CN203565861U

CN203565861U - 一种催化脱脂设备

Info

Publication number: CN203565861U
Application number: CN201320795784.2U
Authority: CN
Inventors: 王田军; 陈彬; 段水亮
Original assignee: HUIZHOU FUJI ELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Current assignee: HUIZHOU FUJI ELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2023-12-06

Abstract

本实用新型涉及一种催化脱脂设备，特别涉及一种粉末注射成形产品的催化脱脂设备。一种催化脱脂设备，包括放置待脱脂生坯的炉体，炉体内设有加热装置、用于承载生坯的承载板，炉壁上开有催化剂入口、惰性保护气体入口和脱脂废气出口，所述催化剂入口外部连接催化剂泵，脱脂废气出口处连接催化脱脂废气处理装置，炉体内还装有负压风扇，所述催化剂泵和催化剂入口之间、以及惰性保护气体入口外部加装有气体预热装置。经本实用新型催化脱脂炉脱脂的产品的聚甲醛（POM）脱除率大于95%，注射生坯具有良好的保形性，并且没有没裂纹、坍塌、起皮、变形等缺陷。

Description

一种催化脱脂设备

技术领域

本实用新型涉及一种催化脱脂设备，特别涉及一种粉末注射成形产品的催化脱脂设备。

技术背景

粉末注射成形（Powder Injection Molding,简称PIM）是一种从塑料注射成形行业中引伸出来的新型粉末冶金近净成形技术，具有一次成形复杂形状制品、产品尺寸精度高、无需机械加工或只需微量加工、易于实现生产自动化和产品性能优异的特点，被国际上誉为“当今最热门的零部件成形技术。

PIM的基本工艺步骤是：首先将粉末和粘结剂在一定温度下混合成均匀的喂料，经制粒后再注射成形制得生坯，获得的成形坯经过脱脂处理后烧结致密化成为最终成品。

其中，脱脂是PIM工艺中最困难和最重要的步骤，在脱脂过程中成形坯极易出现会造成变形、开裂以及成分污染等宏观缺陷和微观缺陷，至今粘结剂的脱脂仍是一个阻碍PIM发展的严重问题。脱脂方法有热脱脂、溶剂脱脂、催化脱脂、虹吸脱脂等。现在注射成形工业生产上主要应用的脱脂方法是热脱脂、溶剂脱脂和催化脱脂。

催化脱脂是一种新型快速脱脂工艺，该脱脂方法是利用某些在特定气氛下可以发生快速降解的聚合物作为主粘结剂，使注射生坯在相应的气氛中发生催化脱脂，其中的主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。在脱脂过程中，主粘结剂在催化剂的作用下直接快速分解成气体，其脱脂速率是传统脱脂工艺速率的10～20倍；催化反应温度低于主粘结剂软化温度，在整个脱脂过程中不会产生液相，从而避免了变形、坍塌、开裂、起批等脱脂缺陷的产生；同时，催化脱脂只在气态催化剂与固态粘结剂的接触面上进行，脱脂从外围区域向内部区域进行，脱脂时产生的气体可以可以顺利逸出，避免了像热脱脂一样由于缺乏气体通道而造成的缺陷。催化脱脂所具有这些优异的脱脂特性非常适合于现代化的注射成形连续化工业生产。催化脱脂工艺所用的设备参见中国实用新型专利ZL 201320130099.8公开的催化脱脂炉，该催化脱脂炉包括炉门、外炉胆、工件架、惰性保护气体入口、酸入口、废气出口，所述外炉胆外侧或外炉胆内侧敷设有用于对所述的炉胆进行加热的加热体，所述外炉胆内置有一前开口式内炉胆，所述内炉胆后侧开有风洞口，所述风洞口与外炉胆之间置有抽风叶片。该实用新型通过合理的结构设计，使工件内的聚甲醛在加热状态下的酸性气氛中产生化学反应，而且这种反应是从工件的最外层开始反应，然后层层渗透至工件的芯部，最终将整个工件的聚甲醛脱除干净，结构更简单，使用更环保可靠。但该实用新型催化脱脂炉的的炉内的催化剂均匀度，温度的均匀度仍然不够理想，仍存在一定的脱脂缺陷，产品良率有待提高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种催化更均匀、催化速度更快，催化温度更均匀的催化脱脂设备，能够显著降低了脱脂缺陷的出现，保证产品的质量和产品良率。

