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NISHIMURA GRAPHITE CO.,LTD.

黒鉛を知る

黒鉛を知る
黒鉛は結晶が発達した炭素であり、別名では石墨とも呼ばれます。
黒鉛には天然黒鉛と人造黒鉛の2種類があり、天然黒鉛は古代の堆積した植物が地熱と地圧によって変質して出来た鉱物です。さらにその結晶状態によって鱗片状黒鉛と土状黒鉛の2種類に大きく分類され、鱗片状黒鉛は銀黒色で薄片状の外見をなし、土状黒鉛は黒色で土状の外見をしています。
人造黒鉛はコークスやピッチを原料とし、超高温にて人工的に黒鉛結晶を発達させた黒鉛であり、主に製鉄用の電極として使用されます。

黒鉛の分類

黒鉛の結晶構造
黒鉛は層状の結晶構造を持ち、黒鉛中の炭素原子は、層に平行な結晶面内では伝導性の良い強固な結合を形成していますが、層間はファンデルワールスカという弱い結合力のため、層同士が剥がれやすく滑りやすい特性となっています。

結晶構造図

黒鉛の4大特性
黒鉛は様々な優れた性能を持ち合わせています。その中で代表的なものとして「耐熱性」「潤滑性」「熱・電気伝導性」「化学的安定性」の4つの大きな特徴があります。その4つの特徴を生かした黒鉛製品は、実は様々な場面にて応用されておりますが、一般的に人の目に留まる事はありません。
しかし、あらゆる産業界において、いわば「縁の下の力持ち」といった形で使われており、私たちの生活にとって必要不可欠な素材なのです。
耐 熱
高炉
熱にへっちゃら!
黒鉛は酸化雰囲気(酸素のある状態)において、500℃以上で徐々に酸化燃焼しますが、還元雰囲気(酸素を断った状態)での融点は非常に高く3550℃の耐熱性を持っています。また膨張係数が低いため高温でも形状が変わらないので熱衝撃に対しても高い安定性を発揮します。
 さらに、溶融金属に濡れにくいという性質もあるため、鉄鋼メーカーでは高炉や電気炉内壁の耐火物として大量に黒鉛が使用されています。
 日本の全黒鉛使用割合を見ても耐火物用としての使用が多くを占めています。
潤 滑
ブレーキパッド
滑りツルツル!
黒鉛単体の結晶構造は重なり合った層の結びつきが弱く、少しの応力で一つの層が他の層に対し滑るため、高い潤滑性を有します。鉛筆で字が書けるのは黒鉛芯の層がずれながら紙に残っていくことによります。産業用途では高温・高荷重となる鍛造分野で安定した潤滑剤材料として広く用いられています。また摩耗係数を調整する目的で自動車用ブレーキ材にも使用されたり、家電や自動車等に使用されるモーター内部にも滑りながら電流を伝えるカーボンブラシとして黒鉛が使用されています。その他にも黒鉛で成型された軸受け・ベアリング等は黒鉛自体に潤滑性があるため、無給油にて使用することができます。
導電
基盤
エレキが伝わる!
黒鉛は熱・電気の良導体として優れた性質を持っています。導電率は10-4Ωcmとなっており、これは銅・銀・アルミ等に比べると数値的にやや劣りますが、比重が軽いため様々な媒体に機能性添加剤として使用されています。
 コピー機やPC内部の放熱をするための樹脂部品や半導体製造工場にて静電気を防止するための導電床塗料として使用されています。身近なもので言えば電池の負極剤や電車のパンタグラフ等も電気伝導性を利用した黒鉛使用品です。
耐薬品
船底塗料
侵されにくい!
黒鉛は強酸・強アルカリ等の化学薬品と反応しにくいという性質を持っています。そのため黒鉛で成型されたガスケット・パッキン等は酸化性流体やガス・蒸気・溶剤等が流れる箇所においてシール材として利用されています。
 また塗料の材料として黒鉛粉末を使用することにより、防錆皮膜を形成し海洋構造物・船舶等の分野においては防錆塗料として使用されています。