Ideal para soluciones personalizadas

Carbono - elemento único, muchas variantes

En Graphite Materials, siempre nos proponemos desarrollar la mejor solución para nuestros clientes. Un componente importante de ello es la selección del material óptimo para el requisito correspondiente. Nuestros empleados de Graphite Materials estarán encantados de ayudarte a seleccionar las calidades adecuadas.

Grafito

Junto con el diamante, el grafito es una de las modificaciones naturales del elemento químico carbono (C) y se caracteriza por su típica estructura cristalina hexagonal. Además del grafito natural, también existen variedades sintéticas producidas mediante procesos de fabricación especializados y utilizadas en numerosas aplicaciones industriales.

El grafito sintético se produce por coquización y posterior grafitización de carbones (por ejemplo, coque). El coque de grano grueso se tritura y se mezcla con aglutinantes (por ejemplo, brea). El material se moldea mediante procesos como la extrusión, la compresión vibratoria o el prensado isostático. El material tiene una estructura cristalina hexagonal característica.

Los procesos de moldeo determinan las propiedades de los distintos tipos de grafito:

Grafito extruido
Se moldea en formas redondas o cuadradas mediante el proceso de extrusión. El tamaño máximo del grano es de 0,8 mm y las propiedades del material dependen de la dirección (anisótropo).

Grafito comprimido por vibración
Se producen formas redondas o rectangulares mediante vibración y presión uniaxial. El tamaño de grano es de 0,3-0,5 mm y las propiedades son en gran medida independientes de la dirección (isótropas).

Grafito isostático (iso-grafito)
Se compacta a partir de un polvo de grano especialmente fino (15-30 µm) en una prensa isostática en frío (CIP). Este método produce un perfil de propiedades isótropo con una elevada resistencia a la flexión (unos 50 MPa) y un alto grado de pureza.

Todas las variedades de grafito sintético comparten propiedades básicas:

  • Alta conductividad térmica y eléctrica CONDUCTIVIDAD
  • Resistencia térmica y química superior RESISTENCIA
  • Alto Resistencia al choque térmico
  • Centro resistencia a la flexión para grafito extruido y compactado vibracionalmente (~20 MPa)
  • Mayor resistencia a la flexión con iso-grafito (~50 MPa)
Sus propiedades versátiles hacen que el grafito sintético sea ideal para numerosas aplicaciones industriales, especialmente en la construcción de hornos la metalurgia y la producción de vidrio, cerámica y semiconductores. Estructura del horno
  • Calentadores de resistencia
  • Viga de soporte
  • Puentes de conexión
  • Conexiones de alimentación
Metalurgia Industria del vidrio y la cerámica Producción de semiconductores y LED
  • Componentes de alta pureza para procesos sensibles
Materiales de grafito Materiales de grafito
Materiales de grafito Materiales de fijación CFC

CFC

El carbono reforzado con fibra de carbono (CFC) es un material compuesto de alta resistencia formado por fibras de carbono incrustadas en una matriz de carbono o grafito. Este material se caracteriza por sus excelentes propiedades mecánicas, su resistencia a altas temperaturas y su baja dilatación térmica.

La diversidad de los materiales CFC se debe a los distintos tipos de fibras de carbono, a su transformación en tejidos y a la elección de la matriz.

La producción de CFC se realiza en varias etapas:

  1. Producción de fibras: Las fibras de carbono se obtienen a partir de precursores orgánicos como el poliacrilonitrilo (PAN) mediante pirólisis
  2. Incrustación en la matriz: El tejido se impregna con resinas seleccionadas (preimpregnado) y se cura
  3. Tratamiento a alta temperatura: Tras el curado, el material se expone a altas temperaturas para obtener la estructura final de carbono

El moldeo se realiza mediante procesos como la laminación manual, el prensado en caliente o el bobinado para chapas y tubos. Las piezas moldeadas de precisión pueden fabricarse mediante mecanizado CNC u otros procesos mecánicos.

  • Gran resistencia y rigidez: Excelente relación resistencia y rigidez/peso, ideal para componentes ligeros y estables
  • Resistencia al choque térmico: Soporta cambios extremos de temperatura, por ejemplo, durante el tratamiento térmico de los aceros.
  • Baja dilatación térmica: Mantiene su forma y dimensiones incluso con cambios importantes de temperatura
Este perfil de propiedades hace que el CFC sea especialmente adecuado para procesos a alta temperatura como Los CFC se utilizan en industrias como la automovilística, electrónica, energética, química, aeroespacial, construcción de hornos y plantas y fabricación de herramientas. Las aplicaciones típicas incluyen sistemas de carga, componentes estructurales y sistemas de calefacción.

Fieltros blandos

Los fieltros blandos de carbono y grafito están formados por fibras de carbono y se caracterizan por sus excelentes propiedades térmicas, eléctricas y químicas.

Son versátiles y especialmente adecuados para altas temperaturas y aplicaciones especiales.

