燒結(jié)模及其它金剛石燒結(jié)模具

利用人造石墨材料熱變形的特點(diǎn)，可制造晶體管的燒結(jié)模具和支架，現(xiàn)已廣泛使用，它已成為發(fā)展半導(dǎo)體工業(yè)不可缺少的材料。此外，石墨模具也使用于鑄鐵用的鑄型，各種有色金屬用的耐久性鑄模，鑄鋼用鑄型，耐熱金屬（鈦，鋯，鉬等）用的鑄型及焊鋼軌用的鋁熱焊型的鑄型等。熱壓燒結(jié)金剛石工具用石墨模具,在金剛石工具制造過(guò)程中擔(dān)負(fù)著發(fā)熱元件和模具支撐的雙重作用,石墨模具質(zhì)量的優(yōu)劣,直接影響到金剛石工具的尺寸精度、外觀形狀等。熱壓燒結(jié)工藝要求:溫度達(dá)到(1 000±2)℃,成型壓力16～50 MPa,保溫保壓時(shí)間為15～30 min,環(huán)境為非真空狀態(tài)。在此工況條件下,既要求成型及發(fā)熱元件的石墨模具具有導(dǎo)電性、較高的電阻率、足夠的機(jī)械強(qiáng)度,還需要其具有良好的化性能和較長(zhǎng)的使用壽命,以確保金剛石工具的尺寸精度和優(yōu)異性能。目前,西方發(fā)達(dá)國(guó)家金剛石工具制造用石墨模具材料,主要為超細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)、高純度和高石墨化度的石墨材料,要求其平均粒徑小于15μm,甚至10μm以下,中等氣孔尺寸小于2μm。用此炭素原料做成的石墨模具,氣孔率小、結(jié)構(gòu)致密、表面光潔度高、化性較強(qiáng),平均使用壽命可達(dá)30～40次。金剛石模具要求材質(zhì)硬度高，化性能好，加工精度高等特點(diǎn)，采用石墨原材料大大延長(zhǎng)了模具使用壽命和提高了化性能。將稀HNO_3、H_2SO_4按一定比例混合,加入天然鱗片石墨和氧化劑充分反應(yīng),形成石墨層間化合物,經(jīng)過(guò)水洗、烘干,制得低溫可膨脹石墨。

現(xiàn)代金剛石石墨模具的制造特點(diǎn)

如今金剛石石墨模具設(shè)計(jì)已經(jīng)從人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方式轉(zhuǎn)化為依靠計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方式?，F(xiàn)代金剛石石墨模具企業(yè)都廣泛使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、人工智能技術(shù)進(jìn)行決策。模擬分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用使設(shè)計(jì)師可以在更大范圍內(nèi)共享設(shè)計(jì)資料、信息、資源和展開合作，使現(xiàn)代金剛石石墨模具設(shè)計(jì)的總水平上升到一個(gè)高度。1、石墨體積密度，肖氏硬度，抗折抗壓強(qiáng)度的影響：在石墨熱壓燒結(jié)的過(guò)程中模具支撐作用時(shí)候，要求石墨的體積密度，肖氏硬度，抗折抗壓強(qiáng)度是越高越好，體積密度大于1。

現(xiàn)代金剛石石墨模具的加工更多的依靠自動(dòng)化程度較高的精度、效率機(jī)床。從金剛石石墨模具粗加工、熱處理到各種精加工質(zhì)量控制與檢測(cè)，必須設(shè)備齊全，配套合理。其中，數(shù)控加工設(shè)備所占比重較大，以適應(yīng)單位或小批量模具的生產(chǎn)。同時(shí)，數(shù)控加工設(shè)備也是金剛石石墨模具CAD/CAE/CAM的基礎(chǔ)，有助于實(shí)現(xiàn)金剛石石墨模具制造的全自動(dòng)加工。模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)石墨也開發(fā)了許多新用途。高純石墨制品用于高純金屬冶煉、電子工業(yè)、核工業(yè)及模具制造；11:3(質(zhì)量比),制得在300℃時(shí)膨脹容積為180mL/g。普通石墨制品可用于鋁電分解槽、粉末冶金燒結(jié)爐、鐵合金爐及其他礦熱爐內(nèi)砌體材料。石墨和其他雜質(zhì)材料用于煉鋼工業(yè)時(shí)可作為增碳劑，滲碳使用的碳質(zhì)材料的范圍很廣，包括人造石墨、石油焦、冶金焦炭和天然石墨。石墨在常溫下具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，不受任何強(qiáng)酸，強(qiáng)堿的侵蝕。因此，石墨制品即使長(zhǎng)期使用損耗也很少，只要擦拭干凈還如新的一樣。

