CN112276095A - 一种金属注射成形催化脱脂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属注射成形催化脱脂方法，涉及金属注射成形催化脱脂方法领域，为解决现有的催化脱脂方法普遍采用硝酸作为催化剂，氮氧化物与碳氢化物共存于空气中时，经紫外线照射发生化学反应，产生一种光学烟雾，污染环境，当硝酸与可燃物混合易发生爆炸，存在安全隐患，且脱脂质量不佳的现象。包括如下步骤：步骤一：金属注射成形坯表面去油污，去除金属表面油污，为金属的催化脱脂做准备，步骤二：加热烘干，既能够对乳化除油后的金属注射成形坯进行快速烘干，也能够对金属注射成形坯进行预加热，避免在随后的催化脱脂过程中草酸冷凝在金属注射成形坏的坯料上。
Description
技术领域
本发明涉及金属注射成形催化脱脂方法领域，具体为一种金属注射成形催化脱脂方法。
背景技术
金属注射成形技术被誉为二十一世纪最具竞争力的零件近净成形技术，由金属粉末和有机粘结剂在一定温度下混炼成均匀的喂料，喂料再经过注塑机注射到具有产品形状的模具型腔，得到毛坯，毛坯经过脱脂、烧结得到产品。脱脂的目的是把添加的有机粘结剂脱除，催化脱脂是一种新型快速脱脂工艺，该工艺的主要特点是采用聚甲醛作为主粘接剂并在酸性气体气氛中快速催化分解，它综合了热脱脂和溶剂脱脂的优点，克服了传统脱脂方式时间长、缺陷多、能耗高污染环境等缺点，拥有脱脂速率快、脱脂温度低等脱脂缺陷少、能实现连续脱脂等优点，因此，催化脱脂是目前脱脂工艺中的首选。
现有的催化脱脂方法普遍采用硝酸作为催化剂，氮氧化物与碳氢化物共存于空气中时，经紫外线照射发生化学反应，产生一种光学烟雾，污染环境，当硝酸与可燃物混合易发生爆炸，存在安全隐患，且脱脂质量不佳；因此市场急需研制一种金属注射成形催化脱脂方法来帮助人们解决现有的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属注射成形催化脱脂方法，以解决上述背景技术中提出的现有的催化脱脂方法普遍采用硝酸作为催化剂，氮氧化物与碳氢化物共存于空气中时，经紫外线照射发生化学反应，产生一种光学烟雾，污染环境，当硝酸与可燃物混合易发生爆炸，存在安全隐患，且脱脂质量不佳的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属注射成形催化脱脂方法，包括如下步骤：
步骤一：金属注射成形坯表面去油污，去除金属表面油污，为金属的催化脱脂做准备；
步骤二：加热烘干，对乳化除油后的金属注射成形坯快速烘干，并对金属注射成形坯预加热；
步骤三：催化脱脂和热脱脂，先采用草酸催化对金属注射成形坯进行第一次脱脂，除去粘结剂中的一部分可溶性组元，使得金属注射成形坯内部连通孔道打开，然后再进行热脱脂，对金属注射成形坯进行加热实现第二次脱脂，脱除剩余的组元；
步骤四：清洁水洗，使用亚硝酸钠与水的混合溶液对金属注射成形坯进行清洗；
步骤五：烧结炉烧结，通过烧结温度的不断升高，去除金属注射成形坯晶粒间的空隙；
步骤六：出炉，将金属注射成形坯从烧结炉内部取出，即可完成对金属注射成形坯的催化脱脂。
优选的，所述步骤一中，将金属注射成形坯浸入乳化剂中或者选用刷洗和喷淋的方式对金属注射成形坯进行清洗实现去油污，乳化去油污在室温进行。
