CN1900019A - 一种混合脱脂炉及其混合脱脂工艺 - Google Patents

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Abstract

一种混合脱脂炉，它设有一个炉体，炉体的侧壁设有加热装置，在炉体下部设有通过泵与溶剂储存设备相接的溶剂入口，与溶剂入口相对应的设有溶剂出口，炉体下部还设有保护气体入口，相应的在炉体上部设有排气口，在炉体上部还设有与溶剂蒸馏设备相接的溶剂蒸汽入口，在炉体内的上部装有使炉内的气体均匀的风扇，在炉体内的上部还装有雾化器，雾化器通过泵与设在炉体外的用于催化脱脂的储酸设备相接。本发明可以满足多种脱脂要求，包括单一的溶剂脱脂、蒸汽脱脂、冷凝蒸汽脱脂、催化脱脂、虹吸脱脂，还可以根据工艺要求，同时进行几种工艺脱脂，以实现粘结剂的快速脱除。混合脱脂工艺脱除速率快，产生的缺陷少，脱脂过程中无零件搬运。

Description

一种混合脱脂炉及其混合脱脂工艺
                       技术领域
本发明涉及一种粉末注射成形零件用于脱脂的设备，特别是用于这种零件的混合脱脂炉。本发明还涉及应用该炉的一种混合脱脂工艺。
                背景技术
粉末注射成形(Powder Injection Molding简称PIM，包括陶瓷粉末注射成形和金属粉末注射成形)是近年来迅速发展起来的复杂零件近净成形技术，是由传统粉末冶金与注塑成形技术相结合的一种新技术。其主要工艺流程为金属粉末与粘结剂的混炼、制粒、注射成形、脱脂和烧结。粘结剂的脱除在生产周期中占用了大量的时间，从PIM技术发展以来，先后形成了热脱脂、溶剂脱脂、催化脱脂、虹吸脱脂、冷凝蒸汽脱脂和超临界流体萃取脱脂等方法。各种脱脂方法的特点见下表。
  脱脂方法   定义   优点   缺点
热脱脂   将PIM成形坯加热到一定温度，使粘结剂蒸发或者热分解生成气体小分子，气体小分子通过扩散或渗透方式传输到成形坯表面。然后粘结剂分解气体脱离成形坯表面进入外部气氛   工艺简单、成本低、投资少、无环境污染   脱脂速度慢、易产生缺陷、只适合于小件
溶剂脱脂   溶剂分子扩散进入PIM成形坯，粘结剂溶解于溶剂，粘结剂分子在成形坯内通过粘结剂-溶剂溶体扩散至成形坯表面进入溶剂溶液中   脱脂速度增加、脱脂时间缩短   工艺复杂、对环境和人体有害、存在变形
  利用某些在特定气氛下可以发生快速降   脱脂速度   需要专门
催化脱脂   解的聚合物作为主要粘结剂，使注射生坯在相应的气氛中发生脱脂，其中的主要粘结剂被快速分解脱除，而对催化气氛不敏感的辅助粘结剂仍存留在生坯体中起到支撑的作用   快、无变形、可生产较厚的零件   设备、分解气体有毒、存在酸处理问题
虹吸脱脂   将PIM成形坯放置于一多孔基板或多孔粉坯上，将成形坯加热到使粘结剂的粘度足够低，而能发生毛细流动的程度。粘结剂将在毛细力的作用下被吸出成形坯并且流入吸料中 脱脂时间短   有变形、虹吸粉污染样品
为了快速脱除生坯中的粘结剂，采用(溶剂，催化，虹吸)+热脱脂两步脱脂工艺。这可以极大的缩短脱脂时间。粘结剂及其脱除是PIM的关键技术，热脱脂炉可实现脱脂和烧结的连续化，其缺点是脱脂时间长、温度难以精确实现；经溶剂脱脂炉脱脂的坯件变形小、成品率高，其缺点是脱脂槽利用率不高；催化脱脂炉可实现脱脂烧结的连续化，脱脂速度快，但它只适用于特殊的喂料和粘结剂。
                      发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种可以满足多种脱脂要求的混合脱脂炉。
本发明另一要解决的技术问题是提出了一种脱脂速度快、脱脂过程中无零件搬运的混合脱脂工艺。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种混合脱脂炉，其特点是：它设有一个炉体，炉体的侧壁设有加热装置，在炉体下部设有通过泵与溶剂储存设备相接的溶剂入口，与溶剂入口相对应的设有溶剂出口，炉体下部还设有保护气体入口，相应的在炉体上部设有排气口，在炉体上部还设有与溶剂蒸馏设备相接的溶剂蒸汽入口，在炉体内的上部装有使炉内的气体均匀的风扇，在炉体内的上部还装有雾化器，雾化器通过泵与设在炉体外的用于催化脱脂的储酸设备相接。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，溶剂出口外连接有提取分离设备。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在炉腔内设有毛坯支架，毛坯支架由具有虹吸作用的虹吸料或者多孔基板制成。
