石墨坩堝的燒結(jié)工藝
石墨坩堝的熱加工過(guò)程稱為燒結(jié)。在燒結(jié)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(kuò)散、表面擴(kuò)散、晶界擴(kuò)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(jié)合面,導(dǎo)致再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大,形成金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),提高燒結(jié)體的強(qiáng)度電阻增大,電阻減小。石墨坩堝的燒結(jié)是一種非熔融體系的固態(tài)燒結(jié)。
在石墨坩堝中,由于金屬含量不同(30-90%),燒結(jié)溫度也不同。低金屬含量的石墨坩堝主要由結(jié)合劑結(jié)焦連接。金屬粉末不能形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),但與導(dǎo)電有關(guān)。
燒結(jié)的關(guān)鍵技術(shù)是:a)最高燒結(jié)溫度。一般取金屬絕對(duì)熔點(diǎn)溫度的2/3~4/5,溫度指數(shù)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(zhǎng)高溫保溫時(shí)間可以適當(dāng)降低燒結(jié)溫度,但時(shí)間的影響不如溫度的影響大。b) 防止產(chǎn)品氧化,銅氧化后電阻增大。燒結(jié)時(shí)應(yīng)采取保護(hù)措施。c) 是加熱速度。對(duì)于粘結(jié)劑含量高的產(chǎn)品,為防止燒結(jié)開(kāi)裂,應(yīng)控制升溫速率。
氣體保護(hù)燒結(jié)
石墨坩堝在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于保護(hù)氣氛燒結(jié),在我國(guó)粉末冶金工業(yè)中也有應(yīng)用。
所使用的保護(hù)氣氛包括:純氫、分解氨(氧氮混合物)、氣體、烴類轉(zhuǎn)化氣體(H2、CO混合物)等,上述氣體不僅起到保護(hù)作用,還可以還原氧化物。
采用氣氛保護(hù)時(shí),一般采用網(wǎng)帶式連續(xù)燒結(jié)爐。為了降低成本,意大利EBN公司采用專用密封燒結(jié)箱進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)箱底部設(shè)有進(jìn)氣口,中間設(shè)置有多孔隔板。產(chǎn)品放置在其上,箱體頂部設(shè)有微壓排氣孔。當(dāng)罐內(nèi)產(chǎn)生一定壓力時(shí),氣體會(huì)自動(dòng)打開(kāi)并釋放。燒結(jié)箱尺寸長(zhǎng)900mm,寬400mm,氣體為純氫,加熱方式為電加熱。