优选的，所述步骤二中，将金属注射成形坯放在脱脂前的第一个加热区，并将金属注射成形坯加热至八十六摄氏度。
优选的，所述步骤三中，将金属注射成形坯移动进入脱脂炉内部的催化脱脂区，先将草酸溶入高纯度乙醇中，形成草酸溶剂，通过计量泵定量抽取制备完成后的草酸溶剂，并将草酸溶剂注入脱脂炉的蒸发皿中，通过蒸发皿的加热装置将草酸溶剂在蒸发皿中蒸发气化，形成草酸气氛，金属注射成形坯在草酸气氛下加热，加热温度为一百四十摄氏度，将聚醛树脂分解为甲醛，把剩余的粘结剂脱除。
优选的，所述步骤四中，水洗槽内部有防锈水，防锈水为亚硝酸钠与水的混合溶液，将金属注射成形坯置于水洗槽中，对金属注射成形坯进行浸洗，并保证金属注射成形坯不要露出水面，脱脂后，金属注射成形坯的表面失去了保护膜，金属注射成形坯的表面直接暴露在空气中，防锈水中的亚硝酸钠在金属注射成形坯的表面生成钝化膜。
优选的，所述步骤五中，将金属注射成形坯移至烧结炉中，持续加热烧结温度至一千九百摄氏度，烧结时间为一百二十分钟，并保温一百二十分钟，在保温状态下，一定保证循环水的正常循环，伴随着烧结温度的升高，金属注射成形坯的空隙不断的消失，晶粒不断的长大，在烧结温度到达至一千九百摄氏度时，晶粒间的空隙已经基本消失。
优选的，所述步骤六中，保温时间到后，关闭烧结炉的加热开关，关闭高真空阀，开端降温，在温度降低至二百摄氏度时关掉机械泵，关闭一切阀门，在常温下释放压力，冲入空气，将金属注射成形坯取出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该发明使用草酸作为催化剂，草酸具有还原性特性，草酸与甲醛气体不发生反应，大大降低了催化剂催化脱脂时爆炸的风险，草酸遍布于自然界，通常以草酸盐的形式存在，草酸在明火的情况下会分解生成二氧化碳和水，无酸雨的生成，不会对大气以及水体造成污染，有效地保护了环境，草酸对金属的腐蚀性非常小，适合纯铜、黄铜、钴、钛等活泼金属的催化脱脂；
2、该发明先采用草酸催化对金属注射成形坯进行第一次脱脂，除去粘结剂中的一部分可溶性组元，使得金属注射成形坯内部连通孔道打开，待金属注射成形坯块内部打开连通孔道后，再进行热脱脂，对金属注射成形坯进行加热实现第二次脱脂，脱除剩余的组元，把脱脂时间降到几个小时，这样不仅能够减少脱脂工艺所需的时间，提高脱脂效率，而且还有利于得到没有缺陷的金属注射成形坯，提高对金属注射成形坯的脱脂质量；
3、该发明通过在催化脱脂前对金属注射成形坯进行去油污以及去油完成后的干燥处理，提高金属注射成形坯的表面洁净度，加热一方面能够对乳化除油后的金属注射成形坯进行快速烘干，另一方面，加热后的金属注射成形坯能够避免在随后的催化脱脂过程中草酸冷凝在金属注射成形坏的坯料上，提高催化脱脂质量，在催化脱脂结束后，对脱脂后的金属注射成形坯进行水洗清洁，由于防锈水为亚硝酸钠与水的混合溶液，防锈水中的亚硝酸钠可在金属注射成形坯的表面生成钝化膜，钝化膜会对金属注射成形坯的表面进行保护，可以防止金属注射成形坯表面的锈蚀，避免脱脂后失去表面保护膜的金属注射成形坯表面直接暴露在空气中，从而避免锈蚀，进一步提高了对金属注射成形坯的催化脱脂质量。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明提供的一种实施例：一种金属注射成形催化脱脂方法，包括如下步骤：
