CN117402001A - 一种抽真空金属浸渍方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属浸渍技术领域，涉及一种抽真空金属浸渍方法，并包括以下步骤：S1、将金属放入石墨坩埚中，关闭金属液流入管和金属液回流管，打开加热元件的电源，熔化金属；S2、把要浸渍的石墨制品放入石墨框中；然后将石墨框吊入到放置台上，把罐体密封，抽真空，并采用红外辐射加热；S3、打开金属液流入管，同时通过加压***向金属液面通入N2气加压；S4、浸好后，关闭金属液流入管，恢复到大气压，打开金属液流入管，让金属液流回石墨坩埚；S5、关闭金属液流入管，根据最终产品的性能指标要求情况，选择合适的降温曲线，待冷却后出框，把浸渍好的石墨制品取出，放入填料中防止氧化；本发明能较佳地进行金属浸渍。

Description

一种抽真空金属浸渍方法
技术领域
本发明涉及金属浸渍技术领域，具体地说，涉及一种抽真空金属浸渍方法。
背景技术
采用金属浸渍的石墨制品具有石墨的自润滑性，低摩擦系数，耐磨损及金属材料的高强度，优良导热性等多重优点。随着现代工业技术的发展，对碳石墨材料的要求逐渐提高，应用的碳石墨制品种类从纯碳到浸渍树脂，浸渍合金再到纯碳材料(气相沉积)，逐渐趋于多样化。特别是浸渍金属石墨的发展尤为迅速，由于其继承了石墨材料的自身优点，如：耐高温、耐磨损、低摩擦系数及热膨胀系数小等，又兼具金属材料的优点，如高强度、良好加工性、优异导热性等，大幅改善石墨的脆性，提高了制品的机械强度，为石墨材料的应用提供了更广阔的前途。因此，碳石墨材料浸渍金属具有广阔应用前景。
传统浸渍金属石墨制作工艺是，利用高温把所用金属材料熔化，和石墨密封材料同时放入压力容器内，急速进行加压处理，这种工艺制作方法时间紧，因罐内没有恒温条件，没有时间进行真空处理，加压处理无法保证时间和压力要求，使得产品中间有浸不透的夹层，造成产品不达标，操作人员劳动强度大，受高温和金属蒸气危害大，且只能加工尺寸比较小的密封产品，无法达到大型机械密封产品的需求。
采用传统工艺进行浸渍操作时，受四季环境温度变化，处理时间有限，需依靠操作人员经验来判断浸渍效果，产品质量存在较大波动。同时操作人员受高温和金属蒸汽影响工作环境差，劳动强度大，生产的产品规格尺寸有限，无法满足机械装备大型化、高效化要求。
发明内容
本发明的内容是提供一种抽真空金属浸渍方法，其能够较佳地进行金属浸渍。
根据本发明的一种抽真空金属浸渍方法，其采用一种抽真空金属浸渍装置，一种抽真空金属浸渍装置包括罐体，罐体内通过一隔板分隔成浸渍加热工作区和金属熔化区，金属熔化区内设有石墨坩埚，石墨坩埚用于盛装熔融后的金属液，石墨坩埚上设有多个加热元件，石墨坩埚外侧设有保温层；金属熔化区的外壁连接有加压***和第一放散阀；
浸渍加热工作区设有放置台，放置台位于隔板上方，放置台上设有石墨框，石墨框上设有多个通孔，石墨框用于放置要浸渍的石墨制品；浸渍加热工作区的外壁连接有抽真空装置和第二放散阀；
隔板下方设有金属液流入管和金属液回流管，金属液流入管底端位于石墨坩埚底部；
并包括以下步骤：
S1、将金属放入石墨坩埚中，关闭金属液流入管和金属液回流管，打开加热元件的电源，熔化金属；
S2、把要浸渍的石墨制品放入带通孔的石墨框中；然后将石墨框吊入到放置台上，把罐体密封，通过抽真空装置抽真空，并采用红外辐射加热；
S3、待金属熔化温度高于熔点100-200℃时，打开金属液流入管，同时通过加压***向金属液面通入N2气加压；由于压力差，金属液从金属液流入管进入到浸渍加热工作区，对石墨制品进行浸渍；
S4、浸好后，关闭金属液流入管，分别打开第一放散阀和第二放散阀，待恢复到大气压，关闭第一放散阀和第二放散阀，打开金属液流入管，让金属液流回石墨坩埚；
S5、关闭金属液流入管，根据最终产品的性能指标要求情况，选择合适的降温曲线，待冷却后出框，把浸渍好的石墨制品取出，放入填料中防止氧化；
S6、根据生产计划，选择碳基料预热温度和金属熔化温度同时达到工艺要求的区域，重复上述过程，进行下一批次浸渍操作。
作为优选，S2中，抽真空过程中，控制浸渍加热工作区真空度为50-100mmHg柱。
作为优选，S3中，加压过程中，压力为5-6MPa，保压50-60秒。
