一种耐高温抗氧化石墨模具及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温抗氧化石墨模具及其制备方法，所述模具材料以重量百分含量计，所述模具材料包括沥青15‑25%、氮化硅3‑5%、氮化钛0.3‑0.8%、钇0.1‑0.5%、铒0.1‑0.5%；余量为石墨。其制备是将石墨、沥青加入混捏机中混捏后装入模具中压实并抽真空处理，再送入等静压机进行静压成型，脱模后得到生坯料；将生坯料在惰性气体保护下进行焙烧处理；焙烧后的石墨块放入抗氧化浸渍剂进行加压浸渍处理后，将浸渍处理后的石墨二次焙烧；焙烧后的石墨模块表面涂覆碳化硅和氧化锆混合浆料，晾干后，放入石墨炉中高温石墨化处理，制得用于热压成型的石墨模具。本发明专利技术制备的石墨模具在高温条件下具有较好的抗氧化性，且具有良好的抗压强度和导电性能。

A high temperature and oxidation resistant graphite mold and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温抗氧化石墨模具及其制备方法
本专利技术属于模具
，具体是一种耐高温抗氧化石墨模具及其制备方法。
技术介绍
模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。在现代工业生产中，产品零件广泛采用冲压、热压成型、锻压成形、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其它成形加工方法，与成形模具相配套，使坯料成形加工成符合产品要求的零件。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。近年模具行业飞速发展，石墨材料、新工艺和不断增加的模具工厂不断冲击着模具市场。石墨有优良的导电、导热、自润性能，具有较高的机械强度，因此，石墨材料广泛应用于机械、电子、半导体、冶金、化工等领域，已成为现代工业中重要的特殊工程材料。但是，石墨材料突出的弱点，就是高温抗氧化性能差，在高温条件下易发生氧化，一般情况下，石墨的氧化从450℃开始，超过750℃时，氧化腐蚀速度会急剧加快。氧化作用对石墨模具材料的机械性能有较大影响，随着氧化失重的增加，石墨模具的硬度、抗折强度降低，而模具表面气孔和表面粗糙度增大，外观和尺寸精度降低，严重影响石墨模具的使用寿命。因此如何提高石墨模具在高温下的抗氧化性是当今的研究重点。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术针对现有石墨模具存在的问题，提供一种耐高温抗氧化石墨模具及其制备方法。本专利技术制备的石墨模具在高温条件下具有较好的抗氧化性，且具有良好的抗压强度和导电性能。为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种耐高温抗氧化石墨模具，以重量百分含量计，所述模具材料包括沥青15-25%、氮化硅3-5%、氮化钛0.3-0.8%、钇0.1-0.5%、铒0.1-0.5%；余量为石墨。优选的，所述石墨为鳞片石墨。本专利技术还提供所述耐高温抗氧化石墨模具的制备方法，包括如下步骤：（1将石墨、沥青加入混捏机中混捏30-60min后，冷却，得混合物料；（2）将混合物料装入模具中压实并抽真空处理，再送入等静压机进行静压成型，脱模后得到生坯料；（3）将生坯料在惰性气体保护下进行焙烧处理1-2h，焙烧的温度为900-1100℃，得石墨块；（4）将焙烧后的石墨块放入抗氧化浸渍剂进行加压浸渍处理3-6h后，所述抗氧化浸渍剂包括以下原料组成：磷酸二氢铝、焦磷酸钠、钨酸钠、氧化钡、碳酸锶、氟化钠、硼酸三丁酯、三乙醇胺和水。（5）将浸渍处理后的石墨块加热升温至400-500℃下保温焙烧0.5-1.5h后，再升温至850-950℃，保温0.5-1.0h，冷却至室温；（6）在步骤（5）焙烧后的石墨模块表面涂覆含有氮化硅、氮化钛、钇、铒的混合浆料，晾干后，放入石墨炉中，升温至1500-1600℃保温1-2h，再升温至2200-2400℃保温3-5h，制得耐高温抗氧化石墨模具。优选的，所述抗氧化浸渍剂各组分的重量百分含量为：磷酸二氢铝10-20%、焦磷酸钠3-5%、钨酸钠0.5-1.5%、氧化钡0.1-0.5%、碳酸锶0.1-0.3%、氟化钠0.3-0.8%、硼酸三丁0.5-1.5%、三乙醇胺1-3%，余量为水。优选的，所述混合浆料是将氮化硅、氮化钛、钇、铒放在丁腈橡胶、松香树脂、聚甲基苯基硅氧烷中制备成浆料。优选的，所述浆料中丁腈橡胶、松香树脂和聚甲基苯基硅氧烷的重量百分比为60-80%，其中丁腈橡胶、松香树脂和聚甲基苯基硅氧烷的质量比为1:0.5-1.5:2-:4。优选的，所述混捏是在转速为100-150r/min，温度为150-180℃下混捏。优选的，所述静压成型是在以5-8MPa/min升压速率上升至80-120MPa稳压20-30min，再以15-20MPa/min泄压速率泄压至40-60MPa，稳压10-15min；最后以10-15MPa/min泄压速率泄压至室压。优选的，所述加压浸渍处理是压力为0.3-0.5MPa，温度为150-180℃下处理。优选的，步骤（3）和步骤（5）所述焙烧的升温速率为5-10℃/min。与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果为：1、本专利技术以石墨、沥青、氮化钛、钇、铒为原料，经过混捏成型、焙烧、加压浸渍等工艺，由于各组分的协调作用及工艺的优化，制得的石墨模具抗压强度性能优异及在高温下具有很好的抗氧化性，延长了模具的使用寿命，强度提高。2、本专利技术在是石墨块表面涂覆氮化硅、氮化钛、钇、铒的混合浆料再进行高温石墨化处理，能够使得石墨表面形成致密的抗氧化层，在高温下显著提高模具的抗氧化性，且能够提高模具的强度3、本专利技术所提供的抗氧化浸渍剂由磷酸二氢铝、焦磷酸钠、钨酸钠、氧化钡、碳酸锶、氟化钠、硼酸三丁酯、三乙醇胺和水组成，由于各组分的协调作用，能够显著提高石墨的抗氧化性，且不降低石墨的电学性能和力学性能。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。实施例1一种耐高温抗氧化石墨模具，以重量百分含量计，包括沥青20%、氮化硅3%、氮化钛0.5%、钇0.3%、铒0.2%；余量为石墨。其制备方法，包括如下步骤：（1将石墨、沥青加入混捏机，在转速为120r/min，温度为160℃混捏45min后，冷却，得混合物料；（2）将混合物料装入模具中压实并抽真空处理，再送入等静压机进行静压成型，脱模后得到生坯料；所述静压成型是在以5MPa/min升压速率上升至100MPa稳压20min，再以20MPa/min泄压速率泄压至50MPa，稳压10min；最后以15MPa/min泄压速率泄压至室压。（3）将生坯料在惰性气体保护下进行焙烧处理1.5h，焙烧的温度为900-1100℃，得石墨块；（4）将焙烧后的石墨块放入抗氧化浸渍剂进行加压浸渍处理3-6h后，所述抗氧化浸渍剂包括以下原料组成：磷酸二氢铝18%、焦磷酸钠4%、钨酸钠1.2%、氧化钡0.3%、碳酸锶0.2%、氟化钠0.5%、硼酸三丁酯1.2%、三乙醇胺2%，余量为水。（5）将浸渍处理后的石墨块加热升温至450℃下保温焙烧1h后，再升温至900℃，保温1.0h，冷却至室温；（6）在步骤（5）焙烧后的石墨模块表面涂覆含有氮化硅、氮化钛、钇、铒的混合浆料，晾干后，放入石墨炉中，升温至1550℃保温1.5h，再升温至2300℃保温4h，制得耐高温抗氧化石墨模具。所述混合浆料是将氮化硅、氮化钛、钇、铒放在丁腈橡胶、松香树脂、聚甲基苯基硅氧烷中制备成浆料；浆料中丁腈橡胶、松香树脂和聚甲基苯基硅氧烷的重量百分比为75%，其中丁腈橡胶、松香树脂和聚甲基苯基硅氧烷的质量比为1:0.5:3。实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温抗氧化石墨模具，其特征在于：以重量百分含量计，所述模具材料包括沥青15-25%、氮化硅3-5%、氮化钛0.3-0.8%、钇 0.1-0.5%、铒 0.1-0.5%；余量为石墨。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高温抗氧化石墨模具，其特征在于：以重量百分含量计，所述模具材料包括沥青15-25%、氮化硅3-5%、氮化钛0.3-0.8%、钇0.1-0.5%、铒0.1-0.5%；余量为石墨。


