CN103923424A

CN103923424A - 粉末注射成形用的粘结剂

Info

Publication number: CN103923424A
Application number: CN201410143670.9A
Authority: CN
Inventors: 龚阶
Original assignee: CHANGSHU METROLOGICAL MEASURING INSTITUTE
Current assignee: CHANGSHU METROLOGICAL MEASURING INSTITUTE
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2014-07-16

Abstract

一种粉末注射成形用的粘结剂，属于粉末冶金技术领域。其是由以下质量%数的原料构成：萘45-75%；热塑性塑料30-50%；表面活性剂1-6%。优点：由于采用了萘、表面活性剂和热塑性塑料构成粉末注射成形用的粘结剂，因而配方所用原料种类少而简单、对金属和陶瓷粉末均能适用，并且原料廉价易得，以及易于脱除并且具有良好的环保性。

Description

粉末注射成形用的粘结剂

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种粉末注射成形用的粘结剂。

背景技术

粉末注射成形（英文缩写为PIM〈英文全称为：Powder Injection Molding〉）技术具有一次能成形出复杂形状的工件、工件尺寸精度高、无需机械加工并且易于实现高效率自动化生产等长处，因而倍受业界的青睐。它是塑料成型与粉末烧结相结合的成形技术，通过有机粘结剂与金属（陶瓷）粉末均匀混合，通过模具注射成形得到注射成形坯件，注射成形坯件经脱脂、烧结，得到近净成形工件。前述的有机粘结剂起到供金属粉末（冶金粉末）流动性的作用，有机粘结剂大致可分为以下几类：一是水溶性粘结剂；二是石蜡基粘结剂；三是塑基粘结剂。水溶性粘结剂通常用于不易与水反应的冶金粉末，其脱除方法是将注射成形工件在水中浸泡而藉以脱除水溶性组元；石蜡基粘结剂采用石蜡和高聚组合物，通常先由有机溶剂脱除注射件中的石蜡，再通过热分解的方法脱除高聚物组元。石蜡基粘结剂虽然在粉末注射成形工艺中应用较为广泛，但是存在有机溶剂对人体有伤害、注射成形工件的厚度受到限制，因厚度越厚，脱除时间越长而使生产效率受到制约；塑基粘结剂以聚甲醛为主要组元，以聚乙烯或聚丙烯为骨架组元，注射件先通过浓硝酸将聚甲醛脱除，而骨架组元则在后续的加热过程中脱除。塑基粘结剂与水溶性粘结剂和石蜡基粘结剂相比较而言，具有脱除效率高并且适合成形厚度较大的工件。但是塑基粘结剂设备投入大，裂解产物有毒，尤其由于我国对塑基粘结剂缺乏理想的自主知识产权，因而只能高价向国外购入配好的喂料。

在公开的中国专利文献中，可见诸关于粉末注射成形用粘结剂的技术信息，典型的如发明专利授权公告号CN101353561B推荐的“粉末注射成形用催化脱脂型粘结剂及其喂料的制备方法”。由于该专利提及的脱脂型粘结剂属于前述塑基粘结剂范畴，因而存在前述的相应欠缺。又如发明专利申请公布号CN102719080A提供的“粉末注射成形和粉末微注射成形专用粘结剂及其制备方法”，由于该专利申请方案提及的粘结剂即为前述的水溶性粘结剂，因而存在前述的不足，并且对粉末材料具有挑剔性，例如对于铁粉或铁合金粉不能使用，因为水会造成铁粉和铁合金粉末生锈。

针对上述已有技术状况，本申请人作了积极而有益的探索，并且形成了下面将要介绍的技术方案。

发明内容

本发明的任务在于提供一种对粉末材料的适应性强、原料廉价易得并且环保以及易于脱除的粉末注射成形用的粘结剂。

本发明的任务是这样来完成的，一种粉末注射成形用的粘结剂，其是由以下质量%数的原料构成：

萘 45-75%；

热塑性塑料 30-50%；

表面活性剂 1-6%。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的热塑性塑料为聚甲基丙烯酸甲酯。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的表面活性剂为硬脂酸及其酯类衍生物。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的硬脂酸及其酯类衍生物为硬脂酸、硬脂酸丁酯或硬脂酸辛酯。

本发明提供的技术方案由于采用了萘、表面活性剂和热塑性塑料构成粉末注射成形用的粘结剂，因而配方所用原料种类少而简单、对金属和陶瓷粉末均能适用，并且原料廉价易得，以及易于脱除并且具有良好的环保性。

