グラファイトは炭素の結晶形です。六角形の結晶系、鉄インクから濃い灰色。密度2.25g/cm3、硬度1.5、融点3652℃、沸点4827℃。質感は柔らかく、滑らかで導電性のある感触です。化学的性質は非活性で耐食性があり、酸やアルカリなどと反応しにくいです。空気中や酸素中で熱が高まると燃焼して二酸化炭素が発生します。強力な酸化剤はそれを有機酸に酸化します。摩擦防止剤や潤滑剤として、るつぼ、電極、乾電池、鉛筆の芯などに使用されます。高純度グラファイトは原子炉の中性子減速材として使用できます。以前は鉛と間違われていたため、木炭または黒鉛と呼ばれることがよくあります。

グラファイトの主な用途:

1. 耐火物として使用: 黒鉛とその製品は高温耐性と強度の特性を備えており、主に冶金産業で黒鉛るつぼを製造するために使用されます。製鋼では、黒鉛は鋼インゴットの保護剤や冶金炉のライニングとして一般に使用されます。

2. 導電性材料として: 電極、ブラシ、カーボンロッド、カーボンチューブ、水銀正変流器の正極、グラファイトガスケット、電話部品、テレビ受像管のコーティングなどを製造するために電気産業で使用されます。

3. 耐摩耗性の潤滑材料として: グラファイトは機械産業で潤滑剤としてよく使用されます。高速、高温、高圧の条件下では潤滑油が使用できない場合が多いですが、黒鉛耐摩耗材は200～2000℃の高速摺動条件下では潤滑油なしでも作動します。腐食性媒体を輸送する多くの装置は、ピストン カップ、シール リング、ベアリングを製造するためにグラファイト材料で広く作られており、動作中に潤滑油を追加する必要がありません。グラファイトエマルションは、多くの金属加工 (伸線、管伸線) の優れた潤滑剤としても機能します。

4. グラファイトは化学的安定性に優れています。特殊加工された黒鉛は、耐食性、良好な熱伝導性、低透過性などの特徴を有し、熱交換器、反応槽、凝縮器、燃焼塔、吸収塔、冷却器、加熱器、フィルター、ポンプ装置などの製造に広く使用されています。石油化学、湿式冶金、酸塩基製造、合成繊維、製紙などの産業分野で広く使用されており、大量の金属材料を節約できます。

不浸透性グラファイトの種類は、含まれる樹脂の違いにより耐食性が異なります。フェノール樹脂含浸剤は酸耐性はありますが、アルカリ耐性はありません。フルフリルアルコール樹脂含浸剤は、酸性およびアルカリ性の両方に耐性があります。品種によって耐熱性も異なります。カーボンとグラファイトは還元性雰囲気では2000～3000℃に耐えますが、酸化性雰囲気ではそれぞれ350℃と400℃で酸化が始まります。不透過性黒鉛は含浸剤によって種類が異なりますが、一般的にはフェノールアルコールやフルフリルアルコールを含浸させることで180℃以下まで耐熱性を持たせます。

5. 鋳造、研磨、成形、高温冶金材料に使用: 黒鉛は熱膨張係数が小さく、急冷や加熱の変化に耐えられるため、ガラス製品の金型として使用できます。黒鉛を使用した後、ブラックメタルは正確な鋳造寸法、高い表面平滑性および歩留まりを得ることができ、無加工またはわずかな加工を加えずに使用できるため、金属の量を大幅に節約できます。超硬合金やその他の粉末冶金プロセスの製造には、通常、グラファイト材料を使用してプレスおよび焼結用のセラミック ボートを作成することが含まれます。単結晶シリコンの結晶成長るつぼ、局所精製容器、支持具、誘導加熱装置などはすべて高純度黒鉛から加工されています。さらに、グラファイトは、高温耐性を備えたグラファイト断熱ボードおよび真空精錬用のベースとしても使用できます。

6. 原子力産業および国防産業での使用: 黒鉛には原子炉で使用するための優れた中性子減速材があり、ウラン黒鉛原子炉は広く使用されているタイプの原子炉です。動力用原子炉に使用される減速材には、高い融点、安定性、耐食性が求められますが、黒鉛は上記の要件を十分に満たすことができます。原子炉として使用されるグラファイトの純度要件は非常に高く、不純物含有量は数十 PPM を超えてはなりません。特にホウ素含有量は 0.5PPM 未満である必要があります。国防産業では、グラファイトは固体燃料ロケットのノズル、ミサイルのノーズコーン、宇宙航行機器の部品、断熱材、放射線防護材の製造にも使用されています。

7. グラファイトはボイラーのスケール付着も防止します。関連する単体テストでは、一定量の黒鉛粉末 (水 1 トンあたり約 4 ～ 5 グラム) を水に添加すると、ボイラー表面のスケール付着を防止できることが示されています。さらに、金属製の煙突、屋根、橋、パイプラインをグラファイトでコーティングすると、腐食や錆を防ぐことができます。

8. 黒鉛は鉛筆の芯、顔料、研磨剤として使用できます。特別な処理を経て、黒鉛は関連産業部門で使用されるさまざまな特殊な材料に加工されます。

9. 電極: グラファイトは優れた導電性と低抵抗を備えています。グラファイト電極は、鉄鋼工場やシリコン工場の溶解炉や電気炉用に製造できます。