DD274814A1 - METHOD FOR PRODUCING FLUID CERAMIC SMALL PARTS THROUGH LOW PRESSURE HOT SPRAYING - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING FLUID CERAMIC SMALL PARTS THROUGH LOW PRESSURE HOT SPRAYING Download PDF

Info

Publication number
DD274814A1
DD274814A1 DD88319072A DD31907288A DD274814A1 DD 274814 A1 DD274814 A1 DD 274814A1 DD 88319072 A DD88319072 A DD 88319072A DD 31907288 A DD31907288 A DD 31907288A DD 274814 A1 DD274814 A1 DD 274814A1
Authority
DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
injection molding
paraffin
binder
ceramic
powder
Prior art date
Application number
DD88319072A
Other languages
German (de)
Inventor
Hans-Michael Guether
Volkmar Kirchbach
Rolf Liebich
Siegfried Woetzel
Original Assignee
Hermsdorf Keramik Veb
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hermsdorf Keramik Veb filed Critical Hermsdorf Keramik Veb
Priority to DD88319072A priority Critical patent/DD274814A1/en
Priority to DE3926019A priority patent/DE3926019C2/en
Publication of DD274814A1 publication Critical patent/DD274814A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63404Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63408Polyalkenes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111Fine ceramics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63404Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63416Polyvinylalcohols [PVA]; Polyvinylacetates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63404Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63428Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of ethylenically unsaturated dicarboxylic acid anhydride polymers, e.g. maleic anhydride copolymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63448Polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63448Polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63472Condensation polymers of aldehydes or ketones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63448Polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63488Polyethers, e.g. alkylphenol polyglycolether, polyethylene glycol [PEG], polyethylene oxide [PEO]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63492Natural resins, e.g. rosin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von duennwandigen keramischen Kleinstteilen durch Niederdruck-Warmspritzgiessen. Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung duennwandiger keramischer Kleinstteile komplizierter Geometrie mit aeusserster Praezision, z. B. von Nadelfuehrungen fuer Nadeldrucker, bei denen Wandstaerken kleiner 0,1 mm gefordert werden. Hierzu werden eine hohe, aber eng tolerierte Sinterschwindung und geringe Entmischungs- und Sedimentationserscheinungen sowie ein guenstiges Ausgasverhalten der Warmspritzgiessmassen angestrebt. Erfindungsgemaess wird dies erreicht, indem feindisperse keramische Pulver mit einer spezifischen Oberflaeche 80 m2/g und einer inneren Feinstruktur der Pulverteilchen mit extrem weiten Hohlraeumen bis hin zu molekularen Dimensionen mit wenigstens 85 Ma.-% eines Paraffin-Bindemittels bezogen auf das keramische Pulver gemischt werden, wobei im Bindemittel 19 bis 70% des Paraffins durch niedermolekulare Polymere, die Molmassen um 2 000 g/mol und zahlreiche polare Gruppen aufweisen, ersetzt wird und nach der Aufbereitung der Spritzmasse und dem Spritzguss die Koerper auf Unterlagen mit einer offenen Porositaet zwischen 45 und 50% einer Temperatur-Zeit-Behandlung bis zu 250C ueber 6 bis 72 h unterworfen werden.The invention relates to a method for producing thin-walled ceramic microparts by low-pressure hot-injection molding. The invention relates to the production of thin-walled ceramic microparticles of complicated geometry with the utmost precision, z. B. of Nadelfüuehrungen for dot matrix printers, where Wandstaerken less than 0.1 mm are required. For this purpose, a high, but closely tolerated sintering shrinkage and low segregation and sedimentation phenomena, as well as a favorable outgassing behavior of the hot injection molding compounds, are desired. According to the invention, this is achieved by mixing finely dispersed ceramic powders having a specific surface area of 80 m 2 / g and an internal fine structure of the powder particles with extremely wide voids up to molecular dimensions of at least 85 mass% of a paraffin binder, based on the ceramic powder , wherein in the binder 19 to 70% of the paraffin is replaced by low molecular weight polymers having molecular weights of 2,000 g / mol and numerous polar groups, and after the preparation of the injection molding and the injection of the bodies on documents with an open Porositaet between 45 and 50% of a temperature-time treatment up to 250C for 6 to 72 hours.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von dünnwandigen keramischen Kleinstteilen komplizierter Geometrie mit äußerster Präzision, z. B. von Nadelführungen für Nadeldrucker, bei denen Wandstärken kleiner 0,1 mm gefordert werden.The invention relates to the production of thin-walled ceramic microparticles complicated geometry with extreme precision, z. B. needle guides for dot matrix printers, where wall thicknesses less than 0.1 mm are required.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Es ist bereits bekannt, kompliziert geformte Teile aus Keramik durch Spritzgießen herzustellen. Hierzu werden vorgebildete Keramikpulver mit Bindemitteln bzw. Plastlfikatoren bei erhöhten Temperaturen gemischt und die entgaste Masse wird unter Druck verspritzt. Danach wird aus den gespritzten Teilen das Bindemittel bei erhöhten Temperaturen ausgetrieben, wobei die Ausgaszeit wenigstens 6h beträgt. Als Bindemittel ist Paraffin bekannt, das bis zu 10% durch oxidierte Polyethylenwachse mit einer mittleren Molmasse von 300 bis 5000g/mol ersetzt wird (DD-PS 233119).It is already known to produce complicated shaped parts made of ceramic by injection molding. For this purpose, preformed ceramic powders are mixed with binders or plasticizers at elevated temperatures and the degassed mass is sprayed under pressure. Thereafter, the binder is expelled from the sprayed parts at elevated temperatures, the Ausgaszeit is at least 6 hours. As a binder, paraffin is known, which is replaced by oxidized polyethylene waxes with an average molecular weight of 300 to 5000g / mol up to 10% (DD-PS 233119).

