Ideal para soluciones personalizadas

Carbono - un elemento, 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 cada necesidad. Nuestra gente de Grafito estará encantada 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, existen variantes sintéticas que se producen mediante procesos de fabricación especiales y se utilizan en numerosas aplicaciones industriales.

El grafito sintético se produce coquizando y luego grafitizando 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 compactación por vibración o el prensado isostático. El material tiene la 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 compactado 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 (isótropo).

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

Todas las variantes del grafito sintético comparten propiedades básicas:

  • Alta conductividad térmica y eléctrica conductividad
  • Excelente resistencia térmica y química resistencia
  • Alto Resistencia al choque térmico
  • Medio resistencia a la flexión para grafito extruido y compactado por vibración (~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, sobre todo en la construcción de hornos, la metalurgia y la fabricación de vidrio, cerámica y semiconductores. Construcción del horno
  • Calentadores de resistencia
  • Viga de soporte
  • Puentes de conexión
  • Conexiones de alimentación
Metalurgia
  • Crisol para procesos de fusión
  • Moldes de colada continua
Industria del vidrio y la cerámica Producción de semiconductores y LED
  • Componentes de gran 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 excepcionales propiedades mecánicas, su resistencia a altas temperaturas y su baja dilatación térmica.

La variedad de materiales CFC es el resultado de los distintos tipos de fibra de carbono, la transformación en tejidos y la elección de la matriz.

La producción de CFC tiene lugar 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. Impregnación 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 conseguir la estructura final de carbono

El moldeo se realiza mediante procesos como el laminado a mano, el prensado en caliente o el bobinado para chapas y tubos. Las piezas moldeadas precisas 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: Conserva 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
  • Producción de materiales semiconductores (por ejemplo, silicio, carburo de silicio)
  • Tratamiento térmico de los aceros (temple, revenido, recocido)
  • Soldadura fuerte de uniones cerámica-metal
  • Sinterización de metales duros y cerámica técnica
El CFC se utiliza en industrias como la automoción, la electrónica, la energía, la química, la aeroespacial, la construcción de hornos y plantas y la 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 excepcionales propiedades térmicas, eléctricas y químicas.

Son versátiles y especialmente adecuados para aplicaciones a alta temperatura y especiales.

La producción se realiza en varias fases:

  1. Preparación de las fibras: Los materiales de partida, 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: A 800-1.600 °C en una atmósfera sin oxígeno, se eliminan los componentes no carbonosos, creando el fieltro de carbono
  4. Grafitización: Para el fieltro de grafito, el fieltro de carbono se calienta a más de 2.000 °C, creando 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 las pérdidas de calor y son fáciles de evacuar debido a su baja densidad
  • Alta pureza: Su bajo contenido en cenizas y azufre los hace ideales para aplicaciones de gran pureza
  • Resistencia química: Resistente a medios agresivos y sustancias corrosivas
  • Flexibilidad y moldeabilidad: Fácil de cortar y adaptar a requisitos específicos
  • Conductividad eléctrica: El fieltro de grafito ofrece una buena conductividad eléctrica
Sus propiedades únicas permiten utilizarlo en numerosos ámbitos:
  • Aislamiento térmico: En hornos de alta temperatura, crisoles y 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 duros son materiales aislantes dimensionalmente estables hechos de fibras de carbono que se caracterizan por una baja conductividad térmica y una alta resistencia a la temperatura.

Son especialmente adecuados para aplicaciones en atmósferas sin oxígeno y entornos de 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, lo que crea la estructura final

El aglutinante garantiza la fijación segura de las fibras en el material. Los fieltros duros suelen fabricarse en forma de planchas, bloques o cilindros, pero pueden mecanizarse en otras geometrías.

Para mejorar la resistencia de la superficie pueden aplicarse revestimientos de grafito, tejido CFC o láminas 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 tejido CFC y lámina de grafito permite soluciones de aislamiento optimizadas
Los fieltros duros se utilizan principalmente en procesos a alta temperatura, sobre todo en:
  • Industria de semiconductores: Aislamiento térmico en hornos de vacío para la producción de monocristales de carburo de silicio (SiC)
  • Metalurgia de polvos: Sinterización a presión de metales duros
  • Tratamiento térmico industrial: Endurecimiento, templado, sinterizado y soldadura de metales
  • Tecnología de hornos: Hornos de vacío y de gas inerte calentados por resistencia o inducción

Lámina de grafito

La lámina de grafito es un material hecho de grafito natural producido a partir de grafito natural. Tras una limpieza intensiva, la materia prima escamosa se trata térmicamente y luego se enrolla en láminas o planchas.

Esta compactación 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 pegado para crear 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: Fina y adaptable, fácil de integrar en diferentes diseños, ideal para juntas gracias a su compresibilidad y elasticidad de retorno
  • Resistencia química: Soporta altas temperaturas y productos químicos agresivos
  • Alta resistencia a la radiación: Refleja la radiación térmica, por lo que es ideal para el aislamiento térmico a altas temperaturas
Materiales de grafito Materiales Lámina de grafito