从根本上讲，关键区别在于功能。 尽管碳和石墨都是同一种元素的形态，但它们被添加到聚四氟乙烯（PTFE）中以解决不同的问题。碳填料主要用于增加硬度、强度和耐磨性。石墨是碳的一种特定晶体形式，因其卓越的润滑性和自润滑特性而被添加。
选择不在于用碳还是用石墨；而在于平衡结构完整性与表面摩擦。碳提供抵抗变形的机械骨架，而石墨充当固体润滑剂，确保平稳、低摩擦的运行。
为什么PTFE首先需要填料
纯PTFE的弱点
纯PTFE在耐化学性和低摩擦系数方面是一种出色的材料。然而，它的机械性能较软。
在压力下，尤其是在一段时间后，它会发生蠕变，也称为“冷流”。这意味着它会缓慢变形，这对于密封件和轴承等部件来说是一个关键的失效点。
目标：增强机械性能
向PTFE基体中添加填料是为了对抗这些弱点。它们极大地改善了抗压强度、耐磨性和导热性等关键性能，使材料适用于要求严苛的机械应用。
功能比较：碳与石墨
碳：结构增强剂
碳通常以粉末或纤维的形式添加。其主要作用是形成更坚固、尺寸更稳定的复合材料。
添加碳填料可显著提高硬度和抗压强度，这直接对抗了PTFE在载荷下蠕变的倾向。它还改善了磨损特性和导热性，有助于从系统中散发热量。
石墨：润滑剂
石墨是碳的一种特定同素异形体（一种独特结构形式）。它具有易于剪切的片状晶体结构，使其成为一种出色的固体润滑剂。
当添加到PTFE中时，石墨的主要目的是将摩擦系数进一步降低，甚至低于纯PTFE的水平。这创造了一种适用于动态应用的自润滑表面，减少了密封件和配合表面上的磨损。
混合的威力
在许多应用中，特别是旋转轴密封件中，碳和石墨以特定比例一起使用，例如23%的碳和2%的石墨。
这种混合物产生了协同效应。碳提供了抵抗挤出和变形的结构框架，而少量的石墨提供了平稳、持久的动态密封所需的表面润滑性。
理解应用权衡
高磨损和高压力
在主要关注高接触压力或磨蚀性介质引起的磨损的应用中，较高浓度的碳是有益的。它提供了保持部件形状和抵抗材料损失所需的原始强度。
低摩擦和软配合表面
对于高速动态密封件或当部件与较软的金属轴配合时，石墨是必不可少的。其润滑特性可防止咬合，减少摩擦热量积聚，并保护较软的配合表面免受磨损。在这种情况下，纯碳填充PTFE可能过于粗糙。
多用途主力
常见的碳/石墨混合物被设计成一种多功能解决方案。它为抵抗压力下的密封保持提供了出色的抗蠕变性，同时确保了低摩擦以实现高效的动态性能，使其成为各种应用的首选。
为您的应用选择正确的填料
选择正确的填料成分对于您部件的性能和寿命至关重要。
- 如果您的主要重点是高压静态密封： 较高浓度的碳填料将提供必要的抗蠕变性和抗压强度。
- 如果您的主要重点是高速动态密封： 含有石墨的混合物对于确保低摩擦、减少热量积聚和保护配合表面是必不可少的。
- 如果您需要一种多功能、全能的材料： 标准的碳/石墨混合物为大多数通用旋转和往复密封件提供了强度和润滑性的绝佳平衡。
最终，选择正确的填料是将材料的性能与系统的特定机械和热需求相匹配。
摘要表：
| 填料类型 | 主要功能 | 关键益处 | 理想用途 |
|---|---|---|---|
| 碳 | 结构增强 | 提高硬度、抗压强度和耐磨性 | 高压静态密封，抵抗蠕变/变形 |
| 石墨 | 表面润滑 | 降低摩擦系数，实现自润滑 | 高速动态密封，保护软配合表面 |
| 碳/石墨混合物 | 性能平衡 | 将结构强度与出色的润滑性相结合 | 通用、通用的旋转和往复密封件 |
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