Zur Bewältigung der Probleme beim Ausgasen des Bindemittels strebt man möglichst geringe Bindemittelanteile an. Ausreichende Fließeigenschaften bei geringen Bir.demittelanteilen lassen sich nur in einem Bereich der eingesetzten Ausgangspulverfeinheit bis 20m2/g und Bindemittelgemischanteilen bis 25% realisieren. Stabile Spritzschlickersysteme sind bisher nur in diesen Grenzen herstellbar. Äußernd ^>°ζζτ Grenzen waren die Aktivierung, Dispergierung und das Sedimentationsverhalten die nicht oder nicht reproduzierbar einstellbaren Zielgrößen der Spritzmasseaufbereitung. Bei der Formgebung derartiger Spritzmassen treten Entmischungen an umströmten Maschinen- und Werkzeugteilen auf. Die Isotropie des Werkstückes war damit nicht mehr gegeben. Der Ausgasprozeß war ohne Deformation nicht mehr durchführbar, trotz Ausgaszeilen >96h. Durch die bei den einzelnen Prozeßschritten auftretenden Defekte in der homogenen Struktur des Werkstückes ist ein Sintern ohne Verziehen nicht mehr möglich.To cope with the problems of outgassing of the binder one strives for the lowest possible binder proportions. Sufficient flow properties with low percentages of birch average can only be achieved in a range of the starting powder fineness used up to 20 m 2 / g and binder mixture fractions of up to 25%. Stable Spritzschlickersysteme are previously produced only within these limits. The limits of activation, dispersion and the sedimentation behavior were the non-reproducible or not reproducibly adjustable target quantities of the sprayed material preparation. In the molding of such spraying compounds segregation of flow around machine and tool parts occur. The isotropy of the workpiece was thus no longer given. The Ausgasprozeß was no longer feasible without deformation, despite Ausgaszeilen> 96h. By occurring in the individual process steps defects in the homogeneous structure of the workpiece sintering without warping is no longer possible.

Mit dem Spritzgießverfahren wurden deshalb bisher nur die o.g. Pulvorsysteme verarbeitet, um einen spritzfähigen Schlickerzu erhalten, der nach der Formgebung auch den Ausgasprozeß ohne Deformation durchläuft und sinterfähige Teile ergibt. Zielfunktion der Spritzmasseaufbereitung ist neben den Fließeigenschaften minimaler Bindemittelanteil, um den Ausgasprozeß ohne Deformation zu ermöglichen. Die mit diesem Verfahren fertigbaren Artikel werden durch den Bau von handhabbaren Werkzeugen vorgegeben und erlauben nur in Spezialfällen eine zu erreichende Wandstärke von 0,5 mm (DD-PS 67782). Ein Arbeiten in diesen Grenzbereichen des Verfahrens erfordert hohen Aufwand an Werkzeugkonstruktion (optimale Füllbedingungen) und ist mit einem sehr aufwendigen Ausgasprozeß verbunden, da die Bindemittelgehalte an der oberen Grenze liegen. Oftmals ist ein Einbetten der Teile unumgänglich und führt bei den feinen Strukturen beim Ausbetten zu erhöhtem Ausfall.With the injection molding process, therefore, only the o.g. Pulvors processed to obtain a sprayable slurry, which also passes through the Ausgasprozeß without deformation after molding and sinterable parts results. The objective function of the spray mass preparation, in addition to the flow properties, is a minimum binder content in order to enable the outgassing process without deformation. The manufacturable with this method articles are given by the construction of manageable tools and allow only in special cases to reach a wall thickness of 0.5 mm (DD-PS 67782). Working in these marginal areas of the process requires a great deal of tool design (optimal filling conditions) and is associated with a very expensive Ausgasprozeß, since the binder contents are at the upper limit. Often, an embedding of the parts is inevitable and leads in the fine structures during devesting to increased failure.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, keramische Kleinstteile komplizierter Geometrie mit äußerster Präzision und mit Wandstärken kleiner 0,1 mm herzustellen.The aim of the invention is to produce ceramic microparticles of complicated geometry with the utmost precision and wall thicknesses of less than 0.1 mm.

