[发明专利]高强度高密度石墨模具及其制备方法

权利要求书

1.一种高强度高密度石墨模具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）提供原料，混合得到粉体；

（2）将所述粉体采用选择性激光烧结成型法成型，得到第一坯体；

（3）将所述第一坯体热压固化，得到第二坯体；

（4）将所述第二坯体碳化，得到第一预制体；

（5）将所述第一预制体在硅胶溶液中浸渍，干燥后得到第二预制体；

（6）将所述第二预制体烧结，得到高强度高密度石墨模具成品；

其中，所述原料按照重量百分比计包括：

鳞片石墨 32~47%，环氧改性酚醛树脂粉23~32%，沥青焦 4~8%，聚丙烯腈基碳纤维 8~16%，改性沥青粉9~15%。

2.如权利要求1所述的高强度高密度石墨模具的制备方法，其特征在于，所述鳞片石墨的含碳量大于99.5%，其粒度为300~900目，环氧改性酚醛树脂粉的粒度为600~1200目，沥青焦的粒度为200~750目，聚丙烯腈基碳纤维粒度为200~750目，改性沥青粉粒度为150~750目。

3.如权利要求1所述的高强度高密度石墨模具的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，选择性激光烧结成型法的工艺参数为：填充功率为12~32W，分层厚度为0.1~0.15mm，填充间距为0.1~0.15mm，填充速度为800~2600mm/s。

4.如权利要求1所述的高强度高密度石墨模具的制备方法，其特征在于，步骤（3）包括：

（3.1）将所述第一坯体在60~90℃保温5~10min，保温过程中维持压力为0.5~1MPa；

（3.2）将步骤（3.1）得到的第一坯体在90~120℃保温10~30min，保温过程中维持压力为2~2.5MPa；

（3.3）将步骤（3.2）得到的第一坯体在150~160℃保温5~10min，得到第二坯体，保温过程中维持压力为3~5MPa。

5.如权利要求1所述的高强度高密度石墨模具的制备方法，其特征在于，步骤（4）包括：

（4.1）将所述第二坯体放入真空气氛碳化炉中，抽真空至5~15Pa，同时以50~100℃/h的升温速率升温至350~400℃；

（4.2）在350~400℃保温0.8~1.2h；

（4.3）在所述真空气氛碳化炉中通入惰性气体，使得炉压上升至3~5MPa；

（4.4）以25~45℃/h的升温速率升温至550~650℃；

（4.5）以200~300℃/h的升温速率升温至780~850℃；

（4.6）在780~850℃保温0.6~1.2h，随炉冷却后取出，即得到第一预制体。

6.如权利要求1所述的高强度高密度石墨模具的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，将所述第一预制体放入真空压力浸渍机中，用25~40wt%的硅溶胶溶液将第一预制体浸没，抽真空至真空度为200~400Pa，然后与外界连通，在大气压作用下浸渍10~30min，取出干燥。

7.如权利要求1或6所述的高强度高密度石墨模具的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，将所述第一预制体重复浸渍2~3次。

8.如权利要求1所述的高强度高密度石墨模具的制备方法，其特征在于，步骤（6）包括：

（6.1）将所述第二预制体放入真空气氛炉中，抽真空至5~15Pa；

（6.2）通入惰性气体至炉压为3~5MPa；

（6.3）以320~500℃/h升温至1550~1600℃；

（6.4）在1550~1600℃保温3~5h，随炉冷却后取出，即得到高强度高密度石墨模具成品。

9.如权利要求1所述的高强度高密度石墨模具的制备方法，其特征在于，所述高强度高密度石墨模具呈U字型。

10.一种高强度高密度石墨模具，其特征在于，其由如权利要求1~9任一项所述的制备方法制备而得。