石墨的一個(gè)主要用途是生產(chǎn)耐火材料，包括耐火磚、坩堝、連續(xù)鑄造粉、鑄模芯、鑄模、洗滌劑和耐高溫材料。近年來(lái)，耐火材料工業(yè)中兩個(gè)重要的變化是鎂碳磚在煉鋼爐 內(nèi)襯中被廣泛應(yīng)用，以及鋁碳磚在連續(xù)鑄造中的應(yīng)用。使石墨耐火材料與煉鋼業(yè)緊密相連，全世界煉鋼業(yè)約消耗的耐火材料。然而在電解質(zhì)中,即使耐腐蝕性強(qiáng)的石墨也會(huì)被腐蝕,嚴(yán)重影響電極的使用壽命。

金剛石石墨模具被使用在哪些行業(yè)中

1、耗能低，因?yàn)樗O(shè)計(jì)比較合理，結(jié)構(gòu)新進(jìn)，使用的材料新穎，經(jīng)過(guò)合理的測(cè)試和同類產(chǎn)品耗能低；

2、污染少，因?yàn)槭遣艈褌€(gè)的然氣或者是液化氣體進(jìn)行清潔為原材料，這樣污染會(huì)比較小。

石墨化涂料性能顯著提高

石墨在高溫下容易和氣體接觸發(fā)生反應(yīng)，石墨有效物質(zhì)生成其他無(wú)效物質(zhì)，給石墨金屬的結(jié)構(gòu)、使用、特性等性能造成很大影響，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生巨大破壞性 影響。我們常見的石墨金屬氧化具體指的是金屬和氧元素的反應(yīng)氧化，氧元素與鐵元素發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，稱其為金屬氧化，是一種重要的化工單元過(guò)程，也和石墨腐 蝕損耗的主要因素。刀具熱裝技術(shù)在石墨模具加工行業(yè)被廣泛接受和應(yīng)用，對(duì)于加強(qiáng)北美的制造能力和實(shí)現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

為了防止石墨高溫下氧化產(chǎn)生的腐蝕破壞，所以要找到一種材料給高溫材料穿上一層外衣，能有效保護(hù)石墨高溫不發(fā)生氧化 現(xiàn)象。要找到的這種石墨防氧化的外衣首先要耐高溫、致密性好，防腐性能佳，化能力強(qiáng)、硬度高等一些特性。記著在工業(yè)協(xié)會(huì)了解到，北京志盛威華化工有限 公司的ZS-1021耐高溫封閉涂料，可以完全能達(dá)到上述指標(biāo)石墨防氧化要求。封閉涂料耐溫高，采用北京志盛威華練制高溫溶液，耐溫可以達(dá)到1800℃，可以長(zhǎng)時(shí)間耐火燒烤，材料采用納米陶瓷魚 鱗片狀結(jié)構(gòu)，在高溫下程融融燒結(jié)網(wǎng)絡(luò)玻璃相狀態(tài)，致密性好，在金屬表面氧化脫碳層，防止氣體和石墨接觸，硬度可以達(dá)到7-8H，有很好的抗沖擊性。ZS- 1021耐高溫封閉涂料涂層本身耐酸耐堿，高溫、常溫下無(wú)任何揮發(fā)物質(zhì)產(chǎn)生，無(wú)機(jī)水性環(huán)保，不和淬火介質(zhì)發(fā)生任何反應(yīng)，可以有效保護(hù)金屬高溫下發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)，可以有效防止石墨金屬高溫氧化率達(dá)到95%以上。ZS-1021耐高溫封閉化涂料防氧化效果明顯，能使原來(lái)普通熱軋板所產(chǎn)生的5%的氧化皮降到 0.5%左右，使不銹鋼熱軋板所產(chǎn)生的3%的氧化皮降到0.2%以下。因此石墨制品現(xiàn)已被廣泛的應(yīng)用在冶金、化工、石油化工、高能物理、航天、電子等方面。