Darlegung des Wesen· der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von dünnwandigen keramischen Kleinstteilen durch Niederdruck-Warm-Spritzgießen, wobei mit einem Paraffin-Bindemittelgemisch versetzte unplastische keramische Pulver verarbeitet werden und das Paraffin in dem Bindemittelgemisch teilweise durch Wachse oder Ester ersetzt und nach dem Spritzgießen das Bindemittelgemisch durch eine Wärmebehandlung ausgetrieben, und danach der gespritzte Körper gesintert wird, zu entwickeln, indem eine Gesamtschwindung der gesinterten Teile > 70% gegenüber deren Rohzustand reproduzierbar und in engen Toleranzen herbeigeführt, Sedimentations· und Entmischungserscheinungen auch bei komplizierten Strömungsverhältnissen in de. Werkzeugen vermieden sowie eine hohe Formstahilität der hergestellten Teile beim Austreiben der organischen Bestandteile gewährleistet sein sollen.The invention is therefore based on the object, a method for producing thin-walled ceramic microparticles by low-pressure hot-injection, being treated with a paraffin-binder mixture offset aplastic ceramic powder and the paraffin in the binder mixture partially replaced by waxes or esters and after Injection molding the binder mixture is driven out by a heat treatment, and then the sprayed body is sintered to develop by a total shrinkage of the sintered parts> 70% compared to their raw state reproducible and brought about in close tolerances, sedimentation and demixing phenomena even in complicated flow conditions in de. Avoid tools and a high dimensional stability of the manufactured parts should be ensured when expelling the organic components.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht, indem feindisperse keramische Pulver mit einer spezifischen Oberfläche >80mVg und einer inneren Feinstruktur der Pulverteilchen mit extrem weiten Hohlräumen bis hin zu molekularen Dimensionen mit wenigstens 85 Ma.-% eines Paraffin-Bindemittels bezogen auf das keramische Pulver gemischt werden, wobei in dem Bindemittel 13 bis 70% Hes Paraffins durch niedermolekulare Polymere, die Molmasssn um 2000g/mol und zahlreiche polare Grupper aufweisen, ersetzt wird und der Aufbereitung der Spritzmasse und dem Spritzguß die Körper auf Unterlagen mit einer offener. Porosität zwischen 45 und 50% einer Temperatur-Zeit-Behandlung bis zu 25O0C über 6 bis 72 h unterworfen werden. Charakteristische Vertreter des geforderten Pulvertypes sind γ-Tonerden und Aerosile. Durch die spezielle Struktur der Pulverteilchen ist trotz sehr hoher Bindemittelanteile ein in Sedimentation, Entmischungsneigung und Ausgasverhalten stabiles niedrig viskoses Spritzschlickersystem herstellbar. Neben der Struktur der Pulverteilchen ist die Bindemittelgemischzusammensetzung und der Einsatz von grenzflächenaktiven Stoffen für die Verarbeitbarkelt eines solchen Systems verantwortlich. Neben dem Paraffin, als Grundbestandteil des Bindemittelgemisches, ist die Zugabe von 19-70% (bezogen auf Paraffinmenge) von oxidierten Abbauprodukten von Polyethylen, Additionsprodukten von Ethylenoxid an Estern höherer Fettsäuren, Copolymeren von Ethylen und Vinilacetat oder Maleinsäureanhydrid, Kolophonium, Polykondensationsprodukte von Glyzerol oder allgemein niedermolekulare Polymere mit Molmassen um 2000g/Mol und zahlreiche polare Gruppen erforderlich. In Verbindung mit den von der Pulveroberfläche in das Bindemittel ragenden Radikale der grenzflächenaktiven Verbindungen führt das zur Vernetzung des Bindemittelgemisches, und es wird eine Fließgrenze des Spritzschlickers erreicht. Im Bereich kleiner Scherspannungen verhält sich der Spritzschlicker wie ein fester Körper, in Bereichen hoher Scherung wird pseudoplastisches, fast newtonsches Fließen erreicht.According to the invention, this is achieved by mixing finely dispersed ceramic powders having a specific surface area> 80mVg and an internal fine structure of the extremely wide voids powder particles to molecular dimensions containing at least 85% by weight of a paraffin binder based on the ceramic powder in the binder 13 to 70% Hes paraffins is replaced by low molecular weight polymers having Molmasssn to 2000g / mol and numerous polar groups, and the preparation of the injection molding compound and the injection molding the body on documents with an open. Porosity between 45 and 50% of a temperature-time treatment up to 25O 0 C for 6 to 72 h be subjected. Characteristic representatives of the required powder type are γ-clays and aerosils. Due to the special structure of the powder particles a sedimentation, separation tendency and Ausgasverhalten stable low viscous Spritzschlickersystem can be produced despite very high binder contents. In addition to the structure of the powder particles, the binder mixture composition and the use of surfactants are responsible for the processing capability of such a system. In addition to the paraffin, as a basic component of the binder mixture, the addition of 19-70% (based on paraffin) of oxidized degradation products of polyethylene, addition products of ethylene oxide to esters of higher fatty acids, copolymers of ethylene and vinyl acetate or maleic anhydride, rosin, polycondensation of glycerol or generally low molecular weight polymers with molecular weights around 2000g / mol and numerous polar groups required. In conjunction with the radical of the surface-active compounds projecting from the powder surface into the binder, this leads to crosslinking of the binder mixture, and a yield point of the sprayed slip is achieved. In the area of low shear stresses the spray slurry behaves like a solid body, in areas of high shear pseudoplastic, almost Newtonian flow is achieved.

