la densità teorica della grafite, i pezzi vengono impregnati di sabbia. Nella fase finale avviene la grafitizzazione, che prevede il trattamento termico del materiale in un apposito forno, dove la temperatura raggiunge i 3000 °C. In questo caso è possibile formare un reticolo cristallino.
Questa grafite ha un'elevata conduttività termica e un'eccellente conduttività elettrica. L'anisotropia delle proprietà è inerente a un minerale ottenuto per estrusione. Oggi viene utilizzata una tecnologia più recente, chiamata pressatura isostatica. Ciò consente di produrre un materiale che ha un basso coefficiente di attrito. Ha proprietà isotropiche.
La densità della grafite (g/cm3), che si ottiene durante il processo di estrusione, raggiunge 2,23. Lo stesso indicatore per la varietà isostatica ricristallizzata, a seconda della marca, può arrivare a 5 g/cm 3. Tale materiale viene utilizzato per la produzione di pezzi grezzi di grandi dimensioni, la cui lunghezza e diametro sono rispettivamente di 1000 e 500 mm, nonché per la produzione di pezzi fusi e stampi con proprietà antifrizione.
Marchi principali
Oggi si utilizza la possibilità di sintesi con granulometrie diverse. Di conseguenza, la grafite può essere classificata in:
- grossolana;
- medio;
- grana fine;
- grana fine.
Gli elementi del primo raggiungono un diametro di 3.000 micron. Se parliamo di una varietà a grana media, la granulometria è 500µm. Si distingue MPG di grado di grafite a grana fine con una granulometria fino a 50 micron. Esiste anche un minerale isotropico a grana fine del marchio MIG-1, le cui particelle hanno dimensioni da 30 a 150 micron. La grafite a grana fine e la grafite isostatica hanno grani fino a 30 micron, il loro diametro minimo è 1 micron.
Uso di grafite artificiale
Conosci già la densità della grafite. Tuttavia, è anche importante studiare l'area di utilizzo della varietà artificiale. È applicato in tutti i settori. Gli elettrodi sono realizzati a grana grossa. La struttura a grana fine va alla produzione di manufatti sagomati dalla forma complessa.
L'uso di un minerale artificiale ha permesso di ottenere un'elevata precisione nella fabbricazione delle parti. Oggi vengono prodotte apparecchiature che soddisfano pienamente gli standard di questo secolo.
Informazioni aggiuntive su densità ed espansione termica
A seconda dell'additivo, la più alta densità di grafite può essere 5 g/cm3. Il valore minimo è 2. È inerente alla grafite ricristallizzata. I cristalli singoli hanno un'elevata anisotropia, ciò è dovuto alla struttura del reticolo cristallino. Nei piani basali l'espansione termica è negativa fino a 427 °C. Ciò suggerisce che il minerale si sta restringendo.
Con l'aumento della temperatura, il suo valore assoluto diminuisce. Al livello di temperatura sopra indicato, l'espansione termica è positiva. Essodiretto perpendicolarmente ai piani basali. Il coefficiente di espansione della temperatura è quasi indipendente dalla temperatura e supera il valore di oltre 20 volte rispetto al coefficiente medio assoluto per i piani basali.
Cos' altro devi sapere sulla durata
La forza e la densità della grafite cambiano con l'aumentare della temperatura. Per la maggior parte delle grafiti artificiali, la resistenza alla trazione aumenta di un fattore 2,5 all'aumentare della temperatura. Il valore massimo arriva a 2800 °C.
La resistenza alla compressione aumenta di 1,6 volte quando la temperatura raggiunge i 2.200 °C. I moduli di taglio ed elasticità aumentano di 1,6 volte quando la temperatura raggiunge 1.600 °C.
In conclusione
La forma definisce le varietà di grafite, che possono essere: lamellare, traballante e sferica. Il fiocco è anche chiamato ricottura del carbonio. La grafite è anche un costituente microstrutturale della ghisa sferoidale grigia malleabile e della ghisa a grafite compattata. In questo caso è composto da carbonio e determina le proprietà specifiche della ghisa.
Questo materiale è stato utilizzato per creare iscrizioni e disegni circa 4000 anni fa. Il suo nome deriva dalla parola "scrivere". I depositi si trovano dove depositi di bitume e carbon fossile sono stati esposti ad alte temperature.