步骤一：金属注射成形坯表面去油污，去除金属表面油污，为金属的催化脱脂做准备，提高催化脱脂质量；
步骤二：加热烘干，既能够对乳化除油后的金属注射成形坯进行快速烘干，也能够对金属注射成形坯进行预加热，避免在随后的催化脱脂过程中草酸冷凝在金属注射成形坏的坯料上，提高催化脱脂质量；
步骤三：催化脱脂和热脱脂，先采用草酸催化对金属注射成形坯进行第一次脱脂，除去粘结剂中的一部分可溶性组元，使得金属注射成形坯内部连通孔道打开，然后再进行热脱脂，对金属注射成形坯进行加热实现第二次脱脂，脱除剩余的组元，把脱脂时间降到几个小时，一方面减少脱脂工艺所需的时间，提高脱脂效率，另一方面还有利于得到没有缺陷的金属注射成形坯，提高对金属注射成形坯的脱脂质量；
步骤四：清洁水洗，使用亚硝酸钠与水的混合溶液对金属注射成形坯进行清洗，避免脱脂后失去表面保护膜的金属注射成形坯表面直接暴露在空气中，从而避免锈蚀，进一步提高了对金属注射成形坯的催化脱脂质量；
步骤五：烧结炉烧结，通过烧结温度的不断升高，去除金属注射成形坯晶粒间的空隙；
步骤六：出炉，将金属注射成形坯从烧结炉内部取出，即可完成对金属注射成形坯的催化脱脂。
进一步，步骤一中，可将金属注射成形坯浸入乳化剂中实现去油污，也可选用刷洗和喷淋的方式对其进行清洗实现去油污，降低金属注射成形坯外部油脂的表面能力，使油脂生产小油滴脱离金属表面而除去，乳化去油污能在室温进行，温度对其清理效果影响不大，对金属表面油污的清理比碱液清理的效率高，它可使油脂在乳化剂离子溶剂中被溶解清除，且乳化清理无毒，不燃烧。
进一步，步骤二中，将金属注射成形坯放在脱脂前的第一个加热区，并将金属注射成形坯加热至八十六摄氏度，加热一方面能够对乳化除油后的金属注射成形坯进行快速烘干，另一方面，加热后的金属注射成形坯能够避免在随后的催化脱脂过程中草酸冷凝在金属注射成形坏的坯料上，提高催化脱脂质量。
进一步，步骤三中，将金属注射成形坯移动进入脱脂炉内部的催化脱脂区，先将草酸溶入高纯度乙醇中，形成草酸溶剂，通过计量泵定量抽取制备完成后的草酸溶剂，并将草酸溶剂注入脱脂炉的蒸发皿中，通过蒸发皿的加热装置将草酸溶剂在蒸发皿中蒸发气化，形成草酸气氛，金属注射成形坯在草酸气氛下加热，加热温度为一百四十摄氏度，将聚醛树脂分解为甲醛，把剩余的粘结剂脱除。
进一步，步骤四中，水洗槽内部有防锈水，防锈水为亚硝酸钠与水的混合溶液，将金属注射成形坯置于水洗槽中，对金属注射成形坯进行浸洗，并保证金属注射成形坯不要露出水面，脱脂后，金属注射成形坯的表面失去了保护膜，金属注射成形坯的表面直接暴露在空气中，金属注射成形坯容易很快产生锈蚀，而防锈水中的亚硝酸钠，则可在金属注射成形坯的表面生成钝化膜，钝化膜会对金属注射成形坯的表面进行保护，可以防止金属注射成形坯表面的锈蚀。
进一步，步骤五中，将金属注射成形坯移至烧结炉中，持续加热烧结温度至一千九百摄氏度，烧结时间为一百二十分钟，并保温一百二十分钟，在保温状态下，一定保证循环水的正常循环，伴随着烧结温度的升高，金属注射成形坯的空隙不断的消失，晶粒不断的长大，在烧结温度到达至一千九百摄氏度时，晶粒间的空隙已经基本消失。
