CN106493369A - 金属粉末注射成型用粘结剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属粉末注射成型用粘结剂。本发明提供的金属粉末注射成型用粘结剂包括如下重量份：聚甲醛50‑95份、聚丙烯1‑15份、高密度聚乙烯1‑15份、硬脂酸或硬脂酸衍生物1‑10份、多元醇1‑10份。采用本发明配方配制的粘结剂喂料，固体粉末体积装载量可达50‑65％，能有效控制材料的烧结收缩率，对材料的尺寸精度控制范围可以达到0.2‑0.6％，重复使用次数达到10次以上，降低产品废品率，对于冷流道注射成型工艺异常有用，能有效减少原材料的后续处理，降低生产过程成本。

Description

金属粉末注射成型用粘结剂
技术领域
本发明属于金属成型添加剂领域，具体涉及一种金属粉末注射成型用粘结剂。
背景技术
金属粉末注射成型技术(MIM)是成型小微型和异形复杂零部件的特殊近净成型技术。粉末注射成型技术使用的原材料即喂料是由金属或陶瓷粉末和粘结剂配制而成的在一定温度下具有一定流动性和成型型的混合物。在粉末注射成型的喂料组成中，粘结剂的种类和构成直接影响到密炼、成型、脱脂等工艺，从而影响到烧结制品的致密度、微观结构、尺寸精度、力学性能等。因此，粘结剂的配置和添加是粉末注射成型喂料制备的关键核心技术。
粉末注射成型过程中，由于注射系统和进胶系统会留存大量的喂料，使得喂料将被重复使用。而粘结剂在注射成型过程中由于高温和注射压力作用，将会降解和热疲劳，降低喂料的流动性和成型性，使注射成型产品产生流纹、边角缺料、密度分布不均匀、变形严重等缺陷，并减少喂料的重复使用次数，增加生产成本。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种降低粘结剂在注射成型过程中的降解和热疲劳、提高产品质量、增加喂料的重复使用次数、降低生产成本的金属粉末注射成型用粘结剂。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种金属粉末注射成型用粘结剂包括如下重量份：聚甲醛50-95份、聚丙烯1-15份、高密度聚乙烯1-15份、硬脂酸或硬脂酸衍生物1-10份、多元醇1-10份。
硬脂酸及其衍生物作用是润滑作用，减小喂料与模具内表面的摩擦，便于成型和脱膜；聚丙烯、高密度聚乙烯为喂料的骨架组元，提高注射成型生坯的强度。本发明的粘结剂不含有金属元素，经脱脂工艺后，能被完全脱出，不改变烧结制品的成分组元和性能。可以被用于金属、陶瓷、金属和陶瓷复合等球形或不规则形状固体粉末的喂料制备。通过本发明配方制备的粘结剂能够提高固体粉末的装载量，并且残留量少，能使得产品重复利用10次以上，制备的成型产品的废品率大大降低。
配方中各组分的固体粉末状可以在室温下直接搅拌混合均匀，也可以将各组元在熔融状态下通过密炼机搅拌混合均匀，然后根据需要制备出相应粒度大小的颗粒；还可以将各组元在熔融状态下直接与金属粉末通过密炼机搅拌混合均匀，然后根据需要制备出相应粒度大小的颗粒。
进一步优选的，上述金属粉末注射成型用粘结剂包括如下重量份：聚甲醛60-80份、聚丙烯5-10份、高密度聚乙烯5-10份、硬脂酸或硬脂酸衍生物2-8份、多元醇2-8份。
进一步优选的，上述金属粉末注射成型用粘结剂包括如下重量份：聚甲醛70份、聚丙烯8份、高密度聚乙烯8份、硬脂酸或硬脂酸衍生物6份、多元醇6份。
进一步的，上述金属粉末注射成型用粘结剂中所述多元醇为季戊四醇、甘油、三羟甲基乙烷、木糖醇、山梨醇中的一种或几种混合。