Die Ausgasung des Pindomittels ohne Deformation der Kleinstteile erfolgt auf den genannten Unterlagen durch die auf das jeweilige Bindemittel abgestimmte Temperatur-Zeit-Beharidlung innerhalb der genannten Grenzen. Diese Ausgasung läßt sich normalerweise sogar ohne Einbettung der Teile durchführenThe outgassing of the Pindomittels without deformation of the micro parts is carried out on the documents mentioned by the tuned to the respective binder temperature-time Beharidlung within the limits mentioned. This outgassing can usually be carried out even without embedding the parts

Die einzelnen Verfahrensmerkmale: The individual process characteristics:

- spezielle Struktur der Pulverteilchen- special structure of the powder particles

- hoher Bindemittelanteil mit hohem Ersatz des Paraffinanteils durch die genannten niedermolekularen Polymere- High binder content with high replacement of the paraffin fraction by said low molecular weight polymers

- Unterlagen mit vorgeschriebener Porosität für das Ausgasen des Bindemittegemisches- Documents with prescribed porosity for the outgassing of Bindemittegemisches

- vorgegebene Temperatur-Zeit-Behandlung- predetermined temperature-time treatment

führen nur in ihrer Kombination zu einem dünnwandigen Keramikteil mit äußerst gleichmäßiger Schwindung >70% des gespritzten Teiles während der Sinterung, ohne daß Deformationen dabei auftreten. Durch die Gewährleistung einer reproduzierbaren extrem hohen Schwindung innerhalb enger Toleranzen können Werkzeuge und damit verbunden Stifte, Durchführungen und andere spezielle konstruktive Werkzeugelemente in einer handhabbaren Form ausgeführt werden. Wandstärken keramischer Teile 0,1 mm, Bohrungen 0,3mm, u.v.a. sind somit realisierbar. Es können also schon in der keramischen Fertigung Konturen und Strukturen hergestellt werden, die bisher nur durch aufwendige Nachbearbeitungsschritte realisiert werden konnten, so z. B. durch Ultraschallbohren, Schleifen, Erodieren.lead only in their combination to a thin-walled ceramic part with extremely uniform shrinkage> 70% of the sprayed part during sintering, without deformations occur. By ensuring a reproducible extremely high shrinkage within close tolerances, tools and associated pins, bushings and other special structural tooling elements can be made in a manageable form. Wall thickness of ceramic parts 0.1 mm, holes 0.3 mm, u.v.a. are thus feasible. It is thus possible to produce contours and structures already in the ceramic production, which hitherto could only be realized by expensive post-processing steps, such as, for example, B. by ultrasonic drilling, grinding, eroding.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der Erfindung sind nach nachfolgender Technologie durchgeführt worden, die prozeßbestimmenden Parameter sind in einer Tabelle zusammengefaßt.The embodiments for explaining the invention have been carried out according to the following technology, the process-determining parameters are summarized in a table.

