石墨匣钵热加工

压制后的产品还不能使用，需进行热加工处理，其目的是使固体粉末原料(炭和金属粉末)紧密的联结在一起，提高制品的机械强度、降低电阻、增加耐磨性和使制品可进行机械加工。

热加工处理可分为以下几种：

(1) 固化

采用树脂(酚醛、环氧、呋喃等）作粘结剂时要经过固化处理，固化可在热模压中进行，也可在专用烘箱中进行。加热温度由选用树脂种类不同而定，一般在200℃左右。为防止产品开裂，固化升温曲线应进行适当控制。

(2) 烧结

对金属石墨匣钵的热加工过程称为烧结。压坯中的金属粉末，在烧结过程中，由于高温作用，金属原子的振幅加大，通过粘性流动、蒸发与凝聚、体积扩散、表面扩散、晶界扩散、塑性流动等作用，使接触面上有更多的原子进入原子作用力的范围，形成粘结面，导致再结晶与晶粒长大，形成金属网状结构体,使烧结体的强度增加、电阻降低。金属石墨匣钵的烧结属互不熔系固相烧结。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。金属含量较低的石墨匣钵，主耍靠粘结剂焦化联结。金属粉末不能形成网状结构，但参与导电。

烧结的技术关键主要有:a)是烧结的最高温度。一般选用金属的绝对熔点温度的2/ 3 ~ 4/5,温度指数a = 0.67 ~ 0.8。过烧与欠烧均影响产品质量。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大。b)是防止制品氧化，铜氧化后电阻将增加，烧结时应采取保护性措施。C)是升温速度，对粘结剂含量较高的产品，为防止烧结开裂，应控制升温速度。

①气体保护烧结

金属石墨匣钵在国际上已普遍采用在保护气氛中烧结，中国粉末冶金行业也采用该法。

采用的保护性气氛有:纯氢、分解氨（氢一氮混合气体）、煤气、碳氢化合物的转化气 (H2、CO的混合气体)等。

上述气体不仅起到保护作用，还可对氧化物进行还原。

采用气氛保护时，一般均选用网带式连续烧结炉。为了减少造价，意大利EBN公司采用在特殊的密封烧结箱中烧结。这种烧结箱，底部装置一个进气口，中间为多孔式隔匣钵，其上放置产品，箱顶部有一个微压排气孔。当箱中产生一定压力后自动开启放出气体。烧结箱尺寸为长900mm;宽400mm;高800mm。气体为纯氢，加热方式为电热。烧结后，产品有金属光泽，质量较好，无氧化现象。

②真空烧结

真空烧结是近年来发展起来的新技术,用于不带粘结剂石墨匣钵的烧结。真空度通常为 10—1 ~ 15_5mmHg。真空烧结的优点有:a)防止气氛对产品的影响（如氢气对石墨匣钵引线）; b)可以降低烧结温度100℃左右，减少能耗;c)取消了供气系统，安全性好。

真空烧结炉设备制造费用较高,但产品生产成本较低，已逐渐为人们所采用。

(3) 焙烧

焙烧是对黑色石墨匣钵而言,将毛坯从室温加热到1300℃时所发生的各个过程的总称。焙烧，可以在连续炉、环式炉、倒焰炉和单体炉中进行。

在焙烧过程中，产品结构发生明显的变化，其中包括：粘结剂变成焦炭、炭素粉末颗粒与粘结剂焦之间形成化学键和物理结合，上述组合形成附聚体和集聚体、几何尺寸和体积密度变化，形成气孔结构等。

上述变化的原因是粘结剂分解和聚合反应，或者说是焦化反应的结果。粘结剂在焙烧过程中，随温度的变化情况如下：

室温至200℃时，制品内粘结剂软化，制品处于塑性状态，化学反应尚未开始。

200  ~  300℃：时，排除吸附的水份、粘结剂化学结合的水分、碳的氧化物和轻馏份。

300  ~  500℃时，粘结剂进行分解与聚合，大量排除挥发份。液相开始形成中间相。

500 ~ 650℃时，粘结剂形成半焦化状态，挥发份排除减少。300 ~ 600℃变化最为激烈，是关键区域。

650 ~ 750℃时，粘结剂焦化反应基本完成。

900℃以上时，由粘结剂形成的焦炭膜继续紧密化，进一步排除大芳香分子外围的其他原子。

随着焙烧过程的进行，制品体积收缩，真密度提高、体积密度稍有降低，电阻下降，机械强度提高。这些指标受下述因素影响，如升温速度、最高温度、填充料性质、压力、气氛 等等。特别足为防止制品开裂，制品实际温度在300 ~ 600℃之间应缓慢升温。体积越大，升温速度应越慢。当制品受热温度均匀时,温升速度可以加快。

焙烧时为防止制品氧化，将产品装在炉槽或坩埚（金属或耐火材料）中，产品四周通常用0.5 ~ 3mm的焦炭(冶金焦或石油焦)充填。为减少填充料烧损，有的厂家尚加入1/ 3左右的纯河沙。这种填充料不仅能保护产品不被氧化，还可以起到防止产品变形和吸附挥发份的作用。中国目前生产金属石墨刷时，多数也采用这种方法。更多石墨匣钵资料http://www.shimotx.com/smzp/col21_group1.html