具体实施方式

实施例1：

萘 45%；

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 49%；

硬脂酸丁酯 6%；

实施例2：

萘 69%；

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 30%；

硬脂酸 1%；

实施例3：

萘 60%；

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 36%；

硬脂酸辛酯 4%；

实施例4：

萘 55%；

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 42%；

硬脂酸 3%。

由本发明的实施例1至4得到的粉末注射成形用粘结剂既可用于金属粉末的注射成形，也可用于对陶瓷粉末的注射成形，并且配方中的萘组元的脱除温度低（45-60℃左右），具有节能的效果。

制备例1：

A）混料，将按质量百分数为8%的本发明粉末注射成形用的粘结剂和质量百分数为92%的牌号为不锈钢316L粉末投入混料机中边加热边搅拌，加热温度为100℃，混料机的搅拌速度为600rpm，搅拌时间为30min，出混料机后冷却并粉碎，再转移至螺杆挤出机挤出，挤出次数为两次，即在第一次挤出后再重复挤出一次，使喂料进一步均匀，得到注射成形用的喂料，本制备例中，前述的粉末注射成形用的粘结剂由以下按质量百分数配比的原料构成：萘45-75%、热塑性塑料30-50%和表面活性剂1-6%，由于本制备例为不锈钢316L粉末，因此在投入混料机之前先将其投入盛有丙酮的容器中浸泡3min，使不锈钢316L粉末充分润湿，以体现对不锈钢316L粉末的防氧化处理，由于丙酮会在后续的混料过程中挥发殆尽，因而不会给喂料比例产生影响，此外，作为优选的方案，还可将表面活性剂预先熔化再投入混料机中；

B）注射成形，将由步骤A）得到的注射成形用的喂料引入注射成形机的料斗，由注射成形机注射成形，注射成形的温度控制为110℃，得到注射成形坯件，即得到不锈钢粉末注射成形坯件，并记录此时的单个注射成形坯件的重量（抽取一个或几个称量记录），例如重量为m1；

C）脱除，将由步骤B）得到的注射成形坯件引入烘箱中脱萘，烘箱温度控制为50℃，脱萘时间控制为180min，出烘箱，得到注射成形的并且脱萘的金属工件，并记录金属工件的单件重量，例如重量为m2，根据m2与m1之差确定萘的脱除率，剩余的粘结剂的组元在后续的热脱脂中去除。

制备例2：

A）混料，将按质量百分数为13%的本发明粉末注射成形用的粘结剂和质量百分数为87%的氧化锆陶瓷粉末投入混料机中边加热边搅拌，加热温度为90℃，混料机的搅拌速度为500rpm，搅拌时间为60min，出混料机后冷却并粉碎，再转移至螺杆挤出机挤出，挤出次数为两次，即在第一次挤出后再重复挤出一次，使喂料进一步均匀，得到注射成形用的喂料，本制备例中，前述的粉末注射成形用的粘结剂由以下按质量百分数配比的原料构成：萘45-75%、热塑性塑料30-50%和表面活性剂1-6%，此外，可将表面活性剂预先熔化，再投入混料机中；

B）注射成形，将由步骤A）得到的注射成形用的喂料引入注射成形机的料斗，由注射成形机注射成形，注射成形的温度控制为120℃，得到注射成形坯件，即得到氧化锆陶瓷粉末注射成形坯件，并记录此时的单个注射成形坯件的重量（抽取一个或几个称量记录），例如重量为m1；

C）脱除，将由步骤B）得到的注射成形坯件引入烘箱中脱萘，烘箱温度控制为55℃，脱萘时间控制为300min，出烘箱，得到注射成形的并且脱萘的陶瓷工件，并记录陶瓷工件的单件重量，例如重量为m2，根据m2与m1之差确定萘的脱除率，剩余的粘结剂的组元通过后续的热脱脂去除。

Claims

1. 一种粉末注射成形用的粘结剂，其特征在于其是由以下质量%数的原料构成：

萘 45-75%；

热塑性塑料 30-50%；

表面活性剂 1-6%。

2.根据权利要求1所述的粉末注射成形用的粘结剂，其特征在于所述的热塑性塑料为聚甲基丙烯酸甲酯。

3.根据权利要求1所述的粉末注射成形用的粘结剂，其特征在于所述的表面活性剂为硬脂酸及其酯类衍生物。

4.根据权利要求3所述的粉末注射成形用的粘结剂，其特征在于所述的硬脂酸及其酯类衍生物为硬脂酸、硬脂酸丁酯或硬脂酸辛酯。