Graphitisierungsöfen Wärmebehandlung zur Umwandlung einer amorphen Kohlenstoffstruktur in kristallinen Graphit

Graphitisierung ist ein Prozess, der kohlenstoffhaltige Materialien in eine kristalline Form von Kohlenstoff umwandelt. Hierbei handelt es sich um einen temperaturintensiven Prozess, bei dem Probenmaterialien einer Wärmebehandlung von über 2500 °C unterzogen werden. Die organisierte Graphitstruktur ist in der Metallurgie von besonderem Interesse, da sie die mechanischen Eigenschaften und die Bearbeitbarkeit der Kohlenstofflegierungen verbessert. Carbolite Gero ist sehr erfahren, wenn es um Wärmebehandlungen von kohlenstoffbasierten Materialien geht und bietet Hochtemperatur-Graphitöfen für Temperaturen bis zu 3000 °C an.

Graphitofen

Die Graphitöfen von Carbolite Gero sind für Temperaturen von 2200 °C und sogar bis zu 3000 °C geeignet. Diese Graphittechnologie eignet sich für Labor- und Industrieanwendungen, die unter Vakuumatmosphäre, Inertgasen und reaktiven Gasen betrieben werden. Diese Öfen sind auf die Schaffung eines Kohlenstoffsystems ausgelegt. Sie bieten Isolationsmaterial, Heizelement und Retortenmaterial auf Graphitbasis an. Mit diesem System können extrem hohe Temperaturen erreicht werden, wodurch Forscher neue Möglichkeiten der Wärmebehandlung erschließen können.

Kammerofen mit Graphitisolierung - HTK GR

Maximaltemperatur: 2200 °C
Isoliermaterial: Graphit
Volumen: 8 bis 600 litres
Produktdetails

Laborofen mit Graphitisolierung (LHT GR)

Maximaltemperatur: 2200 - 3000 °C
Isoliermaterial: Graphit
Volumen: 1,5 bis 10 Liter
Produktdetails

Sicherheitsoptionen für Graphitierungsöfen

Bei diesem Prozess entstehen flüchtige Stoffe, die sich als schädlich erweisen können. Es sollten Vorkehrungen getroffen werden, um etwaige Risiken zu reduzieren. Carbolite Gero prüft Möglichkeiten zur Optimierung des Produktionsprozesses.

Nachverbrennung

Wird verwendet, um flüchtige Stoffe aus Pyrolyse-/Entbinderungsprozess zu NOx, CO2 und H2O zu oxidieren. Dadurch wird sichergestellt, dass alle flüchtigen Stoffe in sicherere Moleküle umgewandelt und an die Umwelt abgegeben werden.

Verbrennt alle flüchtigen Stoffe, auch solche mit einem Siedepunkt unter 20 °C, wie Wasserstoff, Ammoniak und Ethan.

Wir sind Experten und haben mehrere Lösungen in unserem Portfolio, um Sie zum richtigen Produkt und zur richtigen Sicherheitsausrüstung zu führen. Bei Fragen zu einer geeigneten Lösung für Ihre Anwendungsanforderungen kontaktieren Sie uns bitte.

Graphitisierungsöfen Hintergrundinformation

Der Graphitisierungsprozess findet bei hohen Temperaturen und in einer inerten Atmosphäre statt. Kohlenstoffatome innerhalb der Struktur ordnen sich neu und bilden ein hexagonales Gitter. Nach der Karbonisierung kommt es zu einer Fehlausrichtung der Kohlenstoffschichten. Eine Erhöhung der Temperatur führt zur Graphitisierung. Die amorphe Kohlenstoffstruktur wandelt sich in ein kristallines Gitter um. Die Atomstruktur wird durch Schichten von Kohlenstoffatomen kategorisiert, die in einem Wabenmuster angeordnet sind. Die organisierte Kohlenstoffstruktur, in der Kohlenstoffatome in übereinander gestapelten hexagonalen Schichten angeordnet sind, wird als Graphit bezeichnet. Während jede Schicht innerhalb von Graphit als Graphen bekannt ist.

Beim Graphitisieren richten sich Kohlenstoffschichten geordnet aus. Bei höheren Wärmebehandlungstemperaturen wird ein hoher Graphitisierungsgrad erreicht. Mehrere Faktoren wie Vorläufermaterial, Wärmebehandlungstemperatur, Druck und Verweilzeit beeinflussen die endgültige Mikrostruktur und die Eigenschaften des Probenmaterials.

