石墨烧结模具是一种常用于金属烧结工艺中的模具,用于制造高强度和高精度的金属零件。具是通过将金属粉末填充到模具中,然后施加高温和高压进行烧结,使金属粉末颗粒结合成致密的金属零件。具有良好的导热性和高温稳定性,能够承受高温和高压的作用,确保金属粉末在烧结过程中均匀热解和烧结,形成高质量的零件。
石墨烧结模具的主要特点:
一、耐高温性能优异
高熔点:石墨的升华温度高达3650°C,在无氧或惰性气氛下,可在2000°C以上长期稳定工作,远超大多数金属和陶瓷模具。
高温强度好:在高温下仍能保持较高的机械强度和形状稳定性,不易软化变形。
二、良好的热稳定性与抗热震性
低热膨胀系数:石墨的热膨胀系数很小,受热时尺寸变化极小,保证了烧结过程中模具的尺寸精度和稳定性。
抗热震性强:能够承受快速升温和降温(热冲击)而不易开裂,适用于需要快速烧结或冷却的工艺。
三、优良的导热性与导电性
高导热性:石墨是热的良导体,能快速、均匀地将热量传递给工件,减少烧结过程中的温度梯度,提高产品均匀性和致密度。
高导电性:可用于放电等离子烧结(SPS)或电烧结工艺,直接通电加热模具和工件,实现超快速烧结。
四、自润滑性与脱模性能好
天然润滑:石墨层状结构使其具有自润滑特性,摩擦系数低。
易脱模:烧结完成后,工件与石墨模具之间不易粘连,便于取出,减少对烧结件的损伤,尤其适合复杂形状工件。
五、化学稳定性高
耐腐蚀:在惰性气氛或真空中,对大多数金属熔体(如Fe、Cu、Ni、Co等)和熔盐具有良好的化学惰性,不易发生反应。
不湿润性:多数金属熔体不湿润石墨表面,减少粘模。
注意:在高温氧化性气氛中,石墨易被氧化(>400°C开始氧化),因此必须在真空或惰性气体(如Ar、N₂)保护下使用。
六、重量轻、易于加工
低密度:石墨密度约为1.7-1.9 g/cm³,远低于金属模具,减轻设备负荷。
易加工:硬度适中,可采用车、铣、钻、磨等常规机械加工方法制成各种复杂形状(如异形、深孔、螺纹等),加工成本相对较低。
七、一定的弹性和抗冲击性
石墨具有一定的弹性和韧性,能承受一定的机械冲击和振动,不易脆裂(相比陶瓷模具)。
八、可重复使用性
在合理使用和维护下(如避免氧化、碰撞),石墨烧结模具可多次重复使用,降低生产成本。
使用寿命取决于烧结材料、温度、气氛和操作规范。