Karbon malzemeler ile grafit malzemeler arasındaki farkı ayrıntılı olarak açıklayın

Karbon malzemeler ile grafit malzemeler arasındaki farkı ayrıntılı olarak açıklayın

Karbon malzemeler ve grafit malzemeler görünüm ve özellik bakımından pek çok benzerliğe sahip olduğundan, çoğu kişi ikisi arasındaki ilişkiyi gerçekte nasıl ayırt edeceğini bilmiyor. Bu makale ayrıntılı bir giriş niteliğindedir.

Karbon en yaygın üç allotropta bulunur: amorf karbon, grafit ve elmas.

Elmasın moleküler yapısı ve görünümü

Elmas

Karbondan oluşan bir mineraldir. Elmas, 'Sertliğin Kralı' ve 'Mücevherlerin Kralı' olarak bilinen, doğadaki en sert maddedir. Elmas kristalinin açısı 54 derece 44 dakika 8 saniyedir. 1950'lerde Amerika Birleşik Devletleri, yüksek sıcaklık ve basınç altında hammadde olarak grafit kullanarak yapay elmasları başarıyla üretti. Günümüzde yapay elmaslar üretimde ve yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Amorf Karbon

Genellikle odun kömürü, kok kömürü, kemik kömürü, şeker kömürü, aktif karbon ve karbon siyahı vb. anlamına gelir. Yaklaşık içeren kemik kömürü dışında %10 karbon diğer ana bileşenler elementel karbondur. Kömür, doğal olarak oluşan ve karbon, hidrojen, nitrojen vb.'den oluşan bazı bileşikler içeren amorf karbondur. Amorf karbon olarak adlandırılan bu maddelerin mevcut şekli değil, iç yapıları anlamına gelir. Aslında iç yapıları gerçek bir amorf cisim değil, grafite benzer yapıya sahip bir kristaldir, ancak karbon atomlarının altıgen halka düzleminin oluşturduğu katmanlı yapı dağınık ve düzensizdir ve kristal oluşumu kusurludur. Parçacıklar küçüktür ve az miktarda yabancı madde içerir.

Amorf karbonun çoğu, moleküler parçaların kabaca birbirine paralel olduğu ve düzensiz bir şekilde yığıldığı, turbostratik bir yapı olarak adlandırılabilecek bir grafit katman yapısıdır. Ara katmanlar veya parçalar, elmas yapısının tetrahedral bağlanma modunda karbon atomu bağları ile bağlanır. Bu tetrahedrondaki karbon atomlarının oranı büyük olduğunda, amorf karbon, kok ve camsı karbon gibi nispeten sert olacaktır.

Amorf karbonun moleküler yapısı ve görünümü

Endüstride yaygın olarak kullanılan karbon ürünleri, amorf karbon hammaddelerinden (kömür, petrol kok, zift kok vb.) saflaştırılan karbon ürünlerini ifade eder. Farklı hammaddeler ve işleme teknikleri ile bu tür karbon ürünlerinde karbon elementi kristal yapısında bulunan grafit kristal yapısının oranı değişecektir. Genel olarak konuşursak, grafit kristal yapı bileşenleri ne kadar fazla olursa, karbonun saflığı o kadar yüksek olur ve performans ve fiyat da o kadar yüksek olur.

Karbon malzemeler ile grafit malzemeler arasındaki temel fark çok büyük olmadığından, birçok karbon ürününe ' grafit XX' de denir . Bu aynı zamanda iki kelime dağarcığı olan grafit ve karbon kavramları arasındaki karışıklığın da kaynağıdır. Örneğin çelik üretim endüstrisinde yaygın olarak kullanılan büyük elektrotlara ' grafit elektrotlar ' adı verilir . Aslında bunlar gerçek anlamda grafitten yapılmış elektrotlar değil, karbon ürünleridir. Görünüm açısından, metalurji için elektrotlar, eritme fırınları için astar tuğlaları (karbon blokları), karbon radyatörleri vb. gibi yaygın karbon ürünlerinin boyutu büyüktür.

