石墨匣钵的烧结工艺有哪些？

当采用气氛保护时，一般采用网带连续烧结炉。为了降低成本，意大利EBN公司采用在特制的密封烧结箱中烧结。这种烧结箱底部有一个进气口，中间有一个多孔隔板匣钵，上面放置产品，箱顶有一个微压通风口。当罐内产生一定压力时，会自动打开释放气体。烧结箱尺寸为900毫米长；宽度400mm高度800mm。气体为纯氢气，加热方式为电加热。烧结后的产品具有金属光泽，质量好，无氧化现象。

②真空烧结

真空烧结是近年来发展起来的一种无粘结剂烧结石墨匣钵的新技术。真空度通常为10—1～15毫米汞柱。真空烧结的优点是:a)防止了气氛对产品的影响(如石墨匣钵引线上的氢气)；b)烧结温度可降低100℃左右，降低能耗；c)取消供气系统，安全性好。

真空烧结炉设备制造昂贵，但产品生产成本低，已逐渐被人们所采用。

(3)烘烤

焙烧是黑石墨匣钵坯料从室温加热到1300℃时各工序的总称。焙烧可在连续炉、环形炉、倒焰炉和单体炉中进行。

焙烧过程中，产品结构发生了明显的变化，包括:粘结剂变成焦炭，碳粉颗粒与粘结剂焦炭形成化学键和物理键，上述结合形成团聚体和聚集体，几何尺寸和体积密度发生变化，孔隙结构形成。

上述变化的原因是粘结剂的分解和聚合，或者是结焦反应的结果。在烘烤过程中，粘结剂随温度的变化如下:

当室温达到200℃时，产品中的粘合剂软化，产品处于塑性状态，化学反应尚未开始。

当温度为200 ~ 300℃时，吸附水、粘结剂的化学结合水、碳氧化物和轻馏分被除去。

在300 ~ 500℃时，粘结剂分解聚合，大量挥发性组分被排除。液相开始形成中间相。

当温度为50 ~ 650℃时，粘结剂形成半焦状态，挥发分消除量下降。从300℃到600℃的变化*剧烈，这是关键区域。

在60 ~ 750℃时，粘结剂的结焦反应基本完成。

当温度高于900℃时，由粘结剂形成的焦炭膜继续致密化，进一步排斥了大芳香分子周围的其他原子。

  随着烘烤过程，产品体积缩小，真密度增大，体积密度略有减小，电阻减小，机械强度增大。这些指标受以下因素的影响，如升温速率、高温、填料性质、压力、气氛等。特别是为了防止产品开裂，产品的实际温度应在300℃至600℃之间缓慢升高。体积越大，加热速度应该越慢。当产品以均匀的温度加热时，升温速率可以加快。

  为了防止产品在焙烧过程中氧化，将产品放在炉子或坩埚(金属或耐火材料)中，产品内通常填充0.5 ~ 3mm的焦炭(冶金焦或石油焦)。有些厂家为了减少填料的烧损，仍然添加1/ 3左右的纯河砂。这种填充物既能保护产品不被氧化，又能防止产品变形，吸收挥发物。目前国内生产的金属石墨电刷也大多采用这种方法。  

压制出来的产品还不能使用，需要热加工。其目的是使固体粉末材料(碳和金属粉末)紧密结合在一起，提高产品的机械强度，降低电阻，增加耐磨性，使产品可加工。

热处理可以分为以下几种:

(1)固化

  当树脂(酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂等。)用作粘合剂，它应该被固化。固化可以在热成型或特殊的烘箱中进行。加热温度取决于所选树脂的类型，一般在200℃左右。为防止产品开裂，应适当控制固化温度曲线。

(2)烧结

  金属石墨匣钵的热加工过程称为烧结。在烧结过程中，由于高温的作用，压制的金属粉末中的金属原子的振幅增加。通过粘性流动、蒸发和凝聚、体积扩散、表面扩散、晶界扩散、塑性流动等作用。，接触面上更多的原子进入原子力范围，形成结合面，导致再结晶和晶粒长大，形成金属网状结构，提高烧结体的强度，降低电阻。石墨匣钵的烧结属于不熔体系的固相烧结。在金属石墨匣钵中，由于金属含量不同(30 ~ 90%)，烧结温度也不同。金属含量低的石墨匣钵主要是用粘结剂焦化粘结而成。金属粉末不能形成网状结构，但参与导电。

  烧结的关键技术主要包括:a)高烧结温度。选择一般金属熔点温度的2/ 3 ~ 4/5，温度指数a = 0.67 ~ 0.8。过烧和欠烧都会影响产品质量。延长高温保温时间可以适当降低烧结温度，但时间的影响不如温度的影响大。b)为防止产品氧化，铜氧化后电阻增大，烧结时应采取保护措施。c)是加热速率。对于粘结剂含量高的产品，应控制升温速率，防止烧结开裂。

①气体保护烧结

国际上金属匣钵是在保护气氛中烧结的，我国粉末冶金行业也采用这种方法。

采用的保护气氛包括:纯氢气、分解氨(氢气和氮气的混合气)、煤气、烃类转化气(H2和一氧化碳的混合气)等。

以上气体不仅起到保护作用，还能还原氧化物。