CN109020624B - 一种空气气氛下耐高温石墨模具的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气气氛下耐高温石墨模具的制备方法,其特征在于：通过在石墨模具表面包覆一种硫化钼材料，在650‑950℃下通过化学反应，使石墨的表面碳和硫化钼反应生成一种致密的碳化二钼保护层。其中表面包覆液的组成为醋酸甲酯：溶剂油：聚偏二氟乙烯树脂：硫化钼的质量比为10‑20:4‑10：1:1‑3；石墨模具的浸泡时间为0.5‑5小时；反应温度为650‑950℃；反应时间为24‑72小时。碳化二钼是一种极其稳定的抗氧化材料，石墨模具表面反应形成的致密碳化二钼使得高温下空气气氛中模具表面不发生任何变化，从而保证了石墨模具的长期使用而发生的尺寸误差在工况允许的范围内，减少了氮气保护环节，大幅度降低了生产成本。

Description

一种空气气氛下耐高温石墨模具的制备方法
技术领域
本发明涉及一种空气气氛下耐高温石墨模具的制备方法，属于化工材料领域。
背景技术
近年模具行业飞速发展，石墨材料、新工艺和不断增加的模具工厂不断冲击着模具市场，石墨以其良好的物理和化学性能逐渐成为模具制作的首选材料。随着手机、移动电子产品的轻薄化、时尚化、实用化的需求，现有电子产品外壳和屏幕越来越多的使用玻璃材质。电子产品2D弧面或3D曲面玻璃一般采用高温下加热弯曲成型，因此需要玻璃成型的耐高温合适模具。石墨材料因具有导热性高、线性膨胀系数低、化学稳定性好、摩擦系数小等优良特性，被广泛作为玻璃高温热弯模具的理想材质。但是，由于石墨在高温下表面易氧化燃烧，模具尺寸误差变大，从而严重影响了模具的使用寿命。现有的解决方法是使用过程中在高温箱中用氮气保护，从而一定程度上解决了石墨模具表面氧化的问题，但大大增加了操作难度和生产成本，并且由于氮气的微量氧仍可能造成石墨模具的表面氧化。专利申请CN108178663A公开了“一种超高温抗氧化石墨模具的制备方法”中，采用将石墨模具坯清洗干燥后表面用预处理剂浸渍、高温固化、涂覆碳化硅浆料，再涂覆陶瓷涂料，然后经过热处理制备抗氧化石墨模具。该方法处理步骤繁琐，陶瓷涂层硬度高，模具的再加工难度大，制作成本高。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处，提出一种空气气氛下耐高温石墨模具的制备方法。本发明通过在石墨模具表面包覆一种硫化钼材料，在高温下通过化学反应，使石墨的碳和硫化钼反应生成一种致密的碳化二钼保护层。碳化二钼是一种极其稳定的抗氧化材料，熔点2690℃，具有良好的热稳定性和机械稳定性，抗腐蚀，摩擦系数小，高温下空气气氛中模具表面不发生物理和化学变化。从而保证了石墨模具的长期使用而发生尺寸误差在工况允许的范围内，减少了氮气保护环节，大幅度降低了生产成本。
本发明的目的可通过下述技术措施实现：
本发明的空气气氛下耐高温石墨模具的制备方法是通过在石墨模具表面包覆硫化钼材料，在一定温度下通过化学反应，使石墨的表面碳和硫化钼反应生成一种致密的碳化二钼保护层；制备步骤如下：
a、制备表面包覆液：首先按质量比10-20:4-10：1:1-3取醋酸甲酯、溶剂油、聚偏二氟乙烯树脂、硫化钼，之后将醋酸甲酯、溶剂油放入容器中，在搅拌条件下加入聚偏二氟乙烯树脂，待聚偏二氟乙烯树脂溶解均匀后，加入硫化钼，充分搅拌混匀作为表面包覆液待用；
b、将加工完成后的石墨模具放入a步骤制备而成的表面包覆液中，常温浸泡0.5-5小时，取出自然晾干，然后将浸泡后的石墨模具放入马弗炉，通过升温至650-950℃，恒温反应24-72小时，再停止加热，待温度自然降低到100℃以下取出，将石墨模具表面的浮尘清洗干净即可。
本发明中所述溶剂油为120#或200#溶剂油；所述硫化钼为三硫化钼、二硫化钼或硫代钼酸钠中的一种。所述硫化钼的粒度为1-2μm。
本发明的原理及有益效果如下：
本发明通过在石墨模具表面包覆一种硫化钼材料，在高温下通过化学反应，使石墨的碳和硫化钼反应生成一种致密的碳化二钼保护层，其反应过程为
MoS2+C→MoSxCy→Mo2C
碳化二钼是一种极其稳定的抗氧化材料，熔点2690℃，具有良好的热稳定性和机械稳定性，抗腐蚀，摩擦系数小，高温下空气气氛中模具表面不发生物理和化学变化,而且耐磨，耐化学腐蚀，与石墨膨胀系数接近，与石墨具有相同的润滑性能，从而保证了石墨模具的长期使用而发生尺寸误差在工况允许的范围内，减少了氮气保护环节，模具可以在空气气氛中高温下长期使用，大幅度降低了生产成本。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步描述：
实施例1：
5000ml烧杯中加入醋酸甲酯2180ml、120#溶剂油900 ml，搅拌下加入聚偏二氟乙烯树脂200g，待聚偏二氟乙烯树脂溶解均匀后，加入1-2μm二硫化钼300g，充分搅拌混匀作为包覆液待用。
将加工完成后的石墨模具放入以上已制备好的包覆液中常温浸泡2小时，取出自然晾干，然后将浸泡后的石墨模具放入马弗炉，通过程序升温至800℃恒温24小时，再停止加热，待温度自然降低到100℃以下取出，将模具表面的浮尘清洗干净即可。用该方法制备的石墨模具用于手机曲面玻璃屏的生产连续使用5000次，模具尺寸无变化，表面外观光洁没有损伤。
实施例2：
5000ml烧杯中加入醋酸甲酯2180ml、120#溶剂油1800 ml，搅拌下加入聚偏二氟乙烯树脂180g，待聚偏二氟乙烯树脂溶解均匀后，加入1-2μm三硫化钼400g，充分搅拌混匀作为包覆液待用。
将加工完成后的石墨模具放入以上已制备好的包覆液中常温浸泡3小时，取出自然晾干，然后将浸泡后的石墨模具放入马弗炉，通过程序升温至700℃恒温35小时，再停止加热，待温度自然降低到100℃以下取出，将模具表面的浮尘清洗干净即可。用该方法制备的石墨模具用于手机曲面玻璃屏的生产连续使用3000次，模具尺寸无变化，表面外观光洁没有损伤。
实施例3：
5000ml烧杯中加入醋酸甲酯2180ml、200#溶剂油1200 ml，搅拌下加入聚偏二氟乙烯树脂160g，待聚偏二氟乙烯树脂溶解均匀后，加入硫代钼酸钠450g，充分搅拌混匀作为包覆液待用。
将加工完成后的石墨模具放入以上已制备好的包覆液中常温浸泡5小时，取出自然晾干，然后将浸泡后的石墨模具放入马弗炉，通过程序升温至650℃恒温60小时，再停止加热，待温度自然降低到100℃以下取出，将模具表面的浮尘清洗干净即可。用该方法制备的石墨模具用于手机曲面玻璃屏的生产连续使用3000次，模具尺寸无变化，表面外观光洁没有损伤。

