Le graphite est une transformation naturelle du charbon : ses atomes sont organisés en structure hexagonal, caractéristique du charbon, en formant un réticulum stratifié et le graphite prend sa couleur typique grise, d’une teinte opaque à des cristaux noirs.
La structure de ce matériel est stratifiée et dans chaque couche, chaque atome de charbon est collé à trois autres : il en résulte un filet hexagonal bidimensionnel avec, intérieurement, liens forts et couches avec liens très faibles. Donc, les couches peuvent être facilement déplacées les unes contre les autres et même séparées.
Le graphite se trouve à l’état naturel sur Terre, mais il peut également être fabriqué de manière synthétique : le processus de production du graphite synthétique est très compliqué, mais il offre la possibilité de modifier les caractéristiques du graphite.
Conductivité électrique, conductivité thermique et haute résistance aux agents chimiques.
Les applications du graphite sont nombreuses : il est nécessaire pour applications électroniques et électriques, en métallurgie, pour la production de verre et verre de quartz, ainsi que pour applications mécaniques et nucléaires.
Un minéral trigonal tendre, huileux, gris foncé, avec des éclats métalliques et qui se défait facilement : le graphite est un bon conducteur de l’électricité et de la chaleur, inoxydable et résistant aux acides, qui fonde seulement à près 3000 °C et qui trouve application dans de nombreux contextes, de l’électrotechnique à l’électronique, de la métallurgie à la chimie et à l’industrie et comme matériel de protection pour les installations de production d’énergie nucléaire.
Le graphite est en outre utilisé pour la préparation de vernis antioxydants, mélanges lubrifiants et, avec kaolin, pour la fabrication des crayons.
Il est présent dans roches métamorphiques et on le retrouvait dans les vallées du Chisone, du Pellice et de la Bormida (Millesimo) et aujourd’hui dans autres lieux entre Chine, Allemagne, France et Canada. Au contraire, le graphite artificiel est fabriqué en soumettant à haute température matériaux carbonés comme l’anthracite, le charbon de bois et le coke de pétrole.
La production du graphite synthétique commença à la fin du XIXe siècle, précisément en décembre 1895, aux États-Unis, quand un brevet pour la graphitisation du charbon a été déposé.
L’électro-graphite obtenu par ce processus de fabrication a été utilisé comme élément de transmission de courant sous forme d’électrodes et dès lors, le graphite est devenu de plus en plus important pour un grand nombre de secteurs et industries.
La base du graphite est composée d’une partie de charbon très dur, typiquement charbon de pétrole brut et poix agissant en qualité de liant. Les deux matières premières sont mélangées afin de former une masse homogène et ensuite elles sont traitées et raffinées par des procédés complexes à haute température.
Ces procédés varient en fonction des propriétés souhaitées et du type de graphite synthétique : de cette façon, un processus peut être reproduit en peu de temps, surtout si on le compare à celui naturel, dont la formation dure des millions des années.
La morphologie de la majorité du graphite synthétique varie des paillettes typiques des poussières fines aux graines irréguliers et pointes typiques des matières grossières. Dans cette présentation technique figurent micrographies à balayage électronique de la morphologie des matériaux de coke de pétrole calciné, graphite en paillettes très cristallin (présent à l’état naturel) et graphite synthétique finement broyé.
Par le terme « graphite isostatique » on désigne un graphite généré isostatiquement : cela signifie que le mélange des matières premières est pressé en blocs rectangulaires et ronds dans une soi-disant presse isostatique à froid (cold isostatic press CIP). Par rapport aux autres processus, comme l’extrusion ou le moulage à vibration, cette technologie peut produire une forme plus isotrope de graphite synthétique. En outre, le graphite isostatique a généralement la granulométrie plus petite que tout le graphite synthétique. Aujourd’hui le graphite isostatique représente une majeure partie du marché de ce matériel à grain fin et il a trouvé des applications dans plus de 30 différents secteurs, des applications nucléaires et métallurgiques aux semi-conducteurs, aux applications solaires et beaucoup d’autres.
Parmi les applications du graphite isostatique on trouve billettes, bandes transporteuses, tuyaux et la fusion de différents métaux parmi lesquels aluminium, laiton, bronze, fer (gris et ductile), maillechort (nickel-argent), cupronickel, alliages des métaux précieux, argent, or et différents composants dans le secteur de l’électroérosion.
Le graphite extrudé est fabriqué par procédé d’extrusion : par rapport au graphite isostatique, il a une granulométrie plus grossière et une résistance inférieure, mais une conductivité thermique et électrique plus élevée. Les utilisations courantes du graphite extrudé sont convoyeurs à rouleaux d’évacuation, bagues, rouleaux, buses, creusets, mélangeurs, plaques d’usure, manchons, tuyaux, disques, moules pour le processus de frittage, intercalaires, garnitures pour fours et lubrifiants pour tous les secteurs.
Il est normalement utilisé dans les fonderies d’alliages ferreux et non ferreux