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客户买真空烧结炉前,常问的一句话就是:我这材料能不能在你们炉里烧?其实不是所有粉末都适合真空烧结,有些材料在真空里会挥发分解,有些必须配特定气氛,选错了炉子不仅烧不出好东西,还可能把炉膛弄脏。下面把真空烧结炉常用的几类材料捋一捋,顺便说清楚每类材料在烧结时要注意什么,客户对照着自己的材料看,心里就有底了,不至于买错设备。
一、金属粉末及其合金
金属粉末是真空烧结炉的主力对象。铁基、铜基、不锈钢粉末零件,在空气里烧结会表面氧化脱碳,放到真空炉里烧,表面干净、尺寸稳定,后续机加工和电镀都方便。不锈钢烧结件做过滤器、轴承保持架,真空烧出来孔隙连通又干净,用在液压和气动系统里很常见。铜和铜合金粉末做电接触件、含油轴承,真空烧结避免了氧化变色,导电性能也好。铁铜混合粉末做摩擦材料和结构零件,真空烧结后强度和耐磨性都够,比普通烧结零件密度高。
难熔金属粉末是另一块。钨、钼、钽、铌这些金属熔点高,空气里烧不起来,还容易氧化,必须在真空或保护气氛里烧结。钨合金做穿甲弹芯和配重件,钼做高温炉加热部件和溅射靶材,真空烧结把密度提上去,性能才达标。靶材对纯度要求高,烧出来还要后续加工成平面或旋转靶。需要注意的是,有些金属在高温真空下会挥发,比如锌、铅这类低熔点金属,真空度太高、温度太高会蒸发污染炉膛,烧结时要控制真空度或者改充保护气氛。
二、结构陶瓷材料
结构陶瓷在真空烧结炉里用得很多。氧化铝陶瓷做绝缘件、耐磨件,真空烧结能把气孔排干净,瓷件致密、绝缘性能稳定。氮化硅陶瓷高温下会分解,真空烧结要快速致密、缩短高温停留时间,有时还要充氮气抑制分解。碳化硅陶瓷做换热管、防弹板,真空烧结配合添加剂,把致密度和高温强度都提上去。

陶瓷烧结对炉温均匀性要求高,温差大了瓷件有的烧过、有的没烧透,性能不均。真空炉多区控温能把这个问题压住,整炉温差小,烧出来性能才一致。氮化铝、氮化硼这类陶瓷基板和耐火件,真空烧结能把杂质含量压下来,导热和绝缘性能才够。透明陶瓷和光学陶瓷对纯度要求更苛刻,炉膛材料和发热体都要选低污染的,否则杂质进去透光性就废了。烧结曲线也要慢慢摸,升温太快瓷件开裂,太慢晶粒长太大。 类似工况下,真空管式炉能够提供稳定的作业环境。
三、高温合金与功能材料
高温合金是真空烧结的大户。镍基、钴基高温合金做航空发动机叶片、燃气轮机部件,这些材料在空气里高温氧化严重,必须在真空里烧结。粉末高温合金还在往"粉末盘"方向走,用粉末热等静压或真空烧结做出整体涡轮盘,性能比锻件均匀。化工用的耐蚀合金、磁性合金,也都在真空炉里烧结,防止杂质进去影响性能。粉末粒度和形状也影响烧结效果,细粉烧得快但容易团聚,粗粉致密慢,配方和粒度要配合着调。
功能材料这块,磁性材料里的钕铁硼、钐钴,真空烧结能把磁性能做高,空气里烧结氧化了磁性能掉得厉害。硬质合金类的金属陶瓷,前面讲过,真空加压烧结是主流。光电材料、半导体封装材料也在真空炉里处理,对颗粒污染和氧含量控制要求严格。还有一类就是复合材料,比如金刚石复合片、陶瓷基复合材料,烧结时既要真空又要气氛配合,炉子要能通多种气体并稳压。这类材料一次烧结成本不低,工艺参数要多试几轮才摸得准。

从金属到陶瓷再到高温合金,真空烧结炉能覆盖的材料确实不少,但每类材料的温度、真空度、气氛要求都不一样。客户选型时把粉末成分、烧结温度、要不要气氛说清楚,设备厂对着配炉子,比拿标准机硬试稳妥。东莞市志远工业设备有限公司的真空烧结炉覆盖金属粉末、结构陶瓷和高温合金烧结应用,真空度和气氛系统都按常见工况设计,客户把材料和工艺要求发过来,技术会先判断能不能烧,再给出设备方案,省得买回去才发现不合适,浪费时间和钱,得不偿失。 志远工业设备提供真空管式炉、真空渗碳炉等设备,配套完善的售后技术支持。