进一步，步骤六中，保温时间到后，关闭烧结炉的加热开关，关闭高真空阀，开端降温，在温度降低至二百摄氏度时关掉机械泵，关闭一切阀门，在常温下释放压力，冲入空气，将金属注射成形坯取出即可。
工作原理：先将金属注射成形坯浸入乳化剂中实现去油污，也可选用刷洗和喷淋的方式对其进行清洗实现去油污，降低金属注射成形坯外部油脂的表面能力，使油脂生产小油滴脱离金属表面而除去，乳化去油污能在室温进行，温度对其清理效果影响不大，对金属表面油污的清理比碱液清理的效率高，它可使油脂在乳化剂离子溶剂中被溶解清除，且乳化清理无毒，不燃烧，保证金属注射成形坯的表面洁净度，然后对金属注射成形坯进行预加热以及烘干，将金属注射成形坯放在脱脂前的第一个加热区，并将金属注射成形坯加热至八十六摄氏度，一方面能够对乳化除油后的金属注射成形坯进行快速烘干，另一方面，加热后的金属注射成形坯能够避免在随后的催化脱脂过程中草酸冷凝在金属注射成形坏的坯料上，加热完成后进行对金属注射成形坯的催化脱脂和热脱脂，将金属注射成形坯移动进入脱脂炉内部的催化脱脂区，先将草酸溶入高纯度乙醇中，形成草酸溶剂，草酸作为催化剂，草酸具有还原性特性，草酸与甲醛气体不发生反应，大大降低了催化剂催化脱脂时爆炸的风险，草酸遍布于自然界，通常以草酸盐的形式存在，草酸在明火的情况下会分解生成二氧化碳和水，无酸雨的生成，不会对大气以及水体造成污染，有效地保护了环境，草酸对金属的腐蚀性非常小，适合纯铜、黄铜、钴、钛等活泼金属的催化脱脂，通过计量泵定量抽取制备完成后的草酸溶剂，并将草酸溶剂注入脱脂炉的蒸发皿中，通过蒸发皿的加热装置将草酸溶剂在蒸发皿中蒸发气化，形成草酸气氛，金属注射成形坯在草酸气氛下加热，加热温度为一百四十摄氏度，将聚醛树脂分解为甲醛，把剩余的粘结剂脱除，采用草酸催化对金属注射成形坯进行第一次脱脂，主要的粘接剂被快速分解脱除，除去粘结剂中的一部分可溶性组元，使得金属注射成形坯内部连通孔道打开，待金属注射成形坯块内部打开连通孔道后，再进行热脱脂，对金属注射成形坯进行加热实现第二次脱脂，脱除剩余的组元，把脱脂时间降到几个小时，这样不仅能够减少脱脂工艺所需的时间，提高脱脂效率，而且还有利于得到没有缺陷的金属注射成形坯，提高对金属注射成形坯的脱脂质量，脱脂完成后，对金属注射成形坯进行水洗，水洗槽内部有防锈水，防锈水为亚硝酸钠与水的混合溶液，将金属注射成形坯置于水洗槽中，对金属注射成形坯进行浸洗，并保证金属注射成形坯不要露出水面，脱脂后，金属注射成形坯的表面失去了保护膜，金属注射成形坯的表面直接暴露在空气中，金属注射成形坯容易很快产生锈蚀，而防锈水中的亚硝酸钠，则可在金属注射成形坯的表面生成钝化膜，钝化膜会对金属注射成形坯的表面进行保护，可以防止金属注射成形坯表面的锈蚀，水洗完成后对金属注射成形坯进行烧结，将金属注射成形坯移至烧结炉中，持续加热烧结温度至一千九百摄氏度，对金属注射成形坯的烧结时间为一百二十分钟，并保温一百二十分钟，在保温状态下，一定保证循环水的正常循环，伴随着烧结温度的升高，金属注射成形坯的空隙不断的消失，晶粒不断的长大，在烧结温度到达至一千九百摄氏度时，晶粒间的空隙已经基本消失，保温时间到后，关闭烧结炉的加热开关，关闭高真空阀，开端降温，在温度降低至二百摄氏度时关掉机械泵，关闭一切阀门，在常温下释放压力，冲入空气，最后将金属注射成形坯取出即可。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (7)