本发明另一要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种混合脱脂工艺，其特点是：
(1)将毛坯放于虹吸料制成的支架上，使炉内温度70℃-160℃，保温30-120min，对毛坯进行虹吸脱脂，虹吸脱脂时间太长容易引起毛坯变形。
(2)炉子停止加热，打开风扇，将溶剂蒸汽通入炉中，对毛坯进行冷凝蒸汽脱脂，脱脂时间为1-2h。此时，经过虹吸脱脂的毛坯已经脱除了部分的石蜡，在毛坯的表面已经形成一些细小的孔道，热的溶剂蒸汽在毛坯的表面冷凝，向内部渗透，使孔道向内部深入。
(3)冷凝蒸汽脱脂后，关闭风扇，停止通溶剂蒸汽，改为向炉中通溶剂，进行溶剂脱脂，脱脂时间为1-2h。溶剂的温度由粘结剂在该溶剂中的溶解度而定，取溶解度最大时的温度，打开溶剂出口阀。
(4)溶剂脱脂后，低熔组元基本脱除，停止通溶剂，将炉内溶剂排出。
(5)将毛坯取出，放入通风干燥炉中干燥1-2h，进行后续热脱脂和烧结。
混合脱脂工艺适用于目前广泛使用的石蜡、油基-热塑性粘结剂。
本发明在溶剂脱脂工艺中，要保持溶剂更新，保持溶剂入口的溶剂通入量，同时打开溶剂出口阀。
本发明与现有技术相比，原有的脱脂设备只能满足单一的脱脂要求，而单一脱脂由于脱脂时间长，影响产品成形周期，使用受到限制。PIM粘结剂的脱除方法视其组成确定，选择合适的脱脂工艺是提高生产率、提高产品质量的有效保证。
本发明可以满足多种脱脂要求，包括单一的溶剂脱脂、蒸汽脱脂、冷凝蒸汽脱脂、催化脱脂、虹吸脱脂，还可以根据工艺要求，同时进行几种工艺脱脂，以实现粘结剂的快速脱除。
因为本设备可以满足多种脱脂工艺要求，对于PIM生产企业来说，可以减少设备投入；该脱脂炉除了一排气口外，为密封容器，无气体外泄，改善了工作条件；从排气口排出的有害气体经收集处理后排出，无环境污染。
混合脱脂工艺按照各种脱脂工艺脱除粘结剂的机理，扬长避短，合理设计。该脱脂方法避免了虹吸脱脂时间过长引起的变形等缺陷。混合脱脂工艺脱除速率快，产生的缺陷少，混合脱脂也必须在混合脱脂炉中进行，脱脂过程中无零件搬运。
                      附图说明
附图为本发明的脱脂炉结构简图。
                    具体实施方式
一种混合脱脂炉，它设有一个炉体13，炉体13上加装有炉盖，炉体13的侧壁设有加热装置7，加热装置7外设有隔热板。在炉体13下部设有通过泵12与溶剂储存设备相接的溶剂入口10，与溶剂入口10相对应的设有溶剂出口9，炉体13下部还设有保护气体入口11，相应的在炉体13上部设有排气口5，在炉体13上部还设有与溶剂蒸馏设备相接的溶剂蒸汽入口3，在炉体13内的上部装有使炉内的气体均匀的风扇4，在炉体13内的上部还装有雾化器2，雾化器2通过泵1与设在炉体13外的用于催化脱脂的储酸设备相接。溶剂出口9外连接有提取分离设备8。在炉腔内设有毛坯支架6，毛坯支架6由具有虹吸作用的虹吸料或者多孔基板制成。溶剂储存设备与溶剂蒸馏设备可以设置为一体，它有两个作用：在溶剂脱脂时，提供溶剂；在蒸汽脱脂或冷凝蒸汽脱脂时，提供热的溶剂蒸汽。风扇4，使炉内的气体均匀。保护气体入口11，在催化脱脂时，外部气体由此进入。排气口5，废气排放口。雾化器2，使催化剂变为雾状。加热板7，给脱脂过程提供热量，或对内部进行干燥。隔热板，起隔热作用，减少热量损失。提取分离设备8，将溶剂和粘结剂组成的混合物分离，溶剂重复利用。
混合脱脂工艺
(1)将毛坯放于虹吸料制成的支架上，使炉内温度70℃-160℃，保温30-120min，对毛坯进行虹吸脱脂，虹吸脱脂时间太长容易引起毛坯变形。
(2)炉子停止加热，打开风扇，将溶剂蒸汽通入炉中，对毛坯进行冷凝蒸汽脱脂，脱脂时间为1-2h。此时，经过虹吸脱脂的毛坯已经脱除了部分的石蜡，在毛坯的表面已经形成一些细小的孔道，热的溶剂蒸汽在毛坯的表面冷凝，向内部渗透，使孔道向内部深入。
(3)冷凝蒸汽脱脂后，关闭风扇，停止通溶剂蒸汽，改为向炉中通溶剂，进行溶剂脱脂，脱脂时间为1-2h。溶剂的温度由粘结剂在该溶剂中的溶解度而定，取溶解度最大时的温度，打开溶剂出口阀。要保持溶剂更新，保持溶剂入口的溶剂通入量，同时打开溶剂出口阀。
(4)溶剂脱脂后，低熔组元基本脱除，停止通溶剂，将炉内溶剂排出。
(5)将毛坯取出，放入通风干燥炉中干燥1-2h，进行后续热脱脂和烧结。
混合脱脂工艺适用于目前广泛使用的石蜡、油基-热塑性粘结剂。
催化脱脂只适用于特殊的喂料和粘结剂。具体脱脂过程为，毛坯放入炉中后，关好炉门，打开风扇，通入保护气体，由泵将催化剂注入炉中，打开排气阀，同时对排出的气体处理，防止污染，炉内温度根据工艺要求设定。此时，与催化脱脂无关的设备和阀处于关闭状态。

