石墨坩堝的燒結工藝
石墨坩堝的熱加工過(guò)程稱(chēng)為燒結。在燒結過(guò)程中,高溫會(huì )使金屬原子的振幅增大。通過(guò)粘滯流動(dòng)、蒸發(fā)冷凝、體積擴散、表面擴散、晶界擴散和塑性流動(dòng)等作用,接觸面上更多的原子進(jìn)入原子的受力范圍,形成結合面,導致再結晶和晶粒長(cháng)大,形成金屬網(wǎng)狀結構,提高燒結體的強度電阻增大,電阻減小。石墨坩堝的燒結是一種非熔融體系的固態(tài)燒結。
在石墨坩堝中,由于金屬含量不同(30-90%),燒結溫度也不同。低金屬含量的石墨坩堝主要由結合劑結焦連接。金屬粉末不能形成網(wǎng)狀結構,但與導電有關(guān)。
燒結的關(guān)鍵技術(shù)是:a)最高燒結溫度。一般取金屬絕對熔點(diǎn)溫度的2/3~4/5,溫度指數a=0.67~0.8。過(guò)燒和欠燒都會(huì )影響產(chǎn)品的質(zhì)量。延長(cháng)高溫保溫時(shí)間可以適當降低燒結溫度,但時(shí)間的影響不如溫度的影響大。b) 防止產(chǎn)品氧化,銅氧化后電阻增大。燒結時(shí)應采取保護措施。c) 是加熱速度。對于粘結劑含量高的產(chǎn)品,為防止燒結開(kāi)裂,應控制升溫速率。
氣體保護燒結
石墨坩堝在世界范圍內廣泛應用于保護氣氛燒結,在我國粉末冶金工業(yè)中也有應用。
所使用的保護氣氛包括:純氫、分解氨(氧氮混合物)、氣體、烴類(lèi)轉化氣體(H2、CO混合物)等,上述氣體不僅起到保護作用,還可以還原氧化物。
采用氣氛保護時(shí),一般采用網(wǎng)帶式連續燒結爐。為了降低成本,意大利EBN公司采用專(zhuān)用密封燒結箱進(jìn)行燒結。燒結箱底部設有進(jìn)氣口,中間設置有多孔隔板。產(chǎn)品放置在其上,箱體頂部設有微壓排氣孔。當罐內產(chǎn)生一定壓力時(shí),氣體會(huì )自動(dòng)打開(kāi)并釋放。燒結箱尺寸長(cháng)900mm,寬400mm,氣體為純氫,加熱方式為電加熱。