2.根据权利要求1所述耐高温抗氧化石墨模具，其特征在于：所述石墨为鳞片石墨。


3.如权利要求1所述一种耐高温抗氧化石墨模具的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1将石墨、沥青加入混捏机中混捏30-60min后，冷却，得混合物料；
（2）将混合物料装入模具中压实并抽真空处理，再送入等静压机进行静压成型，脱模后得到生坯料；
（3）将生坯料在惰性气体保护下进行焙烧处理1-2h，焙烧的温度为900-1100℃，得石墨块；
（4）将焙烧后的石墨块放入抗氧化浸渍剂进行加压浸渍处理3-6h后，所述抗氧化浸渍剂包括以下原料组成：磷酸二氢铝、焦磷酸钠、钨酸钠、氧化钡、碳酸锶、氟化钠、硼酸三丁酯、三乙醇胺和水；
（5）将浸渍处理后的石墨块加热升温至400-500℃下保温焙烧0.5-1.5h后，再升温至850-950℃，保温0.5-1.0h，冷却至室温；
（6）在步骤（5）焙烧后的石墨模块表面涂覆含有氮化硅、氮化钛、钇、铒的混合浆料，晾干后，放入石墨炉中，升温至1500-1600℃保温1-2h，再升温至2200-2400℃保温3-5h，制得耐高温抗氧化石墨模具。


4.根据权利要求3所述耐高温抗氧化石墨模具的制备方法，其特征在于：所述抗氧化浸渍剂各组分的重量百分含量为：磷酸二氢铝10-20%、焦磷酸钠...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家奎，周梦楠，焦新民，杨文平，
申请(专利权)人：威海恒科精工有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37