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粉末注射成型技术-脱脂工艺

2016-12-27 16:47   来源:    0

    脱脂是通过加热及其它物理方法将成型体内的有机物排除并产生少量烧结的过程。与配料、成型、烧结及陶瓷部件的后加工过程相比,脱脂是注射成型中最困难和最重要的因素。脱脂过程不正确的工艺方式和参数使产品收缩不一致,导致变形、开裂、应力和夹杂。脱脂对其后烧结也很重要,在脱脂过程中产生的裂纹和变形不能通过烧结来弥补。粘结剂和脱脂是联系在一起的,粘结剂决定脱脂方式。目前的脱脂工艺除了传统的热脱脂、溶剂脱脂外,还有最近几年发展起来的催化脱脂以及水基萃取脱脂,下面民鑫粉末冶金公司带大家一起来了解:


    一、热脱脂


    热脱脂是指将成型坯体加热到一定温度,使粘结剂蒸发或者分解生成气体小分子,气体分子通过扩散或渗透方式传输到成型坯体表面。热脱脂过程十分缓慢,对厚壁产品更是如此,因为脱脂时间与制品厚度平方成正比。为了提高热脱脂效率,根据有机物对微波吸收特性不同,采用微波加热脱脂,大大地缩短了脱脂时间.


     二、 热脱脂工艺影响因素


     对热脱脂工艺产生影响的因素众多:粘结剂特性,粉末的形状和粒度,脱脂升温速度,脱脂分段保温温度的选择,分段保温时间等,须综合考虑,才能得到合适的脱脂工艺。


           粉末注射成型脱脂工艺

      三、 溶剂脱脂


      溶剂脱脂首先是溶剂分子扩散进入CIM成型坯,然后粘结剂溶解于溶剂中形成粘结剂—溶剂溶体,粘结剂分子在成型坯内通过粘结剂—溶剂溶体扩散至成型坯表面,扩散到成型坯表面的粘结剂分子脱离成型坯进入溶剂溶液中。溶剂脱脂的特点是效率高,脱脂时间短,同时,由于其中聚合物不溶解,脱脂时仍可保持坯体不变形,但它易产生溶胀现象,造成坯体开裂。


      四、 催化脱脂


      催化脱脂首先由德国著名的BASF公司开发的。其原理是利用一种催化剂把有机载体分子分解为较小的可挥发的分子,这些分子比其他脱脂过程中的有机载体分子有较高的蒸汽压,能迅速地扩散出坯体。催化脱脂工艺所采用的粘结剂体系一般是由聚醛树脂和起稳定作用的添加剂组成。聚醛基体系由于极性高和陶瓷粉体之间的相容性好,成型坯体强度高。在酸蒸汽的催化作用下,聚醛类的解聚反应一般在110~150℃之间快速进行,反应产物是气态甲醛单体。此反应温度低于聚甲醛树脂的熔点,以防止液相生成。这样就避免了热脱脂过程中由于生成液相而导致生坯软化,或由于重力、内应力或粘性流动影响而产生的变形和缺陷。气态酸不透过粘结剂,反应只是在气体和粘结剂的界面上进行。气体的扩散限制在已形成的多孔外壳上,在生坯内部不会形成压力。


      五、水基萃取脱脂


      水基萃取脱脂是在萃取脱脂工艺的基础上,经过改进而发展起来的一种新型的脱脂方法。美国TPT公司已把这种工艺应用于生产(Thermal方法)。此法所用的粘结剂可分为两部分:一部分是水溶性的,如聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)等;另一部分是不溶于水的,如聚乙烯缩丁醛树脂等聚醛类树脂。脱脂也分为两个阶段进行:坯体浸于水,水溶性的粘结剂通过水的沥取(leaching)作用而被脱除,然后部分不溶于水的粘结剂可通过加热等方法进行脱除。


     这要求水溶性和不溶的两部分粘结剂在液态下能完全混溶,且混溶过程快,在不需要很多能量下30分钟内就可以完成,并形成均匀的异相溶液。坯体在40~60℃的水中脱脂,为控制沥取速度和水对坯体的影响,水要经过去离子处理或加入一些特殊的添加剂。一般在3小时之内就可把水溶性粘结剂脱完,这时坯体内已形成连续的孔道,为不溶性粘结剂的脱脂提供便利的路径,一般热脱除时间为2小时左右。

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