Bạc đồng – graphite là một loại bạc composite mà ở đó có sự phân tán của graphite trên nền đồng và thường được ứng dụng trong điều kiện làm việc khô, nhiệt độ cao, áp suất cao, chịu ăn mòn, trong môi trường nước hoặc môi trường hóa học mà không thể dùng dầu để bôi trơn. Bạc đồng – graphite cho thấy khả năng tự bôi trơn tuyệt vời do có sự góp mặt của graphite và khả năng truyền nhiệt tốt của nền đồng.
Phân loại
Theo phương pháp chế tạo chia thành hai loại chính: bạc xốp (luyện kim bột) và bạc liền khối có gắn hạt bôi trơn.
Bạc xốp về cơ bản bao gồm bột đồng, bột thép và bột graphite được trộn với một tỉ lệ nhất định, ép định hình, thiêu kết. Bạc phải có độ xốp cao (10-25%) để chứa dầu. Khi làm việc, bạc nóng lên dầu tiết ra từ các lỗ xốp nên bôi trơn tốt và trục quay êm theo kiểu cân bằng thủy động, khi ngừng quay nhiệt độ hạ xuống và dầu lại được ngấm trở lại các lỗ xốp. Do bản chất là liên kết rời rạc nên cơ tính khá thấp (chịu áp lực tối đa 150MPa), đặc biệt trong một số trường hợp môi trường làm việc nhiệt độ cao (300-4000C) dầu sẽ bay hơi hết nên khả năng sử dụng bị hạn chế.
Bạc liền khối có gắn hạt bôi trơn là dạng bạc tự bôi trơn kiểu mới nhất. Cấu tạo bao gồm phần nền là hợp kim đồng dạng đúc hoặc đùn ống được trám các hạt graphite theo mật độ nhất định; Phần hợp kim đồng có độ cứng và độ bền cao sẽ chịu lực đỡ trục, còn hạt graphite có tác dụng bôi trơn khi phần trục tiếp xúc với phần trong của lỗ bạc. Dạng bạc này có đầy đủ ưu điểm gồm khả năng chịu lực cao (tương đương độ bền hợp kim chế tạo) và khả năng tự bôi trơn tốt (graphite tiết ra), không cần dầu bôi trơn.
Ứng dụng
Bạc xốp được sử dụng rộng rãi trong các đồ dùng gia đình như quạt điện, máy hút bụi, máy giặt, tủ lạnh, máy say sinh tố,… thông thường phải chế tạo với số lượng loạt lớn.
Bạc liền khối có gắn hạt bôi trơn được sử dụng trong điều kiện không bôi trơn, tải trọng lớn hay môi trường có nhiệt độ cao chuyên dùng trong các nhà máy sản xuất thép, sản xuất xi măng, nhà máy điện, nhà máy hóa chất,…
Ứng dụng các kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế tạo bạc hợp kim đồng – graphite sử dụng trong ngành cán thép” do Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim chủ trì thực hiện hoàn thành năm 2018, các sản phẩm bạc hợp kim đồng – graphite đã được sản xuất thương mại phục vụ cho ngành công nghiệp luyện kim. Hiện nay, nhiều sản phẩm do Viện sản xuất đang được sử dụng tại một số nhà máy cán thép lớn như: Nhà máy cán thép Lưu Xá, nhà máy thép Hòa Phát Hải Dương… với nhiều chủng loại và số lượng lên đến hàng ngàn sản phẩm/năm.
Tài liệu tham khảo
[1] Rajkumar, K., Aravindan, S., Microwave sintering of copper–graphite composites, Journal of Materials Processing Technology 209, 2009, pp.5601–5605.
[2] Yang, Huijun, Luo, Ruiying, Han, Suyi, Li, Midan, Effect of the ratio of graphite/pitch coke on the mechanical and tribological properties of copper–carbon composites, Wear 268, 2010, pp.1337–1341.