La producción se realiza en varias fases:

  1. Preparación de las fibras: Las materias primas, como el poliacrilonitrilo (PAN), el rayón o la brea, se transforman en fibras y se forman en bandas de anchura, grosor y longitud variables en un proceso de fieltrado.
  2. Preoxidación: Los fieltros se calientan para estabilizarlos térmicamente.
  3. Carbonización: El fieltro de carbono se forma eliminando los componentes no carbonosos a 800-1.600 °C en una atmósfera sin oxígeno
  4. Grafitización: Para el fieltro de grafito, el fieltro de carbono se calienta a más de 2.000 °C para formar una estructura similar al grafito
  5. Conformación: El fieltro se adapta a las dimensiones deseadas mediante corte, aguja o impregnación
  • Estabilidad térmica: El fieltro de carbono es estable hasta 1.400 °C; el fieltro de grafito soporta temperaturas de hasta 3.000 °C en atmósferas protectoras
  • Baja conductividad térmica: Ambos materiales minimizan la pérdida de calor y son fáciles de drenar debido a su baja densidad
  • Alta pureza: Su bajo contenido en cenizas y azufre lo hace ideal para aplicaciones de alta pureza
  • Resistencia química: Resistente a medios agresivos y sustancias corrosivas
  • Flexibilidad y moldeabilidad: Fácil de cortar y adaptable a requisitos especiales
  • Conductividad eléctrica: El fieltro de grafito ofrece una buena conductividad eléctrica
Sus propiedades únicas permiten utilizarlo en un gran número de ámbitos:
  • Aislamiento térmico: En hornos de alta temperatura, en crisoles y en reactores al vacío o en atmósfera libre de oxígeno.
  • Almacenamiento de energía: Como capas de electrodos en baterías de flujo redox y pilas de combustible
  • Industria de semiconductores: Material aislante para la producción de monocristales de silicio y carburo de silicio
  • Industria química: Material filtrante para reactivos químicos de gran pureza o líquidos corrosivos
Materiales de grafito Materiales Fieltro blando
Materiales de grafito Materiales de fieltro duro

Fieltros duros

Los fieltros rígidos son materiales aislantes dimensionalmente estables fabricados con fibras de carbono que se caracterizan por una baja conductividad térmica y una alta resistencia a la temperatura.

Son especialmente adecuados para aplicaciones en entornos sin oxígeno y en vacío a temperaturas superiores a 800 °C.

La producción de fieltro duro se realiza en varias etapas:

  1. Mezcla de materiales: Las mezclas de fibras se mezclan con agentes aglutinantes como resinas fenólicas
  2. Prensado: La mezcla se prensa a presión en el molde deseado
  3. Tratamiento a alta temperatura: Tras el prensado, el cuerpo moldeado se trata térmicamente a temperaturas de hasta 2.200 °C para crear la estructura final

Este aglutinante garantiza una fijación fiable de las fibras al material. Los fieltros rígidos suelen fabricarse en forma de planchas, bloques o cilindros, pero pueden moldearse en otras geometrías mediante procesos mecánicos.

para mejorar la resistencia de la superficie Se pueden aplicar revestimientos de grafito, tejido CFC o lámina de grafito para proteger el fieltro de daños mecánicos o ataques químicos.

Los fieltros duros comparten muchas propiedades con los fieltros blandos, pero tienen ventajas adicionales:

  • Estabilidad térmica: Adecuada para aplicaciones a altas temperaturas de hasta 3.000°C
    Baja conductividad térmica: Aislamiento eficaz a altas temperaturas
  • Estabilidad dimensional: Mantiene su forma incluso bajo cargas térmicas y mecánicas
  • Mecanizabilidad: Fácilmente personalizable mediante mecanizado
  • Estructura compuesta: La combinación con el tejido CFC y la lámina de grafito proporciona soluciones de aislamiento optimizadas
Los fieltros duros se utilizan especialmente en procesos de alta temperatura:

Lámina de grafito

La lámina de grafito es un material hecho de grafito natural se produce a partir de grafito natural. Tras una limpieza intensiva, la materia prima en forma de escamas se somete a un tratamiento térmico y, a continuación, se le da forma de lámina o de hoja.

Esta compresión del molde crea una estructura anisótropa con propiedades dependientes de la dirección.

La lámina de grafito es flexible, comprimible y se puede cortar, perforar o grabar en relieve fácilmente. También puede combinarse con otros materiales mediante laminado o unión para formar materiales compuestos con propiedades mejoradas.

  • Alta conductividad térmica: Eficiente disipación del calor, ideal para aplicaciones electrónicas
  • Alta conductividad eléctrica: Adecuado para aplicaciones eléctricas y electrónicas
  • Flexibilidad: Esbelta y adaptable, fácil de integrar en diversos diseños, ideal para juntas gracias a su compresibilidad y elasticidad
  • Resistencia química: Resistente a altas temperaturas y productos químicos agresivos
  • Alta resistencia a la radiación: Ideal para el aislamiento térmico a altas temperaturas al reflejar la radiación térmica
Materiales de grafito Materiales Lámina de grafito