本实用新型所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种催化脱脂设备，包括放置待脱脂生坯的炉体，炉体内设有加热装置、用于承载生坯的承载板，炉壁上开有催化剂入口、惰性保护气体入口和脱脂废气出口，所述催化剂入口外部连接催化剂泵，脱脂废气出口处连接催化脱脂废气处理装置，炉体内还装有负压风扇，所述催化剂泵和催化剂入口之间、以及惰性保护气体入口外部加装有气体预热装置。

进一步的，所述炉体内的催化剂入口处连接开设有多个小孔的多孔气体管道。

进一步的，所述炉体内的承载板为开有多个小孔的多孔承载板。

进一步的，所述催化剂泵为陶瓷活塞泵。

进一步的，所述炉体内的加热装置为设置于炉体内壁的氧化铝陶瓷加热片。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型在催化剂气体入口处和惰性保护气体入口处加装气体预热装置，室温（20-30℃）的催化气体和惰性保护气体经气体预热装置后温度升至70-80℃再进入炉内，可以保证进入催化脱脂炉中的催化剂和保护气体的温度与催化脱脂炉内温度相近，减少气流对催化脱脂炉内的温度影响。

2、本实用新型在炉体内的催化剂入口处连接有开设多个小孔的多孔气体管道，可以让催化剂气体缓慢的流入到催化脱脂炉中，以获得均匀的催化剂气体浓度，避免了因催化剂不均匀产生的脱脂缺陷。

3、本实用新型的炉体内的承载板为开有多个小孔的多孔承载板，可以让催化剂气体充分与注射生坯接触，同时利于脱脂过程中粘结剂分解成的废气快速的脱离注射生坯，加快脱脂速度，减少脱脂缺陷的产生。

4、本实用新型催化剂泵为陶瓷活塞泵，陶瓷材料抗硝酸气体的腐蚀能力强，使本实用新型获得更长的使用寿命。

5、本实用新型炉体内的加热装置为设置于炉体内壁的氧化铝陶瓷加热片，相对于现有的用电阻丝来加热的方式，发热更均匀，而且防腐蚀能力更强，使用寿命更长。

经本实用新型催化脱脂炉脱脂的产品的聚甲醛（POM）脱除率大于95%，注射生坯具有良好的保形性，并且没有没裂纹、坍塌、起皮等缺陷。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。

实施例

如图1所示，一种催化脱脂设备，包括放置待脱脂生坯的炉体1，炉体内设有加热装置2、用于承载生坯的承载板3，炉壁上开有催化剂入口1、惰性保护气体入口5和脱脂废气出口6，所述催化剂入口外部连接催化剂泵7，脱脂废气出口处连接催化脱脂废气处理装置8，炉体内还装有负压风扇9，所述催化剂泵和催化剂入口之间、以及惰性保护气体入口外部加装有气体预热装置10。本实施例的气体预热装置10采用316L不锈钢或者陶瓷材料做内衬，采用氧化铝陶瓷加热片作为发热体，刚玉外套的K型热电偶测量催化剂气体或惰性保护气体温度，采用温控仪REX-C700和固态继电器来控制温度。室温（20-30℃）的催化气体和惰性保护气体经气体预热装置10后温度升至70-80℃后进入炉内，可以保证进入催化脱脂炉中的催化剂和保护气体的温度与催化脱脂炉内温度相近，减少气流对催化脱脂炉内的温度影响。

