Idéal pour les solutions personnalisées

Carbone - un seul élément, de nombreuses variantes

Chez Graphite Materials, nous cherchons toujours à développer la meilleure solution pour nos clients. Un élément important de cette solution est la sélection du matériau optimal pour chaque exigence. Nos collaborateurs de Graphite Materials se feront un plaisir de vous aider à choisir les bonnes qualités.

Graphite

Avec le diamant, le graphite est l’une des modifications naturelles de l’élément chimique carbone (C) et se caractérise par sa structure cristalline hexagonale typique. Outre le graphite naturel, il existe également des variétés synthétiques produites à l’aide de procédés de fabrication spécialisés et utilisées dans de nombreuses applications industrielles.

Le graphite synthétique est produit par cokéfaction et graphitisation ultérieure de carbones (par exemple, le coke). Le coke à gros grains est broyé et mélangé à des liants (par exemple, du brai). Le matériau est moulé par des procédés tels que l’extrusion, la compression vibratoire ou le pressage isostatique. Le matériau présente une structure cristalline hexagonale caractéristique.

Les processus de moulage déterminent les propriétés des différents types de graphite :

Graphite extrudé
Il est moulé en formes rondes ou carrées par le procédé d’extrusion. La taille maximale des grains est de 0,8 mm et les propriétés du matériau dépendent de la direction (anisotropie).

Graphite comprimé par vibration
Des formes rondes ou rectangulaires sont produites par vibration et pression uniaxiale. La taille des grains est de 0,3-0,5 mm et les propriétés sont largement indépendantes de la direction (isotropes).

Graphite isostatique (iso-graphite)
Il est compacté à partir d’une poudre à grains particulièrement fins (15-30 µm) dans une presse isostatique à froid (CIP). Cette méthode permet d’obtenir un profil de propriétés isotrope avec une résistance élevée à la flexion (environ 50 MPa) et un haut degré de pureté.

Toutes les variétés de graphite synthétique ont des propriétés de base communes :

  • Haute conductibilité thermique et électrique CONDUCTIVITÉ
  • Résistance thermique et chimique supérieure RÉSISTANCE
  • Haut Résistance aux chocs thermiques
  • Centre résistance à la flexion pour le graphite extrudé et compacté par vibration (~20 MPa)
  • Résistance à la flexion plus élevée avec l’iso-graphite (~50 MPa)
Ses propriétés polyvalentes font du graphite synthétique un matériau idéal pour de nombreuses applications industrielles, notamment dans la construction de fours ( ), la métallurgie et la production de verre, de céramiques et de semi-conducteurs. Structure du four
  • Chauffage par résistance
  • Poutre de soutien
  • Ponts de connexion
  • Connexions électriques
Métallurgie Industrie du verre et de la céramique Production de semi-conducteurs et de diodes électroluminescentes
  • Composants de haute pureté pour les processus sensibles
Graphite Materials Matériaux Graphite
Graphite Materials Matériaux CFC Éléments de fixation

CFC

Le carbone renforcé de fibres de carbone (CFC) est un matériau composite à haute résistance constitué de fibres de carbone intégrées dans une matrice de carbone ou de graphite. Ce matériau se caractérise par des propriétés mécaniques exceptionnelles, une résistance aux températures élevées et une faible dilatation thermique.

La diversité des matériaux CFC est due aux différents types de fibres de carbone, à leur transformation en tissus et au choix de la matrice.

La production de CFC se déroule en plusieurs étapes :

  1. Production de fibres : Les fibres de carbone sont obtenues par pyrolyse à partir de précurseurs organiques tels que le polyacrylonitrile (PAN).
  2. Incorporation dans la matrice : Le tissu est imprégné de résines sélectionnées (préimprégné) et durci.
  3. Traitement à haute température : Après durcissement, le matériau est exposé à des températures élevées afin d’obtenir la structure de carbone finale.

Le moulage est réalisé à l’aide de procédés tels que le laminage manuel, le pressage à chaud ou l’enroulement pour les feuilles et les tubes. Les pièces moulées de précision peuvent être produites à l’aide de l’usinage CNC ou d’autres procédés mécaniques.

  • Résistance et rigidité élevées : Excellent rapport résistance et rigidité/poids, idéal pour les composants légers et stables.
  • Résistance aux chocs thermiques : Résiste aux changements de température extrêmes, par exemple lors du traitement thermique des aciers.
  • Faible dilatation thermique : Conserve sa forme et ses dimensions même en cas de changements de température importants.
Ce profil de propriétés rend le CFC particulièrement adapté aux processus à haute température tels que Les CFC sont utilisés dans des secteurs tels que l’automobile, l’électronique, l’énergie, la chimie, l’aérospatiale, la construction de fours et d’usines et la fabrication d’outils. Les applications typiques comprennent les systèmes de charge, les composants structurels et les systèmes de chauffage.

Feutres doux

Les feutres souples de carbone et de graphite sont constitués de fibres de carbone et se caractérisent par des propriétés thermiques, électriques et chimiques exceptionnelles.

Ils sont polyvalents et particulièrement adaptés aux températures élevées et aux applications spéciales.

