Graphite usinable

Q: Le graphite résiste t il aux mêmes températures sous air, sous vide ou en atmosphère inerte ?

Le graphite ne présente pas la même résistance en température selon l’atmosphère dans laquelle il est utilisé. Ses performances thermiques dépendent directement de son environnement de fonctionnement. Sous vide ou en atmosphère inerte, le graphite peut supporter des températures extrêmement élevées, pouvant dépasser 2 000 °C. En l’absence d’oxygène, le matériau conserve une excellente stabilité thermique et structurelle. En revanche, sous air ou en atmosphère oxydante, la température maximale d’utilisation est plus limitée. À partir d’environ 400 à 500 °C, le graphite commence à s’oxyder progressivement au contact de l’oxygène, ce qui entraîne une dégradation de ses propriétés et une perte de matière. Le choix du grade de graphite ainsi que la prise en compte des conditions atmosphériques sont donc essentiels pour garantir les performances et la durée de vie du matériau pour une application donnée. L’équipe Final Advanced Materials se tient à votre disposition pour vous accompagner dans le choix de la solution graphite la plus adaptée à vos contraintes thermiques et environnementales.

Q: Le graphite est il conducteur d’électricité et de chaleur ?

Grâce à sa structure cristalline particulière en couches, le graphite possède d’excellentes propriétés de conductivité électrique et thermique. Cette organisation facilite la circulation des électrons ainsi que la propagation de la chaleur au sein du matériau. Le graphite présente toutefois un comportement anisotrope : ses performances de conductivité varient selon l’orientation des couches cristallines. La conductivité est ainsi plus élevée dans le plan des couches que dans la direction perpendiculaire à celles-ci. Par ailleurs, des paramètres tels que la pureté et la densité du graphite influencent également ses performances électriques et thermiques. L’ensemble de ces caractéristiques détermine donc le niveau de conductivité du matériau en fonction de l’application visée. Malgré ces variations, le graphite demeure un excellent conducteur thermique et électrique, particulièrement apprécié dans de nombreux environnements industriels exigeants. L’équipe Final Advanced Materials se tient à votre disposition pour vous accompagner dans le choix du graphite le plus adapté à vos besoins techniques.

Q: Le graphite est il compatible avec les environnements chimiques agressifs ?

Le graphite présente une excellente compatibilité avec les environnements chimiques agressifs. Grâce à sa grande stabilité chimique, il résiste à la majorité des acides et des bases, y compris à des concentrations élevées. Contrairement aux métaux, le graphite ne rouille pas et ne se dissout pas dans la plupart des environnements corrosifs, ce qui en fait un matériau particulièrement adapté aux applications exigeantes. Il existe toutefois certaines limites à prendre en compte. En présence d’oxygène à haute température, le graphite est sujet à un phénomène d’oxydation pouvant altérer ses propriétés. De plus, dans les milieux fluorés, notamment en présence d’acide fluorhydrique, une réaction chimique directe avec le carbone peut se produire. Le choix du graphite et de ses conditions d’utilisation dépend donc de l’environnement chimique et thermique de l’application. L’équipe Final Advanced Materials se tient à votre disposition pour vous accompagner dans la sélection de la solution la plus adaptée à vos besoins techniques.

Q: Peut on utiliser une colle chargée en graphite pour réparer des pièces en graphite ?

Une colle chargée en graphite constitue une solution particulièrement adaptée pour la réparation de pièces en graphite. Sa compatibilité chimique avec le matériau, ainsi que sa dilatation thermique et sa conductivité électrique proches de celles du graphite, en font un choix privilégié pour ce type d’application. Elle est particulièrement recommandée pour des réparations localisées ne nécessitant pas de fortes résistances mécaniques. L’équipe Final Advanced Materials reste à votre disposition pour vous accompagner dans le choix de la solution la plus adaptée à vos contraintes techniques.

Q: Le graphite possède t il des propriétés lubrifiantes ?

Le graphite possède naturellement des propriétés lubrifiantes, ce qui constitue l’une de ses caractéristiques les plus reconnues. Grâce à sa structure en couches, dont les feuillets glissent aisément les uns sur les autres, il constitue un excellent lubrifiant solide. Cependant, ses performances peuvent varier selon l’environnement d’utilisation. En atmosphère inerte ou sous vide, son efficacité diminue en raison de la faible présence de gaz et d’humidité, éléments favorisant le glissement entre les différentes couches de graphite. À l’inverse, en atmosphère oxydante et à haute température, le principal enjeu réside dans son oxydation naturelle, susceptible d’altérer ses propriétés. Le choix du graphite dépend donc directement des conditions d’utilisation et des contraintes de votre application. L’équipe Final Advanced Materials se tient à votre disposition pour vous accompagner dans la sélection de la solution graphite la plus performante et la mieux adaptée à vos besoins.

Le graphite usinable ne se déforme pas, il n’éclate pas et ne rétrécit en cas de sollicitations thermiques. Il offre une résistance optimale aux températures très élevées et aux environnements très corrosifs. Les déperditions de chaleur sont maîtrisées et la conduction thermique optimisée.

Le graphite est auto-lubrifiant et facilement usinable. Ce matériau est incontournable pour la production du silicium et est utilisé, par exemple, tout au long de la chaîne de fabrication des semi-conducteurs. Il permet également de concevoir des solutions usinées dédiées à la plasturgie, la verrerie, la métallurgie ou encore aux revêtements de fours.

Les blocs de graphite peuvent être obtenus par extrusion, par vibro-moulage ou par pressage isostatique.

Nous proposons principalement du graphite isostatique et extrudé. Appelez-nous pour un devis ou plus d'information.

A partir des tombants de production, Final propose également de la poudre tamisée de graphite.