为了使进入炉体内的催化剂更加均匀，炉体内的催化剂入口处连接有开设多个小孔的多孔气体管道11。本实施例采用316L不锈钢或者氧化铝陶瓷制备，管道的直径和长度根据催化脱脂炉的尺寸确定，孔的大小为0.3mm-3mm，孔的间距为孔的直径的2.0-8.0倍。多孔气体管道11可以让催化剂气体缓慢的流入到催化脱脂炉中，以获得均匀的催化剂气体浓度，避免了因催化剂不均匀产生的脱脂缺陷。

所述炉体内的承载板3为开有多个小孔的多孔承载板。本实施例的多孔承载板3采用316L不锈钢或者氧化铝陶瓷制备，板的尺寸根据催化脱脂炉的尺寸确定，孔的大小为0.3mm-3mm，孔的间距为孔的直径的2.0-8.0倍。多孔的承载板3可以让催化剂气体充分与注射生坯接触，同时利于脱脂过程中粘结剂分解成的废气快速的脱离注射生坯，加快脱脂速度，减少脱脂缺陷的产生。

所述催化剂泵为陶瓷活塞泵，陶瓷材料抗硝酸气体的腐蚀能力强。

另外，本实用新型炉体内的加热装置为设置于炉体内壁的氧化铝陶瓷加热片，陶瓷加热片可布满炉体内壁，陶瓷加热片相对于现有的用电阻丝来加热的方式，发热更均匀，而且防腐蚀能力更强，使用寿命更长。

另外，催化反应炉内的负压风扇使气氛循环流动,以获得尽可能均匀的气体浓度，并有利于热传导得到均匀的炉温；加热炉子时由惰性气体供应装置向炉内通N₂气清洗，以避免脱脂时炉内有易爆炸的气氛，同时也防止粉末表面氧化；达到脱脂温度后,通过催化剂加入装置-催化剂泵向清洗气体中定量导入催化剂。根据不同材料和在炉中的装载量，调节温度和催化剂浓度，很容易控制脱脂速度；载体氮气中的解聚产物甲醛在废气处理装置中氧化燃烧。因此，脱脂设备能够实现生坯的催化脱脂功能，并且能处理脱脂产生的废气而不会对环境产生污染。

本实施例待脱脂生坯的粉末注射成形配方为：

粉末（金属粉末或者陶瓷粉末）75%-88%，高密度聚乙烯：1%-4%，微晶石蜡：2%-5%，聚甲醛（POM）：5%-15%。

催化脱脂工艺参数为：

催化剂：硝酸气体；脱脂温度：70℃-130℃；脱脂时间：1-6小时。

经本实施例催化脱脂设备处理后的生坯的脱脂效果为：聚甲醛（POM）脱除率大于95%，注射生坯具有良好的保形性，并且没有没裂纹、坍塌、起皮等缺陷。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种催化脱脂设备，包括放置待脱脂生坯的炉体（1），炉体内设有加热装置（2）、用于承载生坯的承载板（3），炉壁上开有催化剂入口（4）、惰性保护气体入口（5）和脱脂废气出口（6），所述催化剂入口外部连接催化剂泵（7），脱脂废气出口处连接催化脱脂废气处理装置（8），炉体内还装有负压风扇（9），其特征在于：所述催化剂泵和催化剂入口之间、以及惰性保护气体入口外部加装有气体预热装置（10）。

2.根据权利要求1所述的催化脱脂设备，其特征在于：所述炉体内的催化剂入口处连接开设有多个小孔的多孔气体管道（11）。

3.根据权利要求1所述的催化脱脂设备，其特征在于：所述炉体内的承载板为开有多个小孔的多孔承载板。

4.根据权利要求1所述的催化脱脂设备，其特征在于：所述催化剂泵为陶瓷活塞泵。

5.根据权利要求1所述的催化脱脂设备，其特征在于：所述炉体内的加热装置为设置于炉体内壁的氧化铝陶瓷加热片。