La production se déroule en plusieurs étapes :

  1. Préparation des fibres : Les matières premières telles que le polyacrylonitrile (PAN), la rayonne ou le brai sont transformées en fibres et formées en bandes de largeur, d’épaisseur et de longueur variables dans un processus de feutrage.
  2. Pré-oxydation : Les feutres sont chauffés pour les stabiliser thermiquement.
  3. Carbonisation : Le feutre de carbone se forme en éliminant les composants non carbonés à une température comprise entre 800 et 1 600 °C dans une atmosphère exempte d’oxygène.
  4. Graphitisation : Pour le feutre de graphite, le feutre de carbone est chauffé à plus de 2 000 °C pour former une structure semblable à celle du graphite.
  5. Mise en forme : Le feutre est adapté aux dimensions souhaitées par découpage, aiguilletage ou imprégnation.
  • Stabilité thermique : Le feutre de carbone est stable jusqu’à 1 400 °C ; le feutre de graphite résiste à des températures allant jusqu’à 3 000 °C dans des atmosphères protectrices.
  • Faible conductivité thermique : Les deux matériaux minimisent les pertes de chaleur et sont faciles à drainer en raison de leur faible densité.
  • Haute pureté : Sa faible teneur en cendres et en soufre en fait un produit idéal pour les applications de haute pureté.
  • Résistance chimique : Résistance aux milieux agressifs et aux substances corrosives
  • Flexibilité et aptitude au moulage : Facile à découper et adaptable à des exigences particulières
  • Conductivité électrique : Le feutre de graphite offre une bonne conductivité électrique.
Ses propriétés uniques lui permettent d’être utilisé dans un grand nombre de domaines :
  • Isolation thermique : Dans les fours à haute température, dans les creusets et dans les réacteurs sous vide ou dans une atmosphère exempte d’oxygène.
  • Stockage d’énergie : Couches d’électrodes dans les batteries à flux redox et les piles à combustible
  • Industrie des semi-conducteurs : Matériau isolant pour la production de monocristaux de silicium et de carbure de silicium
  • Industrie chimique : Matériau filtrant pour les réactifs chimiques de haute pureté ou les liquides corrosifs
Graphite Materials Matériaux Feutre souple
Graphite Materials Matériaux Feutre dur

Feutres durs

Les feutres rigides sont des matériaux d’isolation indéformables composés de fibres de carbone qui se caractérisent par une faible conductivité thermique et une résistance élevée à la température.

Ils sont particulièrement adaptés aux applications dans des environnements sans oxygène et sous vide à des températures supérieures à 800 °C.

La production de feutre dur se déroule en plusieurs étapes :

  1. Mélange de matériaux : Les mélanges de fibres sont mélangés à des liants tels que les résines phénoliques.
  2. Pressage : Le mélange est pressé sous pression dans le moule souhaité.
  3. Traitement à haute température : Après le pressage, le corps moulé est soumis à un traitement thermique à des températures pouvant atteindre 2 200 °C pour créer la structure finale.

Ce seul agent liant assure une fixation fiable des fibres au matériau. Les feutres rigides sont généralement produits sous forme de feuilles, de blocs ou de cylindres, mais ils peuvent être moulés dans d’autres géométries par des procédés mécaniques.

pour améliorer la résistance de la surface Des revêtements de graphite, des tissus CFC ou des feuilles de graphite peuvent être appliqués pour protéger le feutre contre les dommages mécaniques ou les attaques chimiques.

Les feutres durs partagent de nombreuses propriétés avec les feutres mous, mais présentent des avantages supplémentaires :

  • Stabilité thermique : Convient aux applications à haute température jusqu’à 3 000 °C
    Faible conductivité thermique : Isolation efficace à haute température
  • Stabilité dimensionnelle : Maintient sa forme même sous l’effet de charges thermiques et mécaniques
  • Usinabilité : Facilement personnalisable par usinage
  • Structure composite : La combinaison d’un tissu CFC et d’une feuille de graphite permet d’obtenir des solutions d’isolation optimisées.
Les feutres durs sont utilisés en particulier dans les processus à haute température :

Feuille de graphite

La feuille de graphite est un matériau composé de graphite naturel La feuille de graphite est produite à partir de graphite naturel. Après un nettoyage intensif, la matière première en forme de flocon est traitée thermiquement, puis transformée en feuille.

Cette compression du moule crée une structure anisotrope dont les propriétés dépendent de la direction.

La feuille de graphite est flexible, compressible et peut être facilement découpée, poinçonnée ou gaufrée. Elle peut également être combinée à d’autres matériaux par laminage ou collage pour former des matériaux composites aux propriétés améliorées.

  • Conductivité thermique élevée : Dissipation efficace de la chaleur, idéale pour les applications électroniques
  • Conductivité électrique élevée : Convient aux applications électriques et électroniques
  • Flexibilité : Mince et adaptable, facile à intégrer dans divers designs, idéal pour les joints grâce à la compressibilité et au retour élastique.
  • Résistance aux produits chimiques : Résistance aux températures élevées et aux produits chimiques agressifs
  • Haute résistance au rayonnement : Idéal pour l’isolation thermique à haute température en réfléchissant le rayonnement thermique
Graphite Materials Matériaux Graphite Film