Claims (5)

1.一种混合脱脂炉，其特征在于：它设有一个炉体(13)，炉体(13)的侧壁设有加热装置(7)，在炉体(13)下部设有通过泵(12)与溶剂储存设备相接的溶剂入口(10)，与溶剂入口(10)相对应的设有溶剂出口(9)，炉体(13)下部还设有保护气体入口(11)，相应的在炉体(13)上部设有排气口(5)，在炉体(13)上部还设有与溶剂蒸馏设备相接的溶剂蒸汽入口(3)，在炉体(13)内的上部装有使炉内的气体均匀的风扇(4)，在炉体(13)内的上部还装有雾化器(2)，雾化器(2)通过泵(1)与设在炉体(13)外的用于催化脱脂的储酸设备相接。
2.根据权利要求1所述的混合脱脂炉，其特征在于：溶剂出口(9)外连接有提取分离设备(8)。
3.根据权利要求1所述的混合脱脂炉，其特征在于：在炉腔内设有毛坯支架(6)，毛坯支架(6)由具有虹吸作用的虹吸料或者多孔基板制成。
4.应用权利要求1所述的混合脱脂炉的一种混合脱脂工艺，其特征在于：
(1)将毛坯放于虹吸料制成的支架上，使炉内温度70℃-160℃，保温30-120min，对毛坯进行虹吸脱脂。
(2)炉子停止加热，打开风扇，将溶剂蒸汽通入炉中，对毛坯进行冷凝蒸汽脱脂，脱脂时间为1-2h。
(3)冷凝蒸汽脱脂后，关闭风扇，停止通溶剂蒸汽，改为向炉中通溶剂，进行溶剂脱脂，脱脂时间为1-2h。
(4)溶剂脱脂后，低熔组元基本脱除，停止通溶剂，将炉内溶剂排出。
(5)将毛坯取出，放入通风干燥炉中干燥1-2h，进行后续热脱脂和烧结。
5.根据权利要求4所述的混合脱脂工艺，其特征在于：在溶剂脱脂工艺中，要保持溶剂更新，保持溶剂入口的溶剂通入量，同时打开溶剂出口阀。
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