作为优选，可浸渍的金属为巴氏合金、铝合金、锑合金、铁合金、铜合金中的一种。
作为优选，罐体顶部设有上盖，上盖可通过螺丝固定在罐体上。
作为优选，上盖上设有压力表。
作为优选，加压***包括管道和空气压缩机，管道用于通入N2气，管道上设有阀门。
作为优选，石墨框顶部设有石墨盖。
作为优选，抽真空装置包括机械泵、分子泵和开关阀。
作为优选，罐体外壁上设有冷却水套，冷却水套可通入水对罐体进行冷却。
本发明通过集成，创新性将金属熔化、碳基料预热、金属浸渍及后续冷却在同一密闭空间内完成。用抽真空方法，在高温高压下把熔融金属浸到碳石墨开放性气孔中形成网状结构，实现金属浸渍目的。本发明能够精确控制浸渍过程中环境温度和压力情况，通过控制***实现浸渍过程的完全可控，产品质量稳定。本发明在生产过程中可实现自动操作，不受工人操作及经验影响，产品质量稳定。本发明的使用可极大改善工人工作环境。
附图说明
图1为实施例中一种抽真空金属浸渍装置的结构示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
实施例
本实施例提供了一种抽真空金属浸渍方法，其采用一种抽真空金属浸渍装置，如图1所示，一种抽真空金属浸渍装置包括罐体1，罐体1内通过一隔板2分隔成浸渍加热工作区和金属熔化区，金属熔化区内设有石墨坩埚3，石墨坩埚3用于盛装熔融后的金属液4，石墨坩埚3上设有多个加热元件5，石墨坩埚3外侧设有保温层6；金属熔化区的外壁连接有加压***7和第一放散阀8；
浸渍加热工作区设有放置台9，放置台9位于隔板2上方，放置台9上设有石墨框10，石墨框10上设有多个通孔11，石墨框10用于放置要浸渍的石墨制品12；浸渍加热工作区的外壁连接有抽真空装置13和第二放散阀14；
隔板2下方设有金属液流入管15和金属液回流管16，金属液流入管15底端位于石墨坩埚3底部。
一种抽真空金属浸渍方法包括以下步骤：
S1、将金属(合金)放入石墨坩埚3中，关闭金属液流入管15和金属液回流管16，打开加热元件5的电源，熔化金属；
S2、把要浸渍的石墨制品12放入带通孔11的石墨框10中(石墨框10壁厚25mm，通孔11直径12mm)；然后将石墨框10吊入到放置台9上，把罐体1密封(通过拧紧螺丝的方式进行密封)，通过抽真空装置13抽真空，并采用红外辐射加热；控制浸渍加热工作区真空度为50-100mmHg柱；
S3、待金属熔化温度高于熔点100-200℃时，打开金属液流入管15，同时通过加压***7向金属液面通入N2气加压，压力5-6MPa，保压50-60秒；由于压力差，金属液4从金属液流入管15进入到浸渍加热工作区，对石墨制品12进行浸渍；
S4、浸好后，关闭金属液流入管15，分别打开第一放散阀8和第二放散阀14，待恢复到大气压，关闭第一放散阀8和第二放散阀14，打开金属液流入管15，让金属液4流回石墨坩埚3。
S5、关闭金属液流入管15，根据最终产品的性能指标要求情况，选择合适的降温曲线，待冷却后出框，把浸渍好的石墨制品12取出，放入填料中防止氧化；
S6、根据生产计划，选择碳基料预热温度和金属熔化温度同时达到工艺要求的区域，重复上述过程，进行下一批次浸渍操作。
可浸渍的金属包括但不限于巴氏合金、铝合金、锑合金、铁合金、铜合金。
罐体1顶部设有上盖17，上盖17可通过螺丝固定在罐体1上。
上盖17上设有压力表18。
加压***7包括管道和空气压缩机，管道用于通入N2气，管道上设有阀门。
石墨框10顶部设有石墨盖19。
抽真空装置13包括机械泵131、分子泵132和开关阀。
罐体1外壁上设有冷却水套20，冷却水套20可通入水对罐体1进行冷却。
金属液流入管15和金属液回流管16上分别设有控制阀。
本浸渍操作过程中的产品预热、熔化金属、浸渍均在同一密闭的浸渍装置内完成。本装置能够精确控制浸渍过程中环境温度和压力情况，通过控制***实现浸渍过程的完全可控，产品质量稳定。本装置在生产过程中可实现自动操作，不受工人操作及经验影响，产品质量稳定。本装置的使用可极大改善工人工作环境。
另外，通过设计合适的罐体结构，可浸渍大规格尺寸的产品。针对金属浸渍碳石墨制品的生产特点，通过合理设计金属浸渍区和金属熔化区的布局分布，有效利用浸渍后样品冷却过程中的热量，达到节能减排效果。通过对金属浸渍不同区域的精确控温，可实现一次装料，多批次浸渍的生产目的，也可以通过生产计划，提前装料，实现对不同合金的连续浸渍操作，实现个性化生产目的，极大提高生产效率。本装置可浸渍的金属种类丰富，有巴氏合金、锑合金和铜合金等。