[3] Silvain, J.F., Petitcorps, Y. Le, Sellier, E., Bonniau, P. and Heim, V., Elastic moduli, thermal expansion and microstructure of copper-matrix composite reinforced by continuous graphite fibres, Composites, 25, vol.7, 1994, pp.570-574.
ThS. Nguyễn Minh Đạt, ThS Nguyễn Quang Huỳnh
Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
Phân loại
Theo phương pháp chế tạo chia thành hai loại chính: bạc xốp (luyện kim bột) và bạc liền khối có gắn hạt bôi trơn.
Bạc xốp về cơ bản bao gồm bột đồng, bột thép và bột graphite được trộn với một tỉ lệ nhất định, ép định hình, thiêu kết. Bạc phải có độ xốp cao (10-25%) để chứa dầu. Khi làm việc, bạc nóng lên dầu tiết ra từ các lỗ xốp nên bôi trơn tốt và trục quay êm theo kiểu cân bằng thủy động, khi ngừng quay nhiệt độ hạ xuống và dầu lại được ngấm trở lại các lỗ xốp. Do bản chất là liên kết rời rạc nên cơ tính khá thấp (chịu áp lực tối đa 150MPa), đặc biệt trong một số trường hợp môi trường làm việc nhiệt độ cao (300-4000C) dầu sẽ bay hơi hết nên khả năng sử dụng bị hạn chế.
Bạc liền khối có gắn hạt bôi trơn là dạng bạc tự bôi trơn kiểu mới nhất. Cấu tạo bao gồm phần nền là hợp kim đồng dạng đúc hoặc đùn ống được trám các hạt graphite theo mật độ nhất định; Phần hợp kim đồng có độ cứng và độ bền cao sẽ chịu lực đỡ trục, còn hạt graphite có tác dụng bôi trơn khi phần trục tiếp xúc với phần trong của lỗ bạc. Dạng bạc này có đầy đủ ưu điểm gồm khả năng chịu lực cao (tương đương độ bền hợp kim chế tạo) và khả năng tự bôi trơn tốt (graphite tiết ra), không cần dầu bôi trơn.
Ứng dụng
Bạc xốp được sử dụng rộng rãi trong các đồ dùng gia đình như quạt điện, máy hút bụi, máy giặt, tủ lạnh, máy say sinh tố,… thông thường phải chế tạo với số lượng loạt lớn.
Bạc liền khối có gắn hạt bôi trơn được sử dụng trong điều kiện không bôi trơn, tải trọng lớn hay môi trường có nhiệt độ cao chuyên dùng trong các nhà máy sản xuất thép, sản xuất xi măng, nhà máy điện, nhà máy hóa chất,…
Ứng dụng các kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế tạo bạc hợp kim đồng – graphite sử dụng trong ngành cán thép” do Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim chủ trì thực hiện hoàn thành năm 2018, các sản phẩm bạc hợp kim đồng – graphite đã được sản xuất thương mại phục vụ cho ngành công nghiệp luyện kim. Hiện nay, nhiều sản phẩm do Viện sản xuất đang được sử dụng tại một số nhà máy cán thép lớn như: Nhà máy cán thép Lưu Xá, nhà máy thép Hòa Phát Hải Dương… với nhiều chủng loại và số lượng lên đến hàng ngàn sản phẩm/năm.
Tài liệu tham khảo
[1] Rajkumar, K., Aravindan, S., Microwave sintering of copper–graphite composites, Journal of Materials Processing Technology 209, 2009, pp.5601–5605.
[2] Yang, Huijun, Luo, Ruiying, Han, Suyi, Li, Midan, Effect of the ratio of graphite/pitch coke on the mechanical and tribological properties of copper–carbon composites, Wear 268, 2010, pp.1337–1341.
[3] Silvain, J.F., Petitcorps, Y. Le, Sellier, E., Bonniau, P. and Heim, V., Elastic moduli, thermal expansion and microstructure of copper-matrix composite reinforced by continuous graphite fibres, Composites, 25, vol.7, 1994, pp.570-574.
ThS. Nguyễn Minh Đạt, ThS Nguyễn Quang Huỳnh
Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
