[實用新型]熱壓燒結組合模具

有效

• 申請號: 201420506760.5
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN204159877U
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 毛小建;袁強;齊申;張龍;馮明輝;李曉凱
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: B22F3/14
• 分類號: B22F3/14
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純;張寧展

技術領域

本實用新型屬于熱壓燒結模具技術領域。

背景技術

紅外探測技術在現代國防技術中占有十分重要的地位，各種導彈的制導，紅外預警，觀察瞄準(高能束攔截武器等)都離不開紅外探測技術。紅外窗口是探測系統中重要的部件，起著保護內部元器件的作用，同時又能夠有效傳輸紅外信號。目前，用于紅外窗口的材料主要有ZnS、ZnSe及MgF₂等，這些材料可以采用高溫熱壓燒結的方法獲得，相對于氣相合成或者熔融生長的方法具有工藝簡單、成本低、周期短等優點。但是，由于這些材料本身的特性，需要在較高的壓力下進行燒結。例如ZnS通常在100-400MPa及800-950℃的條件下燒成。由于常用的石墨模具工作壓力一般小于50MPa，無法承受上述高壓力要求，因此現有技術中【如GB934421A；熱壓多晶硫化鋅,無機材料學報1973-3-25】通常使用高溫合金材料作為熱壓燒結的模具，例如金屬鉬、GH4037、GH4049、K403、pyromet?625等。

高溫合金材料用作為ZnS等紅外窗口的熱壓模具一個顯著的缺點就是工件在高溫高壓下與模具發生粘結以及化學反應，造成脫模困難以及模具腐蝕等問題。雖然采用膠體石墨涂料等隔離涂層能夠在一定程度上解決脫模的問題，但是在工作若干次以后，仍然需要對受到破壞的模具進行修復或者更換。同時，產品與模具材料之間的反應還會導致產品出現瑕疵。高溫合金模具的另一個缺點是熱膨脹系數比ZnS、ZnSe及MgF₂等所要壓制的產品大，在冷卻過程中高溫合金模具的收縮會抱緊產品，使得產品無法從模具中取出。

中國專利CN203062932U公開了一種真空熱壓組合式模具，目的是解決在熱壓燒結金屬產品時金屬件和模具發生粘接的問題。該說明書強調為了保證本實用新型的抗壓能力強和耐高溫，所述外模和內襯均由石墨制成。并且說明書中描述“在熱壓完成之后，直接將內襯取出”。由此可以判斷該專利的組合模具只能適用于壓力在石墨模具承受地較小范圍以下，不能用于作ZnS、ZnSe及MgF₂等材料制造需要更高壓力的模具。即使該實用新型的模具替換為強度足夠熱壓燒結ZnS、ZnSe及MgF₂等的高溫合金模具，本領域的技術人員可以預見這種組合式模具在脫模時也會發生內襯很難取出的問題，導致脫模時熱壓材料破壞。

實用新型內容

為了克服現有技術在熱壓燒結ZnS、ZnSe及MgF₂等產品時高溫合金模具腐蝕嚴重，使用壽命短及產品合格率不高的技術問題，本實用新型提供一種熱壓燒結組合模具，該組合模具突破了本領域石墨材料不能用于ZnS、ZnSe及MgF₂等壓力高于100MPa的產品熱壓燒結的習慣思維，將石墨部件與在現有技術的高溫合金模具組合使用，能有效隔離高溫合金模具部件和研制的產品，防止兩者發生粘結和反應，提高成品率和模具的使用壽命。同時，該組合模具還能夠方便地將產品取出，提高了成品率。

本實用新型通過以下技術方案實現：

一種熱壓燒結組合模具，包括上壓頭、與之相對的下壓頭以及設置于上壓頭和下壓頭之間的外模套，所述的上壓頭、下壓頭以及外模套均由高溫合金制成，其特點是：在所述的上壓頭的下表面設有石墨上墊片，在所述的下壓頭的上表面設有石墨下墊片，在所述的上壓頭、下壓頭外側與外模套之間設有石墨襯套，所述的外模套的內壁呈倒錐形，所述的襯套的外壁呈正錐形，使外模套與襯套錐面配合。

所述的襯套由二瓣環或者三瓣環組合而成。

在熱壓材料四周有一斷面為直角三角形的石墨圓環，該圓環外壁與襯套內壁相配合。

所述圓環的厚度與熱壓材料的高度相適配。

所述的上墊片或者下墊片為中間厚四周薄的結構。

所述的上墊片或者下墊片是柔性石墨紙。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

(1)采用石墨上墊片、下墊片及襯套將熱壓產品與高溫合金模具隔離開，突破了本領域石墨材料難以用作為ZnS、ZnSe及MgF2等熱壓燒結的習慣思維，脫模容易，不會破壞產品。

(2)外模套和襯套通過錐面配合，熱壓時很容易裝配緊密，脫模時容易松動。

(3)采用高度與燒結后的熱壓材料相同的、截面為直角三角形的圓環，在熱壓燒結完成后的冷卻過程中，熱壓材料與圓環發生微小的位移，緩解外模套收縮對熱壓材料產生的壓應力。

(4)熱壓產品不會和高溫合金模具發生粘結或者化學反應；

(5)使用過程中只要更換石墨上墊片、下墊片及襯套；