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粉末注射成型技術-脫脂工藝

2016-12-27 16:47   來源:    0

    脫脂是通過加熱及其它物理方法將成型體內的有機物排除并產生少量燒結的過程。與配料、成型、燒結及陶瓷部件的后加工過程相比,脫脂是注射成型中最困難和最重要的因素。脫脂過程不正確的工藝方式和參數使產品收縮不一致,導致變形、開裂、應力和夾雜。脫脂對其后燒結也很重要,在脫脂過程中產生的裂紋和變形不能通過燒結來彌補。粘結劑和脫脂是聯系在一起的,粘結劑決定脫脂方式。目前的脫脂工藝除了傳統的熱脫脂、溶劑脫脂外,還有最近幾年發展起來的催化脫脂以及水基萃取脫脂,下面民鑫粉末冶金公司帶大家一起來了解:


    一、熱脫脂


    熱脫脂是指將成型坯體加熱到一定溫度,使粘結劑蒸發或者分解生成氣體小分子,氣體分子通過擴散或滲透方式傳輸到成型坯體表面。熱脫脂過程十分緩慢,對厚壁產品更是如此,因為脫脂時間與制品厚度平方成正比。為了提高熱脫脂效率,根據有機物對微波吸收特性不同,采用微波加熱脫脂,大大地縮短了脫脂時間.


     二、 熱脫脂工藝影響因素


     對熱脫脂工藝產生影響的因素眾多:粘結劑特性,粉末的形狀和粒度,脫脂升溫速度,脫脂分段保溫溫度的選擇,分段保溫時間等,須綜合考慮,才能得到合適的脫脂工藝。


           粉末注射成型脫脂工藝

      三、 溶劑脫脂


      溶劑脫脂首先是溶劑分子擴散進入CIM成型坯,然后粘結劑溶解于溶劑中形成粘結劑—溶劑溶體,粘結劑分子在成型坯內通過粘結劑—溶劑溶體擴散至成型坯表面,擴散到成型坯表面的粘結劑分子脫離成型坯進入溶劑溶液中。溶劑脫脂的特點是效率高,脫脂時間短,同時,由于其中聚合物不溶解,脫脂時仍可保持坯體不變形,但它易產生溶脹現象,造成坯體開裂。


      四、 催化脫脂


      催化脫脂首先由德國著名的BASF公司開發的。其原理是利用一種催化劑把有機載體分子分解為較小的可揮發的分子,這些分子比其他脫脂過程中的有機載體分子有較高的蒸汽壓,能迅速地擴散出坯體。催化脫脂工藝所采用的粘結劑體系一般是由聚醛樹脂和起穩定作用的添加劑組成。聚醛基體系由于極性高和陶瓷粉體之間的相容性好,成型坯體強度高。在酸蒸汽的催化作用下,聚醛類的解聚反應一般在110~150℃之間快速進行,反應產物是氣態甲醛單體。此反應溫度低于聚甲醛樹脂的熔點,以防止液相生成。這樣就避免了熱脫脂過程中由于生成液相而導致生坯軟化,或由于重力、內應力或粘性流動影響而產生的變形和缺陷。氣態酸不透過粘結劑,反應只是在氣體和粘結劑的界面上進行。氣體的擴散限制在已形成的多孔外殼上,在生坯內部不會形成壓力。


      五、水基萃取脫脂


      水基萃取脫脂是在萃取脫脂工藝的基礎上,經過改進而發展起來的一種新型的脫脂方法。美國TPT公司已把這種工藝應用于生產(Thermal方法)。此法所用的粘結劑可分為兩部分:一部分是水溶性的,如聚乙二醇(PEG)、聚環氧乙烷(PEO)等;另一部分是不溶于水的,如聚乙烯縮丁醛樹脂等聚醛類樹脂。脫脂也分為兩個階段進行:坯體浸于水,水溶性的粘結劑通過水的瀝取(leaching)作用而被脫除,然后部分不溶于水的粘結劑可通過加熱等方法進行脫除。


     這要求水溶性和不溶的兩部分粘結劑在液態下能完全混溶,且混溶過程快,在不需要很多能量下30分鐘內就可以完成,并形成均勻的異相溶液。坯體在40~60℃的水中脫脂,為控制瀝取速度和水對坯體的影響,水要經過去離子處理或加入一些特殊的添加劑。一般在3小時之內就可把水溶性粘結劑脫完,這時坯體內已形成連續的孔道,為不溶性粘結劑的脫脂提供便利的路徑,一般熱脫除時間為2小時左右。

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