[发明专利]一种通电烧结模具

说明书

本发明提供一种通电烧结模具，包括：自内向外设置的内部活块成型模和外模套；以及设于所述内部活块成型模内的上压头和下压头；在所述外模套上设有沉孔；在所述沉孔内设有分流导流体；在所述外模套的内壁上或者所述内部活块成型模的外壁上涂覆有脱模剂。本发明能够提高烧结温度场的均匀性并降低烧结样品的脱模难度从而提高样品烧结均匀性及烧结样品完整性。

技术领域

本发明属于烧结模具的改造技术，涉及一种烧结模具，尤其涉及到一种通电烧结模具。

背景技术

在特种陶瓷领域和热电块体材料领域，常常需要高温快速烧结细晶粒的样品。相比与外部加热的烧结方式，通电烧结是一种有效的可以实现高温快速的烧结方法。

这些高温烧结样品的模具常常采用熔点高、膨胀系数小的石墨模具或者耐高温合金模具。其典型结构主体为圆柱形，内部圆形或者其他形状的内腔放置粉末样品，烧结时粉末样品两端放置有压头以施加压力，高温烧结后用压力机顶出压头，同时顶出样品。

这样的通电烧结模具的使用存在如下问题 ：（1）通电烧结时，对材料导电性较好的样品，电流除了一部分从模具中通过外，主要从样品的材料中通过，加热主要是通过模具发热及材料自身发热实现的；而对材料导电性较差或者材料不导电的样品，电流主要从模具中通过，加热是通过模具发热实现的，这些加热方式导致了温度分布的不均匀，温度分布的不均匀就会导致烧结的不一致，从而影响材料的均匀性及性能；（2）现行的石墨模具由于硬度较低，样品从模具中退出时容易磨损模具内腔壁，而合金模具虽然硬度较高，但是在高温高压烧结后压头可能有略微变形，容易造成退样时压头拉伤合金模具内壁或者导致冷焊接，从而可能损伤模具。同时有些样品从高温冷却下来后紧紧地挤压在模具内，若强行退出，石墨模具容易裂开或者样品常常被挤碎了。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种能够提高烧结温度场的均匀性并降低烧结样品的脱模难度从而提高样品烧结均匀性及烧结样品完整性的通电烧结模具。

为此，本发明所的通电烧结模具包括：自内向外设置的内部活块成型模和外模套；及设于所述内部活块成型模内的上压头和下压头；在所述外模套上设有沉孔；在所述沉孔内设有分流导流体；在所述外模套的内壁上或者所述内部活块成型模的外壁上涂覆有脱模剂。

根据本发明，可通过调整内部活块成型模外径尺寸、外模套上导流沉孔尺寸、分流导流体的尺寸以及在外模套内壁或内部活块成型模外壁上涂覆脱模剂来合理分布通过外模套、内部活块成型模以及样品中的烧结电流，能够在高温高压烧结时在降低烧结温度与时间的同时提高烧结样品的均匀性，而且由于在外模套内壁或内部活块成型模外壁上涂覆有脱模剂，因而退模无需强行进行，提高了模具的使用寿命及烧结样品的完整性。

又，本发明中，在所述内部活块成型模的内壁与烧结样品之间设有保护层，所述保护层优选为石墨纸、陶瓷纸、氮化硼涂层或者石墨涂层中的至少一种。

借助于此，通过在内部活块成型模的内壁与烧结样品之间设有诸如石墨纸、陶瓷纸、氮化硼涂层或者石墨涂层中的一种或者几种的保护层，能够保护烧结样品与模具。

又，本发明中，在所述外模套的外部设有保温材料。优选地，所述保温材料为碳毡。

又，本发明中，所述内部活块成型模、外模套、上压头、下压头、以及分流导流体均为石墨材料、耐高温的金属或者耐高温的合金材料。

即、上述通电烧结模具的各组成部分中除保温材料外均为可导电的石墨、耐高温的金属或者合金。

又，本发明中，所述脱模剂为耐高温脱模剂，优选为无机粉末脱模剂，更优选为氮化硼、滑石、云母、陶土、或白黏土中的至少一种。

借助于此，不仅能够起到绝缘作用，还还能有利于脱模。具体地，能够有效地把通过外模套与通过内部的电流分离开来，并使烧结后的内部活块成型模与烧结后样品一起从外模套中脱模。