Grafitin moleküler yapısı ve görünümü

Grafit

Karbon elementinin bir allotropudur. Her karbon atomu diğer üç karbon atomuyla çevrelenir (bal peteği şeklinde birden fazla altıgen şeklinde düzenlenmiştir) ve kovalent bir molekül oluşturmak üzere kovalent bağlarla birleştirilir. Her karbon atomu bir elektron saldığı için bu elektronlar serbestçe hareket edebilir,  dolayısıyla grafit bir elektrik iletkenidir. Grafit doğal grafit ve yapay grafit olarak sınıflandırılabilir. Doğal grafit cevheri, toprak grafit ve pul grafit olarak ikiye ayrılır, bunların arasında pul grafit daha yüksek kalitede bir doğal grafittir.

Yapay grafit, karbonun saflığını iyileştirmek ve grafit benzeri kristal yapının oranını daha da artırmak için amorf karbon sınıflandırmasına ait karbon malzemelerinin daha fazla işlenmesiyle elde edilen grafit malzemeleri ifade eder. Karbon malzemeleri gibi grafit malzemeleri de elektrotlar ve refrakter malzemeler gibi endüstriyel ürünlere dönüştürülebilir. Ancak daha mükemmel özellikleri nedeniyle birçok üst düzey alanda kullanılmaktadır. Örneğin yüksek sıcaklığa dayanıklı yağlayıcılar, akü malzemelerinin kaplama modifikasyonu vb.

Karbon ve grafit malzemeler, çoğunlukla karbon elementlerinden oluşan metalik olmayan katı malzemelerdir. Karbon malzemeler temel olarak grafit olmayan karbondan oluşurken, grafit malzemeler temel olarak grafit karbondan oluşur. Basitlik açısından, karbon ve grafit malzemeler bazen topluca karbon malzemeler olarak anılır.

Karbon ürünleri, ürün kullanımlarına göre grafit elektrotlara, karbon bloklara, grafit anotlara, karbon elektrotlara, macunlara, elektrik karbonlarına, karbon fiberlere, özel grafitlere, grafit ısı eşanjörlerine vb. Grafit elektrotlar, izin verilen akım yoğunluğuna göre sıradan güç grafit elektrotlarına, yüksek güçlü elektrotlara, ultra yüksek güçlü elektrotlara ayrılabilir. Karbon bloklar kullanım alanlarına göre yüksek fırın karbon blokları, alüminyum karbon blokları, elektrikli fırın blokları vb. olarak ayrılabilir.

Karbon ürünleri, işleme derinliğine göre karbon ürünleri, grafit ürünleri, karbon lifleri ve grafit lifleri olarak ayrılabilir. Karbon ürünleri, farklı hammaddelere ve üretim süreçlerine göre grafit ürünlerine, karbon ürünlerine, karbon elyaflarına, özel grafit ürünlerine vb. ayrılabilir. Karbon ürünleri, kül içeriğinin büyüklüğüne göre daha fazla kül ürünü ve daha az kül ürünü (%1'den az kül içeren) olarak ikiye ayrılabilir.

Grafit endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır ve hemen hemen her endüstride kullanılmaktadır. Yapay grafit, çoğunlukla özel grafit olarak bilinen endüstride kullanılır. Oluşma şekline göre aşağıdaki türlere ayrılabilir.

1. İzostatik grafit . Pek çok kişinin üç yüksek grafit dediği şey budur, ancak üç yüksek, izostatik baskıya eşit değildir.

2. Kalıplanmış grafit

3. Ekstrüde grafit, çoğunlukla elektrot malzemesi.

Grafit parçacık boyutuna göre ayrıca ayrılabilir : ince yapılı grafit, orta iri grafit ( genel parçacık boyutu yaklaşık 0,8 mm'dir) ve elektrot grafit (2-4 mm) .

Karbon ürünlerine ilişkin Çin ulusal teknik standartları ve bakanlık teknik standartları, ürünlerin farklı kullanımlarına ve farklı üretim süreçlerine göre sınıflandırılmıştır. Bu sınıflandırma yöntemi temel olarak ürünlerin farklı kullanımlarını ve üretim süreçlerini yansıttığı gibi muhasebeye de elverişli olduğundan hesaplama yöntemi de bu sınıflandırma standardını benimser. Karbon ürünlerinin sınıflandırılması ve açıklaması aşağıda tanıtılmaktadır.

