カーボンの紹介
Home > カーボンの紹介
カーボングラファイト（黒鉛）とは
炭素（Carbon・元素記号：C）の構造体は、原子の結合状態により呼称や特性が異なります。
弊社で主に取り扱うカーボンは、炭素の原子が横方向に結合しているシート状のものが積層している黒鉛と呼ばれる素材で、黒鉛をカタカナ英語で表したグラファイトまたはカーボングラファイトの名称で親しまれています。
カーボングラファイトの特徴は、鉛筆の芯（黒鉛粉末と粘土を捏ねて成形・焼成したもの）というグラファイトの応用製品が身近にありますので、大体どんな材質なのか想像できるかと思います。
黒鉛の作り方は、一般的に材料のコークスやタールピッチを粉砕混合し、こねてから成型、焼成・黒鉛化してつくられます（作り方の違いでいろいろな黒鉛材があります）。
また、炭素の原子が高温・高圧下で3次元的に結合したダイヤモンド、サッカーボール状の原子構造を持ったフラーレン（C60）、グラファイトを円筒状に丸めたような構造のカーボンナノチューブも、すべて炭素の仲間（同素体）です。
炭素材および炭素製品については、こちらに詳しく書いてありますので、参照されてください。
カーボングラファイトの特徴
(1) 熱に対する性質が優れている。
耐熱性、熱伝導性が有り、急激な熱変化にも耐えられます。高温で寸法変化が少なく、また、高温下で強度が増します。
(2) 電気を通す（導電性）
モーターのブラシ、パンタグラフのすり板（電車の集電装置部品）など、電気部品に使われるのはこの性質が有るからです。電気を通し高温炉の発熱体（ヒーター）としても利用します。
(3) 軽くて加工が容易
アルミより軽く、精密な機械加工も容易に行えます。
(4) 耐薬品性がある。
常温では、ほとんどの酸・アルカリに耐え、ガラス、石英とも反応しません。また、ほとんどの融解金属と反応しない性質があります。
(5) 自己潤滑性がある。
自己潤滑性で相手部品をいためず、機械用軸受や摺動シール材（ベーン・メカニカルシール）等で使用されています。
※このような他の材料には無い優れた特性が有りますから、半導体産業、家電産業・自動車産業、航空宇宙産業など各方面で幅広く使用されています。
カーボングラファイトの種類について
カーボングラファイトは、成形方法の違いから CIP材（シップざい）・押出材・モールド材の、3つの種類に分類されます。成形後は焼成→黒鉛化のプロセスを経て、黒鉛構造の組織になります。
■CIP材 ※CIP = Cold Isostatic Press（冷間静水圧プレス）
等方性黒鉛とも呼ばれます。成形は原料をゴムの容器型に入れ、6面を等圧でプレスする方法ですから、力が均一に掛かり、どの面も強度にバラツキの少ない材料です。きめ（肌理）が細かく、他の成形方法に比べ機械的特性は優位です。
■押出材
異方性黒鉛です。成形は原料を押出型に入れ、片方から圧力をかけノズルから押し出す方法で作るので、このように呼びます。きめ（肌理）が荒いため、炉材のプレート・トレーなど用途が限られますが、他の材料と比べて価格的には有利な材料です。
■モールド材（型押材）
原料を金型に入れ、上部からプレスして作られます。このためプレス面と他の面との強度に差があります。小型材料の大量生産方式に適した成形方法です。
※カーボングラファイト（黒鉛）材は、超高温度処理する事により、不純物を取り除き高純度化することができます。
※カーボン材の写真見本は、こちらをご覧下さい
その他カーボン材について
■CFRP（炭素繊維強化プラスチック）
炭素繊維と樹脂（主にエポキシ等の熱硬化性樹脂）の複合素材です。比重が1.5〜1.8g/cm3ですから鉄の7.8g/cm3に比べ軽量な素材です。同じ質量であれば引張強度が鉄の約10倍、非弾性率が鉄の約7倍と優れた特性があります（※高弾性品）。ただ、マトリックス（母材）が樹脂のため、高温での使用にあまり向いていません。
■C/Cコンポジット（炭素繊維強化炭素）
炭素繊維と炭素の複合新素材で、通常のカーボングラファイトよりも強度、耐衝撃性が優れています。この特性を利用して、F1や航空機のブレーキシステム（ディスクロータ・パッド）、ロケットエンジンのノズル部などに採用されています。CFRPと同様に難削素材のひとつに挙げられます。
■グラファイトシート（黒鉛シート）
シート状に成形したグラファイト材で、高い熱伝導率、軽量で熱に強いなどの特性があります。ガスケット・パッキンなどのシール用、クッション・スペーサー用、電子機器の放熱用などの用途で使用されます。
■放電加工用グラファイト
放電加工機の電極専用のグラファイト材です。銅電極と比較すると軽量で切削性が良いですから中〜大型電極に適し、荒・中仕上・仕上など各種グレードの放電加工用グラファイト材が揃っています。
■黒鉛粉末
天然黒鉛を粉砕・粒子化した土状黒鉛粉末や鱗状黒鉛粉末のほか、人工的に作られた人造黒鉛粉末があります。
■特定用途向けカーボン
燃料電池用、半導体製造プロセス用、軸受用、摺動シール用、電動モータのブラシ用など、特定用途向けの特殊カーボン材があります。
※カーボン材とカーボン製品については、こちらよりお気軽にお問い合わせください。