1.一种金属注射成形催化脱脂方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：金属注射成形坯表面去油污，去除金属表面油污，为金属的催化脱脂做准备；
步骤二：加热烘干，对乳化除油后的金属注射成形坯快速烘干，并对金属注射成形坯预加热；
步骤三：催化脱脂和热脱脂，先采用草酸催化对金属注射成形坯进行第一次脱脂，除去粘结剂中的一部分可溶性组元，使得金属注射成形坯内部连通孔道打开，然后再进行热脱脂，对金属注射成形坯进行加热实现第二次脱脂，脱除剩余的组元；
步骤四：清洁水洗，使用亚硝酸钠与水的混合溶液对金属注射成形坯进行清洗；
步骤五：烧结炉烧结，通过烧结温度的不断升高，去除金属注射成形坯晶粒间的空隙；
步骤六：出炉，将金属注射成形坯从烧结炉内部取出，即可完成对金属注射成形坯的催化脱脂。
2.根据权利要求1所述的一种金属注射成形催化脱脂方法，其特征在于：所述步骤一中，将金属注射成形坯浸入乳化剂中或者选用刷洗和喷淋的方式对金属注射成形坯进行清洗实现去油污，乳化去油污在室温进行。
3.根据权利要求1所述的一种金属注射成形催化脱脂方法，其特征在于：所述步骤二中，将金属注射成形坯放在脱脂前的第一个加热区，并将金属注射成形坯加热至八十六摄氏度。
4.根据权利要求1所述的一种金属注射成形催化脱脂方法，其特征在于：所述步骤三中，将金属注射成形坯移动进入脱脂炉内部的催化脱脂区，先将草酸溶入高纯度乙醇中，形成草酸溶剂，通过计量泵定量抽取制备完成后的草酸溶剂，并将草酸溶剂注入脱脂炉的蒸发皿中，通过蒸发皿的加热装置将草酸溶剂在蒸发皿中蒸发气化，形成草酸气氛，金属注射成形坯在草酸气氛下加热，加热温度为一百四十摄氏度，将聚醛树脂分解为甲醛，把剩余的粘结剂脱除。
5.根据权利要求1所述的一种金属注射成形催化脱脂方法，其特征在于：所述步骤四中，水洗槽内部有防锈水，防锈水为亚硝酸钠与水的混合溶液，将金属注射成形坯置于水洗槽中，对金属注射成形坯进行浸洗，并保证金属注射成形坯不要露出水面，脱脂后，金属注射成形坯的表面失去了保护膜，金属注射成形坯的表面直接暴露在空气中，防锈水中的亚硝酸钠在金属注射成形坯的表面生成钝化膜。
6.根据权利要求1所述的一种金属注射成形催化脱脂方法，其特征在于：所述步骤五中，将金属注射成形坯移至烧结炉中，持续加热烧结温度至一千九百摄氏度，烧结时间为一百二十分钟，并保温一百二十分钟，在保温状态下，一定保证循环水的正常循环，伴随着烧结温度的升高，金属注射成形坯的空隙不断的消失，晶粒不断的长大，在烧结温度到达至一千九百摄氏度时，晶粒间的空隙已经基本消失。
7.根据权利要求1所述的一种金属注射成形催化脱脂方法，其特征在于：所述步骤六中，保温时间到后，关闭烧结炉的加热开关，关闭高真空阀，开端降温，在温度降低至二百摄氏度时关掉机械泵，关闭一切阀门，在常温下释放压力，冲入空气，将金属注射成形坯取出。
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