石墨燒結模具是一種專用于粉末冶金、硬質合金、陶瓷、半導體及新能源材料(如鋰電負極、光伏硅料)等高溫燒結工藝中的關鍵工裝器具。其主要功能是在高溫、真空或保護氣氛條件下,對壓制后的粉體坯料進行定型燒結,確保產品尺寸精度、致密度和微觀結構均勻性。
該類模具以高純度、高密度、高強度的等靜壓石墨(Isostatic Graphite)為主要材料,具有優異的耐高溫性能(使用溫度可達2500℃以上)、良好的熱震穩定性、低熱膨脹系數以及出色的導熱性和化學惰性。在高溫下不易與大多數金屬、合金或陶瓷發生反應,且易于機械加工,可制成復雜形狀的模腔、壓頭、坩堝、隔熱屏等組件。
石墨燒結模具的使用方法如下:
1、模具預處理:對石墨模具進行徹d清洗,去除表面的油污、灰塵等雜質,確保模具在燒結過程中不受污染,保證燒結質量。
2、組裝模具:
根據設計要求,將石墨模具的各個部件進行組裝。例如,對于放電等離子燒結用石墨模具,需要依次安裝上壓頭、石墨墊片、內石墨套筒、下石墨墊片、下壓頭等部件。
組裝過程中,確保各部件緊密配合,防止在燒結過程中出現漏粉或壓力不均的情況。
3、添加待燒結粉末:
將待燒結的粉末材料放入石墨模具的反應室內。
根據不同的燒結工藝和產品要求,粉末的填充方式和密度可能有所不同。必要時,可在粉末中加入粘結劑或其他添加劑,以提高成型效果和燒結性能。
4、放置石墨紙:
在模具的上壓頭和下壓頭與粉末接觸的面上,分別放置石墨紙。
石墨紙的作用是防止粉末與壓頭粘連,便于后續的脫模操作。
5、放入燒結設備:
將組裝好并裝填好粉末的石墨模具放入燒結爐或放電等離子燒結設備中。
對于放電等離子燒結,需要將模具的電極與燒結設備的電源連接,確保在燒結過程中能夠通電產生焦耳熱。
6、設置燒結參數:
根據待燒結材料的特性和工藝要求,設置合適的燒結溫度、壓力、時間等參數。
例如,放電等離子燒結通常具有極快的升溫速率,可達200K/min,但需要在相對較低的燒結溫度下進行。
7、進行燒結:
啟動燒結設備,按照設定的參數進行燒結。
在燒結過程中,密切監控設備的溫度、壓力等參數,確保燒結過程的穩定進行。
觀察模具和粉末的狀態,如有異常情況應及時處理。
8、冷卻:
燒結完成后,將石墨模具從燒結設備中取出,進行自然冷卻或強制冷卻。
冷卻速度應根據材料的特性和工藝要求確定,避免因冷卻過快而導致材料開裂等問題。
9、脫模:
待模具冷卻至室溫后,進行脫模操作。
由于石墨模具具有良好的潤滑性和耐高溫性,脫模一般比較容易。但在操作過程中仍需小心謹慎,避免損壞燒結后的制品。