[发明专利]一种碳纤维等静压石墨模具材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种碳纤维等静压石墨模具材料及其制备方法，其成品体积密度≥1.78g/cm3，电阻率≤5.0μΩm，抗折强度≥60Mpa，抗压强度≥110Mpa，灰分≤0.30%。主要制备过程为：将原料的碾磨筛分配料、混捏、预成型、破碎、磨粉、筛分、混合、等静压成型、炭化、浸渍、二次炭化、二次浸渍、固化、石墨化、喷涂料、三次炭化得到的产品。本发明的成品结构均匀细腻，体积密度高；石墨材料理化理指标优良；使用二浸三焙再经过石墨化等工艺技术增强了石墨模具材料机械强度、耐腐蚀、耐高温及导电、导热性，使石墨模具材料具有良好的润滑和抗磨性、易于加工，机械加工性能好，可以制作成形状复杂、精度高的模具，同时提高了材料的使用寿命和稳定性强。

主权项

1.一种碳纤维等静压石墨模具材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S100、骨料：针状石油焦；粉料：碳纤维、沥青焦、炭黑；粘结剂：中温煤沥青；浸渍剂：改质煤沥青；S210、碾磨筛分配料，将骨料和粉料经过碾磨设备进行加工成为所需要的粒径并通过筛分后按比例进行配料；所进述骨粉料和粘结剂的重量比为70‑75:25‑30；所述骨料与粉料的重量比为60‑70:40‑30；所述粉料由碳纤维、沥青焦、炭黑的按照重量比为30:40:30均匀混合而成；S220、混捏，将经分级的配料加入混捏锅中进行搅拌，混捏分为干混和湿混，湿混加入粘结剂；S230、预成型，将混捏好的糊料倒入成型容器中，进行预压成型，预压压力为25MPa,预压时间5min；S240、破碎，用破碎机将预压成型后的坯料破碎，破碎的粒度要求为100‑250μm；S250、磨粉，用磨粉机将破碎后的坯料进行磨粉，磨粉的粒度要求为15‑35μm，选用自气流粉碎、或辊磨粉碎；S260、筛分，将粉料进行筛分分级，分仓储存，其比例为15‑20μm占30%、20‑25μm占30%、25‑35μm占40%；S270、混合，将分级的粉料用旋风式混料机混合均匀；S280、等静压成型，将混合均匀的粉料装入橡胶模具中，封口，冷等静压成型，成型后的生坯体积密度为1.76‑1.80g/cm3；S290、炭化，将成型生坯置入炭化炉中，填充冶金焦粉，并振实，装入炉中，在隔绝空气的情况下，加热至1250℃，并保持一定时间；S310、浸渍，首先将产品预热到300‑350℃，保持时间8h；将炭化后产品置入浸渍罐中，抽真空，压力为3MPa～5MPa，加压2.5h,然后将浸渍剂注入浸渍罐中，保压2h，进行浸渍；S320、二次炭化，将浸渍后产品置于炭化炉中进行二次炭化，炭化温度为20℃～1200℃，并在1200℃温度下保温48h，炭化时间为550～660h，自然冷却至常温出炉；S330、二次浸渍，将二次炭化后的产品置于浸渍罐中，使浸渍剂浸渍沥青浸入产品孔隙中；S340、固化，首先将浸渍后的产品其进行烘干，温度85‑95℃，然后放入固化炉中进行加压固化，固化压力为2MPa～5MPa，升温速度为5℃/h～10℃/h，固化温度为140℃～180℃，保温时间为3h～6h；S350、石墨化，将固化好的制品置入石墨化炉中，温度先均匀升温至1500‑2300℃，保温6‑8h，再均匀升温至2300‑2800℃，保温2‑4h，然后通入通入卤素气体，通入速率为10‑15m3 /h，将温度升至2800‑3200℃，保温48h，停止通入卤素气体，然后采用风冷和水冷相结合方式冷却至室温；S360、喷涂，将出炉后的模具，在其内外表面喷涂一层氮化硅层，喷淋流量为120‑150ml/10s；S370、三次炭化，将产品置于炭化炉中进行炭化，炭化温度为20℃～1400℃，并在1400℃温度下保温48h，炭化时间为30‑60h，自然冷却至常温出炉；，获得毛坯；S400、出炉后的毛坯经过清理得到成品。