I.  Karbon ve grafit ürünleri

(1) Grafit elektrotlar

Esas olarak petrol kok ve iğne koktan yapılır ve bağlayıcı olarak kömür katranı zifti kullanılır. Kalsinasyon, harmanlama, yoğurma, presleme, kavurma, grafitleştirme ve işleme yoluyla yapılır. Elektrik ark ocağında elektrik arkı şeklinde elektrik enerjisi açığa çıkarır. Isıtılan ve eritilen iletkenler, kalite göstergelerine göre sıradan güç, yüksek güç ve ultra yüksek güç olarak ayrılabilir. Grafit elektrotlar şunları içerir:

（1） Sıradan güç grafit elektrodu. Esas olarak çelik üretimi, silikon eritme, sarı fosfor eritme vb. için sıradan elektrikli elektrikli fırınlarda kullanılan, akım yoğunluğu 17A / cm2'den düşük olan grafit elektrotların kullanılmasına izin verilir.

（2） Anti-oksidasyon kaplı grafit elektrot. Oksidasyon önleyici koruyucu katmanla kaplanmış bir grafit elektrot, hem iletken hem de yüksek sıcaklıktaki oksidasyona dirençli koruyucu bir katman oluşturarak çelik üretimi sırasında elektrot tüketimini azaltır.

（3） Yüksek güçlü grafit elektrot. Çoğunlukla çelik üretimi için yüksek güçlü elektrik ark ocaklarında kullanılan 18-25A /cm2 akım yoğunluğuna sahip grafit elektrotların kullanılmasına izin verilir.

（4） Ultra yüksek güçlü grafit elektrot. Akım yoğunluğu 25A/cm2'den büyük olan grafit elektrotların kullanılmasına izin verilir. Esas olarak ultra yüksek güçlü çelik üretimi elektrik ark ocaklarında kullanılır.

(2) Grafit anotlar

Esas olarak hammadde olarak petrol kokundan ve bağlayıcı olarak kömür ziftinden yapılır ve kalsinasyon, harmanlama, yoğurma, presleme, kavurma, emprenye etme, grafitleştirme ve işleme yoluyla yapılır. Genellikle elektrokimya endüstrisindeki elektroliz ekipmanları için iletken anotlar olarak kullanılır. katmak:

（1） Çeşitli kimya endüstrileri için anot plakaları.

（2） Çeşitli anot çubukları.

(3) Özel grafit

Hammadde hazırlama, harmanlama, yoğurma, tabletleme, kırma, yeniden yoğurma, kalıplama, çoklu kavurma, çoklu emprenye, saflaştırma ve grafitleştirmeden sonra esas olarak hammadde olarak yüksek kaliteli petrol kok, bağlayıcı olarak kömür katranı zifti veya sentetik reçine kullanın. Genellikle havacılık, elektronik ve nükleer endüstri sektörlerinde kullanılır.

Spektral olarak saf grafit, yüksek saflıkta, yüksek mukavemetli, yüksek yoğunluklu ve pirolitik grafit içerir.

(4) Grafit ısı değiştirici

Yapay grafitin gerekli şekle sokulması, reçine ile emprenye edilmesi ve katılaştırılmasıyla elde edilen ısı değişimi için geçirimsiz bir grafit ürünüdür. Yapay geçirimsiz grafitten işlenmiş bir ısı değişim ekipmanıdır. Kimya endüstrisinde kullanılır. katmak:

（1） blok delikli ısı değiştirici;

（2） Radyal ısı değiştirici;

（3） Düşen film ısı değiştirici;

（4） Borulu ısı değiştirici.

(5) Karbon elektrotlar

Hammadde olarak antrasit ve metalurjik kok (veya petrol kok) gibi karbonlu malzemelerin kullanılması, bağlayıcı olarak kömür katranı zifti, grafitleşme olmadan sıkıştırma kalıplama ile ateşlenen iletken elektrotlar. Yüksek dereceli alaşımlı çeliği eriten elektrikli fırınlar için uygun değildir. katmak:

 (1) Küllü elektrotlar (antrasit, metalurjik kok ve zift koktan üretilen elektrotlar);

（2） Rejeneratif elektrotlar (yapay grafit ve doğal grafitten üretilen elektrotlar);

（3） Karbon direnç çubukları (yani karbon ızgara tuğlaları);

（4） Karbon anotlar (petrol koktan üretilen önceden pişirilmiş anotlar);

（5） Pişirme elektrodu boş.

