CN106349993A - 一种金属粉末注射成形用粘结剂 - Google Patents

Abstract

一种金属粉末注射成形用粘结剂，其特征在于：包括以下重量份的组分：10~30份聚乙烯醇缩丁醛、2~5份聚甲基丙烯酸甲酯、65~90份聚乙二醇、0.5~1非离子型聚丙烯酰胺、1~2聚丙烯酸钠、0.05~0.1聚酰亚胺、0.1~1油酸。本发明的粘结剂在注射成形时物料流动性好，压坯缺陷少，强度高，且易于脱除，无有害分解、残留物，可满足金属、陶瓷粉末注射成形的工艺和技术要求，经济效益十分显著。

Description

一种金属粉末注射成形用粘结剂

技术领域

本发明涉及一种金属粉末注射成形用粘结剂及其应用，该粘结剂可用于辅助金属粉末、陶瓷粉末的注射成形，使坯体保持特定形状并具有一定强度。

背景技术

金属粉末注射成型技术是20世纪80年代形成的一门新兴成型技术，可大批量的生产形状复杂、精度高的微型金属零件，能够大大降低复杂微型金属零件的制造成本，并在汽车、医疗器械、电动工具、电子电器等行业得到广泛应用。金属粉末注射成型的核心技术是粘结剂的制备，它直接影响物料的混合、注射成型效率和最终产品的性能。蜡基粘结剂是金属粉末注射成型技术早期应用较广的粘结剂。但该粘结剂中的石蜡必须采用己烷或庚烷等有机溶剂萃取，有机溶剂有毒且会导致环境问题。近年来，市场上主要使用催化脱脂型粘结剂，该粘结剂的主要成分是聚甲醛，其脱脂需要以硝酸为催化剂对聚甲醛进行催化降解，硝酸及催化产物易对人体造成伤害且极易污染环境。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种新型的金属粉末注射成形用粘结剂，旨在减少环境污染，减少压坯缺陷，提高成形剂脱除效率。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种金属粉末注射成形用粘结剂，包括以下重量份的组分：

聚乙烯醇缩丁醛 10~30份，

聚甲基丙烯酸甲酯 2~5份，

聚乙二醇 65~90份，

非离子型聚丙烯酰胺 0.5~1份，

聚丙烯酸钠 1~2份，

聚酰亚胺 0.05~0.1份，

油酸 0.1~1份，

其中，所述聚乙烯醇缩丁醛的分子量为30000~45000；所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为10000~200000；所述聚乙二醇的分子量为600~15000；所述非离子型聚丙烯酰胺的分子量为8×10⁶~1×10⁷；所述聚酰亚胺的分子量为20000~30000，聚酰亚胺为粉末状，其粒径为0.5~5微米。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1. 上述方案中，所述金属粉末注射成形用粘结剂还包括抗氧剂，抗氧剂为吩噻嗪，其重量份为0.01~0.05份，吩噻嗪的作用是为了防止聚乙二醇在粉末注射成形加热过程中的氧化。

本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

1、本发明的粘结剂组分中加入的聚乙烯醇缩丁醛在金属粉末注射成形后可在坯体中形成骨架，加入微量的聚酰亚胺能够进一步为金属粉末在注射成形后的坯体提供支撑力，形成稳定的坯体结构；聚甲基丙烯酸甲酯与金属和陶瓷粉末有良好的粘结力，使坯体具有较高的强度，可很好的保持压坯形状。

2、本发明的粘结剂组分中加入的聚乙二醇与油酸对粉末具有良好的润滑性，可有效的减少金属粉料注射过程中金属粉料中的内摩擦和粉料与注射成形机和模具间的外摩擦，减少动力损失，提高粉料的流变性；

3、本发明的粘结剂组分中加入的非离子型聚丙烯酰胺既能为金属粉末提供一定的粘结力，又能有效地降低金属粉料注射过程中相互之间的摩擦阻力；而加入的聚丙烯酸钠对整个粘结剂起到一定的分散作用，同时在金属粉末注射成形过程中还能使粘结剂稳定地、均匀地分散至金属粉末上。

4、该方案操作简便、易实施，在注射成形粉料中加入占金属粉料重量的1~12%的本发明的新型粘结剂，在注射成形时物料流动性好，压坯缺陷少，强度高，且易于脱除，无有害分解、残留物，可满足金属、陶瓷粉末注射成形的工艺和技术要求，经济效益十分显著。

5、本发明的粘结剂不同于传统石蜡基粘结剂，为水溶性粘结剂。由于所添加组分大多为水溶性的，因此，在粉末注射成形后毛坯可采用水溶解法将粘结剂脱除，与传统石蜡基粘结剂用有机溶剂催化脱除法比，这是一种快速、廉价、无污染的脱除方法。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1~3：一种金属粉末注射成形用粘结剂

实施例1~3的制备方法：根据表1的配方将聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇、非离子型聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚酰亚胺、油酸以及吩噻嗪按照各自的重量份数称好后，在搅拌条件下将上述原料加入装有水的桶中搅拌至混合均匀，制得所述金属粉末注射成形用粘结剂。

上述金属粉末注射成形用粘结剂由以下重量份的组分组成，如表1所示：

表1

其中，所述聚乙烯醇缩丁醛的分子量为35000；所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为15000；所述聚乙二醇的分子量为10000；所述非离子型聚丙烯酰胺的分子量为8×10⁶；所述聚酰亚胺的分子量为25000，聚酰亚胺为粉末状，其粒径为0.5~5微米。

采用14.5μm 316L不锈钢粉，在真空混炼机中加入占不锈钢粉重量8%的实施例1的粘结剂进行混炼。采用该新型成形剂得到的注射成形制品坯体表面光滑，强度高，坯体在水溶液中将粘结剂浸出，并在200~600℃分段加热，该残留粘结剂逐步可控分解并均匀缓慢地排出分解产生的气体，无热分解残留物。成形剂脱除后的坯体在真空烧结炉中于1400℃温度下烧结，得到尺寸收缩均匀的制品。

应用对比例：

除了粘结剂类型不同之外，对比例的316L不锈钢粉中加入市面上常见的石腊基粘结剂，其它条件与实施例1完全相同，制得制品以作对比。

经检测，实施例一和对比例所得的316L不锈钢各自性能指标如表2所示。

表2

从表2所列的数据可以看出，采用本发明技术方案后，注射成形制品拉伸强度和断裂伸长率均有不同程度的提升，制品的密度也有提高，制品维氏硬度计比石蜡基制品要高。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种金属粉末注射成形用粘结剂，其特征在于：包括以下重量份的组分：

聚乙烯醇缩丁醛 10~30份，

聚甲基丙烯酸甲酯 2~5份，

聚乙二醇 65~90份，

非离子型聚丙烯酰胺 0.5~1份，

聚丙烯酸钠 1~2份，

聚酰亚胺 0.05~0.1份，

油酸 0.1~1份，

其中，所述聚乙烯醇缩丁醛的分子量为30000~45000；所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为10000~200000；所述聚乙二醇的分子量为600~15000；所述非离子型聚丙烯酰胺的分子量为8×10⁶~1×10⁷；所述聚酰亚胺的分子量为20000~30000，聚酰亚胺为粉末状，其粒径为0.5~5微米。

2.根据权利要求1所述的一种金属粉末注射成形用粘结剂，其特征在于：该金属粉末注射成形用粘结剂还包括抗氧剂，抗氧剂为吩噻嗪，其重量份为0.01~0.05份。