其他说明：
1)罐体1为优质钢(或锅炉钢)制作，壁厚40mm，罐盖厚约112-120mm，内衬为保温棉和耐火砖。
2)罐体1的2/3在地下，上盖17上设有密封圈，密封圈为2-3mm的紫铜垫。
3)金属熔化区的加热元件5采用碳化硅或硅钼棒，浸渍加热工作区采用红外辅热加热。
4)浸渍巴氏合金可采用不锈钢坩埚。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抽真空金属浸渍方法，其特征在于：其采用一种抽真空金属浸渍装置，一种抽真空金属浸渍装置包括罐体(1)，罐体(1)内通过一隔板(2)分隔成浸渍加热工作区和金属熔化区，金属熔化区内设有石墨坩埚(3)，石墨坩埚(3)用于盛装熔融后的金属液(4)，石墨坩埚(3)上设有多个加热元件(5)，石墨坩埚(3)外侧设有保温层(6)；金属熔化区的外壁连接有加压***(7)和第一放散阀(8)；
浸渍加热工作区设有放置台(9)，放置台(9)位于隔板(2)上方，放置台(9)上设有石墨框(10)，石墨框(10)上设有多个通孔(11)，石墨框(10)用于放置要浸渍的石墨制品(12)；浸渍加热工作区的外壁连接有抽真空装置(13)和第二放散阀(14)；
隔板(2)下方设有金属液流入管(15)和金属液回流管(16)，金属液流入管(15)底端位于石墨坩埚(3)底部；
并包括以下步骤：
S1、将金属放入石墨坩埚(3)中，关闭金属液流入管(15)和金属液回流管(16)，打开加热元件(5)的电源，熔化金属；
S2、把要浸渍的石墨制品(12)放入带通孔(11)的石墨框(10)中；然后将石墨框(10)吊入到放置台(9)上，把罐体(1)密封，通过抽真空装置(13)抽真空，并采用红外辐射加热；
S3、待金属熔化温度高于熔点100-200℃时，打开金属液流入管(15)，同时通过加压***(7)向金属液面通入N2气加压；由于压力差，金属液(4)从金属液流入管(15)进入到浸渍加热工作区，对石墨制品(12)进行浸渍；
S4、浸好后，关闭金属液流入管(15)，分别打开第一放散阀(8)和第二放散阀(14)，待恢复到大气压，关闭第一放散阀(8)和第二放散阀(14)，打开金属液流入管(15)，让金属液(4)流回石墨坩埚(3)；
S5、关闭金属液流入管(15)，根据最终产品的性能指标要求情况，选择合适的降温曲线，待冷却后出框，把浸渍好的石墨制品(12)取出，放入填料中防止氧化；
S6、根据生产计划，选择碳基料预热温度和金属熔化温度同时达到工艺要求的区域，重复上述过程，进行下一批次浸渍操作。
2.根据权利要求1所述的一种抽真空金属浸渍方法，其特征在于：S2中，抽真空过程中，控制浸渍加热工作区真空度为50-100mmHg柱。
3.根据权利要求1所述的一种抽真空金属浸渍方法，其特征在于：S3中，加压过程中，压力为5-6MPa，保压50-60秒。
4.根据权利要求1所述的一种抽真空金属浸渍方法，其特征在于：可浸渍的金属为巴氏合金、铝合金、锑合金、铁合金、铜合金中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种抽真空金属浸渍方法，其特征在于：罐体(1)顶部设有上盖(17)，上盖(17)可通过螺丝固定在罐体(1)上。
6.根据权利要求5所述的一种抽真空金属浸渍方法，其特征在于：上盖(17)上设有压力表(18)。
7.根据权利要求1所述的一种抽真空金属浸渍方法，其特征在于：加压***(7)包括管道和空气压缩机，管道用于通入N2气，管道上设有阀门。
8.根据权利要求1所述的一种抽真空金属浸渍方法，其特征在于：石墨框(10)顶部设有石墨盖(19)。
9.根据权利要求1所述的一种抽真空金属浸渍方法，其特征在于：抽真空装置(13)包括机械泵(131)、分子泵(132)和开关阀。
10.根据权利要求1所述的一种抽真空金属浸渍方法，其特征在于：罐体(1)外壁上设有冷却水套(20)，冷却水套(20)可通入水对罐体(1)进行冷却。
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