(6) Karbon blokları

Ana hammadde olarak antrasit ve metalurjik kok ve bağlayıcı olarak kömür katranı zifti ile hammadde hazırlama, harmanlama, karıştırma, kalıplama, kavurma ve işleme yoluyla yapılır. Bunların arasında yüksek fırın karbon blokları, yüksek fırın astarlarında yüksek sıcaklığa ve korozyona dayanıklı malzemeler olarak kullanılır; Alüminyum elektrolitik hücrelerde ve ferroalyajlı elektrik fırınlarında alt karbon blokları, yan karbon blokları ve elektrikli fırın blokları kullanılır. katmak:

（1） Yüksek fırın kömürü;

（2） Alüminyum tank karbon blokları (alt karbon blokları ve yan karbon blokları);

（3） Elektrikli soba kömürü.

(7) Karbon macunu

Ana hammadde olarak petrol kok, antrasit ve metalurjik koktan ve bağlayıcı olarak kömür katranı ziftinden yapılmıştır. Bazıları iletken elektrotlar olarak çeşitli sürekli kendi kendini pişiren elektrikli fırınlar için elektrot macunları olarak kullanılır; bazıları iletken anotlar olarak sürekli kendi kendine pişirilen alüminyum tanklar için anot macunları olarak kullanılır; bazıları yüksek fırın duvarlarında ve iri refrakter çamurlarda dolgu maddesi olarak kullanılır. Dikiş ve dikiş doldurma. Yüksek fırınlar için kendi kendine pişirilen karbon blokların farklı kullanım alanları olmasına rağmen üretim prosesleri macun ürünlerine benzer olduğundan geçici olarak macun ürünlerine dahil edilirler. katmak:

（1） Anot macunu;

（2） Elektrot macunu (standart ve standart dışı elektrot macunu dahil);

（3） Alt macun (daha fazla gri ve daha az gri alt macun dahil);

（4） Sızdırmazlık macunu (daha fazla kül ve daha az kül sızdırmazlık macunu dahil);

（5） Diğer macunlar (kaba dikiş macunu, ince dikiş macunu, kendi kendine pişirilen karbon tuğla vb. dahil) .

(8)  Standart dışı karbon ve grafit ürünler

Bu, daha ileri işlemlerle karbon ve grafit ürünlerinden yapılan çeşitli özel şekilli karbon ve grafit ürünleri anlamına gelir. Kürek tipi anotlar, flor yapımı anotlar ve potalar, plakalar, çubuklar, bloklar ve diğer özel şekilli ürünlerin çeşitli özellikleri dahil.

(9)  geçirimsiz grafit

Bu, ısı eşanjörlerinin matris bloğu da dahil olmak üzere reçinelerin ve çeşitli organik maddelerin emprenye edilmesi ve işlenmesiyle yapılan çeşitli grafit özel şekilli ürünleri ifade eder.

(10)  Elektrikli kömür ürünleri

Bu, karbon çubukları, fırçaları ve diğer ürünleri ifade eder.

II.   karbon fiber

Çeşitli karbon elyafları, grafit elyafları, önceden oksitlenmiş teller, karbon kumaşı, karbon kayışları, karbon halatları, karbon keçeleri ve bunların kompozit malzemelerini içerir. Karbon fiber, karbon içeriği %93'ün üzerinde olan bir fiberdir. Karbonizasyon yoluyla poliakrilonitril elyaf, viskon iplik ve zift elyafından yapılmıştır. Isıl işlem sıcaklığı düşükten yükseğe değişir ve sırasıyla ısıya dayanıklı elyaf, karbonize elyaf ve grafit elyaf haline getirilebilir.

Geniş anlamda özetlemek gerekirse: karbon malzemeler aslında daha amorf karbon yapıları içeren karbon malzemelerdir. Grafit malzemesi esas olarak grafit kristallerinden oluşan bir karbon malzemesidir. İkisinin pek çok benzerliği var ama aynı zamanda önemli farklılıkları da var.