Der Unterschied zwischen Pyrolyse, Karbonisierung und Graphitisierung

Verkohlung, Graphitierung und Pyrolyse sind allesamt Prozesse, die die thermische Zersetzung von Materialien beinhalten, aber sie unterscheiden sich in ihren Zielen und Bedingungen.

Graphitisierungsöfen Whitepaper

Graphitisierungsöfen Applikation

Die Umwandlung der Struktur von Kohlenstoff in Graphit verbessert die Eigenschaften des Materials und macht es für ein breites Anwendungsspektrum geeignet. Seine Schichtstruktur ermöglicht die freie Bewegung delokalisierter Elektronen und verbessert die elektrische Leitfähigkeit. Ebenso erleichtert der geordnete atomare Aufbau die freie Bewegung von Phononen und ermöglicht eine effiziente Übertragung von Schwingungsenergie. Dies führt zu einer deutlichen Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des Materials.

Aufgrund eines hohen Grades an Anisotropie im Graphit ist das Material in der Ebene der Graphenschichten viel fester und steifer. Allerdings sind die Bindungen zwischen den Schichten relativ schwach, was zu einer flexibleren Struktur führt. Aufgrund dieser Eigenschaft ist das Material für Trockenlaufanwendungen geeignet und kann als Schmiermittel fungieren.

Graphitisierung wird in verschiedenen Branchen wie Metallurgie, Energiespeicherung, Elektronik und Luft- und Raumfahrt eingesetzt.

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Mit einem umfassenden Netzwerk an Vertretungen stehen wir Ihnen flächendeckend zur Verfügung. Unsere Mitarbeiter beraten Sie gerne und umfassend über den Einsatz von Carbolite Gero Produkten für Ihre spezielle Anwendung.

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Graphitisierungsöfen - FAQ

Was ist Graphitierung?

Der Graphitisierungsprozess wird verwendet, um ein kohlenstoffreiches Material durch die Anwendung von Wärme in Graphit umzuwandeln. Die ursprüngliche Kohlenstoffstruktur verändert sich beim Erhitzen, wodurch sich Kohlenstoffatome in ein kristallines Gitter umordnen. Dieser Prozess findet im Allgemeinen bei hohen Temperaturen bis zu 3000 °C statt.

Warum ist Graphitisierung wichtig?

Der Prozess spielt eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Materialeigenschaften kohlenstoffhaltiger Materialien. Dies führt zu einer verbesserten Schmierfähigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit der Bauteile. Eine verbesserte Leistung durch Graphitisierung führt zur Herstellung hochwertiger Materialien wie Kohlenstoffgraphit-Verbundwerkstoffe und Graphitelektroden und wird für Anwendungen wie die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Bearbeitbarkeit von Eisenlegierungen verwendet.

Was ist der Unterschied zwischen Hartkohlenstoff und Graphit?

Obwohl harter Kohlenstoff und Graphit hauptsächlich aus Kohlenstoffatomen bestehen, weisen beide aufgrund der Anordnung der Atome unterschiedliche Strukturen auf. Die Kristallanordnung vermittelt die Eigenschaften und Materialeigenschaften eines Materials, auch wenn sie aus demselben Element bestehen. In Graphit ist jedes Kohlenstoffatom mit drei anderen Kohlenstoffatomen verbunden und bildet eine flache Schicht, die übereinander gestapelt ist. Die Bindung entlang der Ebene ist viel stärker als zwischen den einzelnen Schichten und verleiht dem Graphit daher seine einzigartigen Eigenschaften. Im Gegensatz dazu ist Hartkohlenstoff als nicht graphitisierender Kohlenstoff bekannt, der im Gegensatz zu Graphit eine ungeordnetere und unregelmäßigere Struktur aufweist, bei der die Schichten nicht so sauber gestapelt sind. Diese Anordnung der Atome innerhalb des harten Kohlenstoffs schafft mehr Einlagerungsstellen oder Hohlräume für positiv geladene Ionen und ermöglicht es dem Material, mehr Energie zu speichern. Harter Kohlenstoff eignet sich beispielsweise für Anwendungen in Batterien.

Welche Lösungen bieten wir zur Graphitierung an?

Carbolite Gero bietet Lösungen zur Graphitisierung für Wärmebehandlungen bis zu 3000 °C. Die Öfen bieten Isolationsmaterial, Heizelement und Retortenmaterial auf Graphitbasis. Durch ihr robustes Design entsteht ein System, das extrem hohe Temperaturen erreichen kann.