Название «графит» происходит от греческого слова «графо» - писать. Данный минерал представляет собой одну из модификаций углерода, обладающую характерной слоистой структурой. Сохранились исторические свидетельства применения графита в древности в качестве красящего средства, - это глиняная посуда, датированная 40 веком до нашей эры, раскрашенная при помощи данного минерала.
Современное название графит получил в 1789 году от немецкого геолога и педагога Абраама Готлоба Вернера, который в числе прочего занимался изучением пластов осадочных пород, а также разработал шкалы для определения минералов по внешним признакам.
В природе графит образуется на небольшой глубине, благодаря метаморфизму горных пород, содержащих в составе органические остатки. По физико-химическим свойствам графит представляет собой кристаллическое тугоплавкое вещество, слегка жирное на ощупь, черного или серого цвета, с характерным металлическим блеском.
По сравнению с алмазом графит очень мягкий, благодаря слоистой структуре атомной решетки. Атомы углерода расположены в графите послойно, причем расстояние между слоями больше чем между атомами в одном слое, и электроны, которые связывают слои между собой, образуют сплошное электронное облако – вот почему графит является проводником тока и имеет характерный металлический блеск.
При плотности от 2,08 до 2,23 г/см3, его удельное электрическое сопротивление при комнатной температуре в 765 раз выше чем у меди.
В отличие от алмаза, графит хорошо проводит как электричество, так и тепло. Мягкость графита (в смеси с каолином) применяется в карандашах. Если посмотреть на графит под микроскопом, легко заметить чешуйки, именно они остаются на бумаге формируя след, когда мы используем карандаш.
Физические и химические особенности графита открыли его широкое применение в различной электротехнике. Благодаря химической стойкости к агрессивным водным растворам, тугоплавкости и высокой электропроводности, из графита изготавливают электроды и нагревательные элементы разнообразного назначения. Например, при получении активных металлов с помощью электролиза, именно из графита делают электроды.
При получении алюминия, графит сам улетучивается из зоны реакции электролизера в составе углекислого газа, так что нет необходимости применять иные сложные меры по его утилизации.
Высокоомные токопроводящие клеи в качестве проводящего компонента содержат как раз графит. Ну и все, конечно, знают, что именно из графита делают различные контактные щетки и токосъемники электрического оборудования (коллекторные двигатели на электротранспорте и подъемных кранах, контакты токовых реостатов и т.п.), где необходим подвижный и в то же время надежный электрический контакт.
Но если мы сказали, что графит такой мягкий, как же из него тогда делают щетки коллекторных узлов, которые постоянно трутся о контактные пластины и кольца? Ведь очень часто графитовые щетки можно встретить в бытовых приборах: в миксере, электробритве, кофемолке, электродрели, болгарке и т. д. В чем же здесь секрет? Почему щетки мгновенно не изнашиваются подобно карандашу?
А суть в том, что щетки для электротехники изготавливают не из чистого графита, а из графита с добавлением связующего вещества, да еще и подвергают специальной обработке. Технология производства щеток достаточно сложна, она включает в себя процессы прессования и обжига, что делает щетки более прочными и износостойкими.
Так, на последнем этапе производства, электрографитовые щетки насыщают углеродом в печи при температуре в 2500 градусов! Металлографитовые щетки содержат порошки металлов и сажу.
Существуют твердые, средние и мягкие электрографитовые щетки. Мягкие щетки:
-
ЭГ-4 и ЭГ-71; ЭГ-14 — средние, универсальные;
-
ЭГ-8 и ЭГ-74 — твердые, они содержат в своем составе абразивный порошок.
Твердые щетки применяются в условиях высоких температур и затрудненной коммутации, так что входящий в состав щетки абразив придает щетке дополнительную чистящую функцию, когда щетка не только передает ток на коллектор, но и сразу чистит его от нагара.
Продолжение темы: