粉柱粉环烧结石墨模具的特别工艺要求聚集于材料纯度操控、成型工艺优化、烧结参数精准调控及外表处理强化四大中心环节,这些要求共同保证模具在高温高压烧结环境下具有高精度、长寿命及稳定功能。以下为具体工艺要求:
一、材料纯度操控:高纯度等静压石墨为中心
纯度规范
需选用超高纯石墨(灰分≤5ppma)或高纯石墨(灰分≤50ppma),经过辉光放电质谱法检测杂质含量,保证碳含量≥99.9%,防止杂质在高温下挥发导致模具气孔率上升或烧结件外表缺点。
例如,碳化硅单晶成长用等静压石墨的纯度极高,杂质含量需操控在ppm等级,以满意半导体级工艺要求。
颗粒度优化
选用细颗粒等静压石墨(颗粒度7μm~16μm),其均匀粒径越小,放电均匀性越好,外表粗糙度越低,适用于高精度模具(如电子接插件模具)。
细颗粒结构可降低气孔率,进步模具外表光洁度,从而进步烧结件尺度精度。
二、成型工艺优化:冷等静压成型为主
冷等静压成型
选用橡胶模具填充压粉,经高频振荡密实后,以100-200MPa液压成型,消除内部气孔,保证模具密度均匀性。
该工艺可制备杂乱形状模具,如中空柱状结构,满意粉柱粉环烧结的特别需求。
数控加工辅佐
经过数控线切割加工杂乱型腔与微孔,精度达0.02mm,外表粗糙度低;
选用电火花加工(EDM)完成异型腔孔的零损耗加工,经过脉冲放电腐蚀金属,防止模具磨损。
三、烧结参数精准调控:高温石墨化处理
焙烧与石墨化
经1200℃焙烧及3000℃石墨化处理,进步材料致密度与导电性,保证模具在高温烧结中几乎无损耗。
石墨化温度需严格操控,防止温度波动导致模具功能下降。
烧结环境操控
在高温热压炉中烧结时,需将炉腔内真空抽至10Pa以下,防止氧化;
经过光学红外测温设备实时监测模具外表温度,保证烧结温度均匀性。
四、外表处理强化:防粘结与耐磨损
涂层处理
在模具工作面涂敷盐类(如BaNO?)或水玻璃等无机溶剂,厚度0.5~5μm,构成隔离层,防止模具与烧结粉末直接触摸,防止粘结,一起进步制件外表光洁度。
例如,涂敷BaNO2的模具使用寿命比普通模具进步4倍。
浸渍耐热材料
浸渍耐热玻璃或树脂,进步模具抗压强度(2~3倍)、抗拉强度(4~5倍)及耐磨损性,一起调整电阻以适应不同烧结需求。
浸渍工艺需先真空处理模具,去除孔隙内气体,再放入1450℃熔融耐热玻璃中浸渍数分钟。
五、特别结构要求:防变形与均匀加压
模具结构设计
模具上下顶杆需尽可能显露相同长度,保证烧结进程加压均匀;
粉末柱体上下外表需平行,防止因受力不均导致模具开裂或烧结件变形。
热电偶安置
在模具外表插入深约4mm的热电偶,实时监测温度改变,防止因温度失控导致模具开裂或烧结失利。