SIGRAFINE® Feinkorngraphit

Synthetisch hergestellte Graphit-Werkstoffe mit einer mittleren Korngröße unter vier Millimeter werden als Fein- und Mittelkorngraphite bezeichnet. Die Möglichkeit, die Werkstoffeigenschaften durch die Variation von Rohstoffen, deren Aufbereitung und das Formgebungsverfahren gezielt zu beeinflussen, macht diese zu einem unentbehrlichen Schlüsselwerkstoff für viele Anwendungen. 

Das Materialportfolio der SGL Group umfasst mit isostatisch gepresstem, extrudiertem, vibrationsverdichtetem und gesenkgepresstem Graphit die gesamte Palette der Fein- und Mittelkorngraphite. Dies erlaubt es uns, genau für Ihre Anforderungen das jeweils beste Material nutzen.

Um die Lebensdauer unserer Graphitkomponenten zu verlängern und hochreine Oberflächen zu erzielen, bieten wir auch deren Beschichtung beispielsweise mit Siliziumcarbid (SiC) an.

Unsere Fein- und Mittelkorngraphite vermarkten wir alle unter dem neuen gemeinsamen Markennamen SIGRAFINE®. Die Materialien waren bisher unter RINGSDORFF®, SIGRAFORM®, SIGRAMENT® und CRYSTA-SIL® bekannt.

Herstellung von Feinkorngraphit

Die Herstellprozesse für synthetischen Kohlenstoff und Graphit sind identisch mit keramischen Herstellungsverfahren. Die festen Rohstoffe Koks und Graphit werden gemahlen und in Mischaggregaten mit kohlenstoffhaltigen Bindemitteln wie z.B. Pechen gemischt. Daran schließt sich die Formgebung an. Hierfür stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung: isostatisches Pressen, Strangpressen, Vibrationsverdichten oder Gesenkpressen. Die gepressten „grünen“ Formkörper werden im Anschluss unter Sauerstoffausschluss gebrannt und graphitiert. Danach erfolgt die mechanische Bearbeitung der graphitierten Formkörper zu komplexen Bauteilen. Optional können diese durch weitere Reinigungsprozesse und Beschichtungsschritte wie z.B. durch eine SiC-Beschichtung zusätzlich veredelt werden.

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Isostatischer Graphit ist ein feinstkörniger Graphit für spezifische Anwendungsgebiete, in denen die mechanischen Eigenschaften anderer Feinkorngraphite nicht ausreichen. Seine Bezeichnung ist aus der Herstellungsart abgeleitet: Das Material wird bei der Formgebung isostatisch gepresst, d.h. allseitig mit dem identischen Druck verdichtet. Daraus resultiert auch ein weitgehend isotropes Eigenschaftsprofil des Werkstoffs.

Typische Eigenschaften des Materials

  • Hochfest
  • Hochdicht
  • Isotrop
  • Wenig benetzbar

Extrudierter Graphit wird im Strangpressverfahren hergestellt. Im Vergleich zu isostatischem Graphit hat er eine gröbere Korngrösse und eine geringere Festigkeit, dafür aber eine höhere thermische und elektrische Leitfähigkeit. 

Vibrationsverdichteter Graphit zeichnet sich durch eine homogene Struktur und typischerweise eine mittlere Korngröße aus. Der Werkstoff besitzt ein planar isotropes d.h. nahezu isotropes Eigenschaftsprofil und kann in sehr großen Formaten hergestellt werden.

Typische Eigenschaften der Materialien

  • Thermisch und elektrisch leitend
  • Biegefest
  • Chemisch resistent
  • Thermoschockresistent

Die Werkstoffklasse der gesenkgepressten Kohlenstoffe und Graphite umfasst unterschiedliche Materialien wie amorphen Kohlenstoff, Graphit und den sogenannten Kohlegraphit, einen Verbund aus Hartkohlenstoff und Graphit. Diese weisen eine feine bis ultrafeine Körnung auf und können durch den axialen Formgebungsprozess auch eine hohe Anisotropie aufweisen. Aus dieser Werkstoffvielfalt ergeben sich extrem breite Eigenschaftsprofile bezüglich Festigkeit, Reibverhalten und Leitfähigkeit.

Es wurden beispielsweise Materialien entwickelt, die spezifische tribologische oder elektrische Eigenschaften aufweisen. Diese lassen sich durch geeignete Imprägnierungen mit Kunstharz, Phosphaten oder Metallen noch steigern. Im Gegensatz zu den anderen Formgebungsverfahren für Feinkorngraphite kann beim Gesenkpressen auch das hocheffiziente endformnahe Pressen (Pressed-to-Size-Technologie (PTS)) angewandt werden, ein Verfahren mit dem komplexe Werkstücke in großen Stückzahlen kosteneffizient mit geringem Materialeinsatz hergestellt werden können.

Typische Eigenschaften des Materials

  • Extrem medienbeständig
  • Verschleißarm
  • Langzeitstabil
  • Maßgeschneiderte Eigenschaften

Hauptanwendungen unseres SIGRAFINE gesenkgepressten Kohlenstoffs und Graphits

Mit einer Siliziumcarbidbeschichtung (SiC-Beschichtung) lässt sich die Lebensdauer von Graphitkomponenten verlängern. Gleichzeitig können hochreine, inerte und dichte Oberflächenstrukturen realisiert werden, wie sie bei der Verarbeitung von Halbleitermaterialien gefordert sind. Typisch sind Schichtdicken im Bereich von 100 µm.

Typische Eigenschaften des Materials

  • Dicht
  • Verschleißfest
  • Temperatur- und oxidationsbeständig
  • Hoch wärmeleitfähig

SiC-Beschichtungsverfahren

Siliziumcarbid wird mittels CVD-Verfahren (chemische Gasphasenabscheidung) als dünne Schichten auf Feinkorngraphit und carbonfaserverstärkten Kohlenstoff aufgebracht. Die Abscheidung erfolgt typischerweise bei Temperaturen von 1200-1300°C. Das thermische Ausdehnungsverhalten des Substratmaterials wird dabei möglichst an das von SiC angepasst, um thermische Spannungen zu minimieren.

Hauptanwendungen unseres SIGRAFINE SiC-Coatings

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