Grades

HLM : Graphite extrudé, grain standard
HLR : Qualité inférieure au HLM avec une porosité plus importante
R7340 : Isostatique standard
R7340P30 : Équivalent au R7340 avec pureté améliorée, taux de cendres inférieur à 30 ppm
R4550 : Isostatique, grain fin et très bonne tenue mécanique
R6650 : Isostatique, grain fin et très bonne tenue mécanique, tenue supérieure au R4550
R6650P5 : Équivalent au R6650, pureté très élevée, taux de cendres inférieur à 5 ppm
R6710 : Isostatique, grain ultra fin et excellente tenue mécanique
R6710P5 : Équivalent au R6710, pureté très élevée, taux de cendres inférieur à 5 ppm pour semi-conducteur

Après l’usinage d’un graphite isostatique, l’état de surface standard obtenu est de 1,6 µm.

Données techniques du graphite usinable

Propriétés	Unité	Extrusion		Pressage isostatique
Références		HLM		R4550	R6650	R6710	R7340
Direction par rapport à la longueur du grain		//	┴	// et ┴	// et ┴	// et ┴	// et ┴
Masse volumique	g/cm³	1,7		1,83	1,84	1,88	1,72
Taille de grains maximum	mm	0,8		0,01	0,007	0,003	0,015
Porosités ouvertes	%	17		10	10	10	15
Résistance diélectrique	Ohm.cm	7,3.10^-4	9,4.10^-4	13.10^-4	14.10^-4	13.10^-4	12.10^-4
Module de Young	GPa	10	9	11,5	12,5	13,5	10,5
Résistance flexion (4points)	MPa	18	17	60	65	85	45
Résistance à la compression	MPa	39	35	125	150	170	90
Résistance à la traction	MPa	13	12	/	/	/	/
Dureté		Shore 20-25 (Shore D 70)		Rockwell B 95	Rockwell B 95	Rockwell B 110	Rockwell B 80
Dilatation linéaire (20/200°C)	10^-6.K^-1	2,1	3,1	4	3,9	4,7	2,9
Conductivité thermique	W/m.K	180	140	100	90	100	90
Taux de cendres	%	< 0,1		0,002	/	/	0,02

Pour la qualité R7340 nous proposons des barreaux directement extrudés à des diamètres standards à un tarif avantageux, car ils ne nécessitent aucune reprise d’usinage. Ils sont disponibles en longueur 300 mm et avec les diamètres suivants :

Ø 3,2 - Ø 4,8 - Ø 6,4 - Ø 7,9 - Ø 9,5 - Ø 12,7 - Ø 13,8 - Ø 16 - Ø 19 mm

Applications du graphite usinable

Ce matériau est aussi utilisé pour la manipulation, l’usinage, la fabrication d’outillages et la mise en forme du verre chaud.

Final Advanced Materials propose une gamme complète de matériaux et de procédés destinés à la transformation du verre. Notre expertise dans ce domaine nous permet de vous proposer des solutions complètes d'outillage, associant le graphite à divers supports, métalliques ou composites.

Avantages du graphite usinable

Bonne résistance aux chocs thermiques
Pas d’adhérence au verre
Évite les tensions mécaniques dans le verre et les rayures sur le verre chaud
Excellente résistance à l’usure
Coefficient de frottement et une conductivité thermique favorable

Nos outillages graphite-métal ou graphite-composite augmentent la productivité de vos lignes de fabrication. Ils facilitent l’installation, le réglage ou la maintenance de vos machines de production.

Verre soufflé

Nous usinons des moules en graphite pour le coulage du verre et le soufflage du verre :

Supports et inserts de préhension
Plaques support, guides, poussoirs
Roues et roulettes de transfert
Creusets de fusion
Outils de presse
Isolants de four

Afin de modifier les caractéristiques du graphite, il est possible de réaliser des revêtements. Nous proposons une gamme de 5 types de revêtements et imprégnations pour les graphites isostatiques à grains fins (<10 µm) :

Carbone pyrolytique : Réalisé par dépôt chimique en phase vapeur, sous haute température et haute pression (process CVD), le revêtement de carbone pyrolytique (carbone amorphe) permet d’obtenir une surface lisse, dense et sans porosités. Le revêtement fait généralement une épaisseur de 2 à 30 µm. Il est composé à 99,9995% de carbone élémentaire et il est pratiquement exempt d’impuretés organiques ou métalliques. Par ce process on empêche également la formation de SiC au contact du silicium. Le revêtement de carbone pyrolytique résiste à la plupart des acides, notamment l’acide fluorhydrique. Il ne s’écaille pas et ne se fend pas lors d’un choc thermique. Il est particulièrement adapté pour les applications dans le solaire et les semi-conducteurs. Il est thermiquement stable et peut être utilisé à des températures allant jusqu'à 550 °C en présence d'oxygène et jusqu'à 2500 °C sous vide ou sous atmosphère inerte.
Carbure de silicium SiC : Également obtenu par le process CVD, le SiC se dépose en couche de 75 à 125 µm. Ce dépôt permet d’étancher complétement le graphite, il est très dur, il résiste à l’oxydation et affiche une bonne conduction thermique.
PTFE : Nous pouvons aussi proposer un dépôt de PTFE qui permet d’augmenter la résistance aux acides et de supprimer les porosités tout en conservant les caractéristiques thermiques du graphite.
Résine méthacrylique : Le graphite peut également être imprégné d’une résine. Le dépôt à base de résine permet d’apporter une bonne étanchéité au graphite.
Antimoine : Nous proposons une imprégnation avec de l’antimoine pour des applications demandant une bonne résistance à l’usure (uniquement pour le carbo-graphite).

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