Claims (3)

1.一种空气气氛下耐高温石墨模具的制备方法，其特征在于：通过在石墨模具表面包覆硫化钼材料，在一定温度下通过化学反应，使石墨的表面碳和硫化钼反应生成一种致密的碳化二钼保护层；制备步骤如下：
a、制备表面包覆液：首先按质量比10-20:4-10：1:1-3取醋酸甲酯、溶剂油、聚偏二氟乙烯树脂、硫化钼，之后将醋酸甲酯、溶剂油放入容器中，在搅拌条件下加入聚偏二氟乙烯树脂，待聚偏二氟乙烯树脂溶解均匀后，加入硫化钼，充分搅拌混匀作为表面包覆液待用；
b、将加工完成后的石墨模具放入a步骤制备而成的表面包覆液中，常温浸泡0.5-5小时，取出自然晾干，然后将浸泡后的石墨模具放入马弗炉，通过升温至650-950℃，恒温反应24-72小时，再停止加热，待温度自然降低到100℃以下取出，将石墨模具表面的浮尘清洗干净即可。
2.根据权利要求1所述的空气气氛下耐高温石墨模具的制备方法，其特征在于：所述溶剂油为120#或200#溶剂油；所述硫化钼为三硫化钼或二硫化钼中的一种。
3.根据权利要求1所述的空气气氛下耐高温石墨模具的制备方法，其特征在于：所述硫化钼的平均粒度为1-2μm。
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