[发明专利]一种用于电火花加工的模具石墨材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及模具石墨材料制备技术领域，特别是涉及一种用于电火花加工的模具石墨材料的制备方法。 

背景技术

用高强度石墨材料加工而成的大规格模具电极，是在电火花精密加工大规格异型工件中必不可少的基础材料。与传统铜电极相比，电火花加工用石墨材料拥有如下优点： 

1、更低的材料成本：同体积的石墨价格仅为铜电极的50％； 

2、更快的加工速度：机加工速度为铜电极的2～3倍，且加工后没有毛刺；放电加工速度比铜电极快34％～200％； 

3、更小的损耗：火花油分解碳化物被覆，补偿电极损耗； 

4、更轻的重量：石墨的密度仅为铜的1/5，因此更适合于大型电极的放电； 

5、材料不易变形：与铜电极相比，石墨的熔点高达3650摄氏度，在高温状态下不会变形，更适合于加工骨位电极； 

6、机加工后没有毛刺，并易于抛光，省却和提高辅助工序； 

7、可粘结性：可用粘合剂粘结破损的石墨，以节省时间和材料成本。 

正是由于这些优点，电火花加工用石墨材料被越来越多的模具企业所接受和认可，在汽车、电器、电子等大型工件、精密工件、超硬工件、形状复杂的异型工件中越来越广泛应用。 

电火花加工用石墨材料的原料粒度小，制品尺寸大，产品性能要求高，生产过程中应力大，生产工艺复杂，技术难度极高。目前，只有为数不多的国家企业掌握了生产工艺，垄断市场。国内企业对该石墨电极的制备方法的研究处于探索阶段，产品还远远不能满足用户的需求。本发明制备工艺操作简单，成 品率高，充分利用资源，节约成本，同时还保持了较高的体积密度和机械强度，实用性强。 

发明内容

本发明的目的是：提供一种生产用于电火花加工的模具石墨电极材料的制备方法，该方法操作简单，节约资源。 

本发明采取的技术方案是：一种用于电火花加工的模具石墨电极材料的制备方法，包括： 

①准备原料：原料按重量％，其组成为：粒度为D50＝1～15μm的煅后沥青焦细粉末(一次粉)60％～70％，D50＝1～15μm的人造石墨粉8％～10％，沥青20％～35％； 

②混捏：将沥青焦和石墨粉加入到混捏锅中加热搅拌，然后加入熔融态软化点在100～150℃的沥青混捏。熔融沥青温度为150～180℃，混捏的干混时间：50～60min，温度110～140℃；混捏的湿混时间：40～70min，温度140～170℃； 

③轧片：糊料出混捏锅后，经过轧辊轧成2mm左右的薄片，冷却后粉碎成300目筛通过率为70％～90％的细粉(二次粉)； 

④压型：二次粉装入模具密封，抽真空至10kPa以下，移至冷等静压机中压制成型，压型压力为70～120MPa； 

⑤一次焙烧：生坯装入耐热钢桶中，填入2～0.5mm的石英砂或焦粉，钢桶再装入焙烧炉中，在隔绝空气的情况下，按升温曲线逐步加热，在最高温度为850～1000℃条件下进行一次焙烧600～800h； 

⑥浸渍：将一次焙烧品放入高压浸渍罐中，在保持真空和加压的状态下注入浸渍剂沥青，使沥青浸入一次焙烧品中，沥青在一次焙烧品的增重比为10％～25％，预热温度220～280℃，浸渍罐真空压力低于5kPa，抽真空时间1h，加压压力1.5～3MPa，加压时间3～5h； 

⑦二次焙烧：将浸渍品放入焙烧炉中，在隔绝空气的情况下，按升温曲线逐步加热，在最高温度750～800℃条件下二次焙烧190～220h；一次浸渍品在 800～900℃条件下二次焙烧300～400h； 

⑧石墨化：将二次焙烧品放入艾奇逊石墨化炉中，在隔绝空气的情况下，通电使焙烧品加热到2400～2800℃进行石墨化，送电时间150～220h，制造出用于电火花加工的模具石墨电极材料。 

步骤①中煅烧后沥青焦颗粒度在D50＝1～15μm，并且添加了8％～10％的D50＝1～15μm的人造石墨粉。 

步骤①中煅后沥青焦粉末重量为60％～70％，人造石墨粉重量为8％～10％，沥青重量为20％～35％。 

本发明制备的石墨电极的理化指标是：