石墨匣缽熱加工
壓制后的產(chǎn)品還不能使用,需進(jìn)行熱加工處理,,其目的是使固體粉末原料(炭和金屬粉末)緊密的聯(lián)結(jié)在一起,,提高制品的機(jī)械強(qiáng)度,、降低電阻,、增加耐磨性和使制品可進(jìn)行機(jī)械加工,。
熱加工處理可分為以下幾種:
(1) 固化
采用樹脂(酚醛,、環(huán)氧,、呋喃等)作粘結(jié)劑時(shí)要經(jīng)過固化處理,固化可在熱模壓中進(jìn)行,,也可在專用烘箱中進(jìn)行,。加熱溫度由選用樹脂種類不同而定,一般在200℃左右,。為防止產(chǎn)品開裂,,固化升溫曲線應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)控制。
(2) 燒結(jié)
對金屬石墨匣缽的熱加工過程稱為燒結(jié),。壓坯中的金屬粉末,,在燒結(jié)過程中,由于高溫作用,,金屬原子的振幅加大,,通過粘性流動、蒸發(fā)與凝聚,、體積擴(kuò)散,、表面擴(kuò)散,、晶界擴(kuò)散、塑性流動等作用,,使接觸面上有更多的原子進(jìn)入原子作用力的范圍,,形成粘結(jié)面,導(dǎo)致再結(jié)晶與晶粒長大,,形成金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體,使燒結(jié)體的強(qiáng)度增加,、電阻降低。金屬石墨匣缽的燒結(jié)屬互不熔系固相燒結(jié),。在金屬石墨匣缽中,,由于金屬含量不同(30 ~ 90%),燒結(jié)溫度也不同,。金屬含量較低的石墨匣缽,主??空辰Y(jié)劑焦化聯(lián)結(jié),。金屬粉末不能形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),但參與導(dǎo)電,。
燒結(jié)的技術(shù)關(guān)鍵主要有:a)是燒結(jié)的最高溫度,。一般選用金屬的絕對熔點(diǎn)溫度的2/ 3 ~ 4/5,溫度指數(shù)a = 0.67 ~ 0.8。過燒與欠燒均影響產(chǎn)品質(zhì)量,。延長高溫保溫時(shí)間,,可以適當(dāng)降低燒結(jié)溫度,但時(shí)間的影響不如溫度大。b)是防止制品氧化,,銅氧化后電阻將增加,,燒結(jié)時(shí)應(yīng)采取保護(hù)性措施。C)是升溫速度,,對粘結(jié)劑含量較高的產(chǎn)品,,為防止燒結(jié)開裂,應(yīng)控制升溫速度,。
①氣體保護(hù)燒結(jié)
金屬石墨匣缽在國際上已普遍采用在保護(hù)氣氛中燒結(jié),,中國粉末冶金行業(yè)也采用該法。
采用的保護(hù)性氣氛有:純氫,、分解氨(氫一氮混合氣體),、煤氣、碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)化氣 (H2,、CO的混合氣體)等,。
上述氣體不僅起到保護(hù)作用,還可對氧化物進(jìn)行還原,。
采用氣氛保護(hù)時(shí),,一般均選用網(wǎng)帶式連續(xù)燒結(jié)爐,。為了減少造價(jià),意大利EBN公司采用在特殊的密封燒結(jié)箱中燒結(jié),。這種燒結(jié)箱,,底部裝置一個(gè)進(jìn)氣口,中間為多孔式隔匣缽,,其上放置產(chǎn)品,,箱頂部有一個(gè)微壓排氣孔。當(dāng)箱中產(chǎn)生一定壓力后自動開啟放出氣體,。燒結(jié)箱尺寸為長900mm;寬400mm;高800mm,。氣體為純氫,加熱方式為電熱,。燒結(jié)后,,產(chǎn)品有金屬光澤,質(zhì)量較好,,無氧化現(xiàn)象,。
②真空燒結(jié)
真空燒結(jié)是近年來發(fā)展起來的新技術(shù),用于不帶粘結(jié)劑石墨匣缽的燒結(jié)。真空度通常為 10—1 ~ 15_5mmHg,。真空燒結(jié)的優(yōu)點(diǎn)有:a)防止氣氛對產(chǎn)品的影響(如氫氣對石墨匣缽引線); b)可以降低燒結(jié)溫度100℃左右,,減少能耗;c)取消了供氣系統(tǒng),安全性好,。
真空燒結(jié)爐設(shè)備制造費(fèi)用較高,但產(chǎn)品生產(chǎn)成本較低,,已逐漸為人們所采用。
(3) 焙燒
焙燒是對黑色石墨匣缽而言,將毛坯從室溫加熱到1300℃時(shí)所發(fā)生的各個(gè)過程的總稱,。焙燒,,可以在連續(xù)爐、環(huán)式爐,、倒焰爐和單體爐中進(jìn)行,。
在焙燒過程中,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的變化,,其中包括:粘結(jié)劑變成焦炭,、炭素粉末顆粒與粘結(jié)劑焦之間形成化學(xué)鍵和物理結(jié)合,上述組合形成附聚體和集聚體,、幾何尺寸和體積密度變化,,形成氣孔結(jié)構(gòu)等。
上述變化的原因是粘結(jié)劑分解和聚合反應(yīng),,或者說是焦化反應(yīng)的結(jié)果,。粘結(jié)劑在焙燒過程中,隨溫度的變化情況如下:
室溫至200℃時(shí),,制品內(nèi)粘結(jié)劑軟化,,制品處于塑性狀態(tài),,化學(xué)反應(yīng)尚未開始。
200 ~ 300℃:時(shí),,排除吸附的水份,、粘結(jié)劑化學(xué)結(jié)合的水分、碳的氧化物和輕餾份,。
300 ~ 500℃時(shí),,粘結(jié)劑進(jìn)行分解與聚合,大量排除揮發(fā)份,。液相開始形成中間相,。
500 ~ 650℃時(shí),粘結(jié)劑形成半焦化狀態(tài),,揮發(fā)份排除減少,。300 ~ 600℃變化最為激烈,是關(guān)鍵區(qū)域,。
650 ~ 750℃時(shí),,粘結(jié)劑焦化反應(yīng)基本完成。
900℃以上時(shí),,由粘結(jié)劑形成的焦炭膜繼續(xù)緊密化,進(jìn)一步排除大芳香分子外圍的其他原子,。
隨著焙燒過程的進(jìn)行,,制品體積收縮,真密度提高,、體積密度稍有降低,,電阻下降,機(jī)械強(qiáng)度提高,。這些指標(biāo)受下述因素影響,,如升溫速度、最高溫度,、填充料性質(zhì),、壓力、氣氛 等等,。特別足為防止制品開裂,,制品實(shí)際溫度在300 ~ 600℃之間應(yīng)緩慢升溫。體積越大,,升溫速度應(yīng)越慢,。當(dāng)制品受熱溫度均勻時(shí),溫升速度可以加快。
焙燒時(shí)為防止制品氧化,,將產(chǎn)品裝在爐槽或坩堝(金屬或耐火材料)中,,產(chǎn)品四周通常用0.5 ~ 3mm的焦炭(冶金焦或石油焦)充填,。為減少填充料燒損,有的廠家尚加入1/ 3左右的純河沙,。這種填充料不僅能保護(hù)產(chǎn)品不被氧化,,還可以起到防止產(chǎn)品變形和吸附揮發(fā)份的作用。中國目前生產(chǎn)金屬石墨刷時(shí),,多數(shù)也采用這種方法,。更多石墨匣缽資料http://tubf.com.cn/smzp/col21_group1.html