现有技术中多采用苯甲酸酯或邻苯二甲醋二丁酯等作为粘结剂添加剂，因其能改善粘结剂与金属粉末的相容效果，改善喂料密炼过程混匀和生坯质量稳定性。而这些添加剂均为非水溶性物质，在生产过程中及后处理处置费用高、环境友好性较差，并且制备和处理设备对于例如水雾化金属粉末等含水工艺较难有机结合。本发明所添加的多元醇均属水溶性物质，并且在与其它组分配伍时使得体系流动性能更佳，脱粘步骤更容易，从而使得产品的废品率大大降低，产品重复利用次数增加。更进一步优选的，所述多元醇为三羟甲基乙烷、木糖醇、山梨醇中的一种或几种混合。采用此优选配方及配比可以使得制得的粘结剂在使用时喂料的重复使用次数提高、产品废品率进一步降低。
进一步的，上述金属粉末注射成型用粘结剂中所述硬脂酸衍生物为硬脂酸金属盐、硬脂酸稀土盐、硬脂酸苯甲酰甲烷、硬脂酸季四戊醇酯中的一种或几种混合。
采用本发明配方配制的粘结剂喂料，固体粉末体积装载量可达50-65％，能有效控制材料的烧结收缩率，对材料的尺寸精度控制范围可以达到0.2-0.6％，重复使用次数达到10次以上，降低产品废品率，对于冷流道注射成型工艺异常有用，冷流道注射成型工艺即MIM的一种，指注射成型时喂料从注射口到模具型腔之间的流道的温度低于喂料熔点，但是一般高于室温。本发明能有效减少原材料的后续处理，降低生产过程成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。所述实施例仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例一
室温下，将聚甲醛50kg、聚丙烯8kg、高密度聚乙烯8kg、硬脂酸苯甲酰甲烷6kg、三羟甲基乙烷6kg搅拌混合均匀即得产品。
实施例二
室温下，将聚甲醛92kg、聚丙烯2kg、高密度聚乙烯15kg、硬脂酸1kg、甘油10kg搅拌混合均匀即得产品。
实施例三
室温下，将聚甲醛60kg、聚丙烯5kg、高密度聚乙烯10kg、硬脂酸季四戊醇酯8kg、木糖醇2kg搅拌混合均匀即得产品。
实施例三
室温下，将聚甲醛80kg、聚丙烯8kg、高密度聚乙烯5kg、硬脂酸钠5kg、山梨醇8kg搅拌混合均匀即得产品。
将实施例一至实施例四所配制的粘结剂与固体金属粉末混合进行注射成型，固体金属粉末的体积装载量为60-65％，成型的密炼时间为20-60分钟，密炼温度和注射温度为100-200℃，脱粘工艺采用硝酸催化脱脂和热脱脂结合的工艺，能有效控制材料的烧结收缩率，对材料的尺寸精度控制范围为0.2-0.6％，固体金属粉末的重复使用次数为10-15次，与普通的粘结剂相比降低产品废品率15-23％。

Claims (5)

1.一种金属粉末注射成型用粘结剂，其特征在于：包括如下重量份组份：聚甲醛50-95份、聚丙烯1-15份、高密度聚乙烯1-15份、硬脂酸或硬脂酸衍生物1-10份、多元醇1-10份。
2.根据权利要求1所述的金属粉末注射成型用粘结剂，其特征在于：包括如下重量份组份：聚甲醛60-80份、聚丙烯5-10份、高密度聚乙烯5-10份、硬脂酸或硬脂酸衍生物2-8份、多元醇2-8份。
3.根据权利要求1所述的金属粉末注射成型用粘结剂，其特征在于：包括如下重量份组份：聚甲醛70份、聚丙烯8份、高密度聚乙烯8份、硬脂酸或硬脂酸衍生物6份、多元醇6份。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的金属粉末注射成型用粘结剂，其特征在于：所述多元醇为季戊四醇、甘油、三羟甲基乙烷、木糖醇、山梨醇中的一种或几种混合。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的金属粉末注射成型用粘结剂，其特征在于：所述硬脂酸衍生物为硬脂酸金属盐、硬脂酸稀土盐、硬脂酸苯甲酰甲烷、硬脂酸季四戊醇酯中的一种或几种混合。
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