Das Ausgangspulver einer definierten spezifischen Oberfläche wird bei einer Temperatur, die das Erreichen der höchsten Oberflächenaktivität zum Ziel hat, geglüht. Diese Temperaturen liegen werkstoffspezifisch zwischen 15O0C und 45O0C. In einem speziellen Mischaggregat, in dum das Bindemittelgemisch bei Verarbeitungstemperatur (etwa 1000C) vorgelegt ist, wird in drei Stufen das Pulver zugegeben. Die Temperatur des eingetragenen Pulvers entspricht ebenfalls der Verarbeitungstemperatur. Der zeitliche Abstand des Pulverein irages beträgt 2 h. Das Vermischen der Komponenten erfolgt bei einem Druck si 5Torr. Die Gesamtdauer des Aufbereitungsprozesses zum Erhalt einer homogenen Spritzmasse liegt zwischen 16 und 24 h. Vor dem Formgebungsprozeß wird die erstarrte und lagerfähige Spritzmasse erschmolzen und bei einem Druck «= 1 Torr entgast. Die Formgebung erfolgt durch pneumatische bzw. hydraulische Förderung des Spritzschlickers in eine Metallform. Diese Metallform weist die charakteristischen Konstruktionsmerkmale der Werkzeuge für das Niederdruckspritzgießverfahren auf. Die erforderlichen Soritzdrücke sind artikelspezifisch und liegen bei 0,6 bis 2,0MPa. Für das Ausgangspulver Y-AI2O3, plastifiziert nach Beispiel 3, beträgt der Spritzdruck 0,6 MPa zum Herstellen von Führungen für Nadeldrucker von Schnelldruckersystemen. Besonders hervorzuheben sind hier die Abmaße der Nadeln mit einem Durchmesser von 0,40 mm und linem Abstand von 0,15 mm, mit dem das Raster der Löcher im Sinterteil vorgegeben wird. Diese eingesetzten Nadeln werden durch den Massestrom nicht verbogen und die Strömungsquerschnitte zwischen den Nadeln sind so groß, daß keine Inhomogenitäten auftreten (Schlieren oder Entmischungen).The starting powder of a defined specific surface is annealed at a temperature aimed at achieving the highest surface activity. These temperatures are material-specific between 15O 0 C and 45O 0 C. In a special mixing unit in which the binder mixture at processing temperature (about 100 0 C) is presented, the powder is added in three stages. The temperature of the registered powder also corresponds to the processing temperature. The time interval of the Pulverein irages is 2 h. The mixing of the components takes place at a pressure si 5Torr. The total duration of the treatment process to obtain a homogeneous spray mass is between 16 and 24 h. Before the forming process, the solidified and storable spray mass is melted and degassed at a pressure «= 1 Torr. The shaping takes place by pneumatic or hydraulic promotion of the spray slurry in a metal mold. This metal mold has the characteristic design features of the tools for the low pressure injection molding process. The required sealing pressures are article specific and are 0.6 to 2.0 MPa. For the starting powder Y-Al 2 O 3 , plasticized according to Example 3, the injection pressure is 0.6 MPa for producing guides for dot matrix printers of high-speed printer systems. Particularly noteworthy here are the dimensions of the needles with a diameter of 0.40 mm and a linear distance of 0.15 mm, with which the grid of holes in the sintered part is specified. These inserted needles are not bent by the mass flow and the flow cross-sections between the needles are so large that no inhomogeneities occur (streaks or segregations).

,Nach dem Sintern haben diese Teile die Außenabmessungen von 4 χ 6mm und auf dieser Fläche sind 24 Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,23 mm mit einem Wandabstand von 0,08 mrn zueinander angeordnet. Der sich an das Spritzen anschließende Ausgasprozeß hat eine Zyklusdauer, die je nach Wandstärke des gefertigten Artikels zwischen 6 und 72h liegt. Das Ausgasen erfolgt auf saugfähigen Unterlagen einer Porosität von etwa 50%. Das Sintern der Teile wird zum gezielten, After sintering, these parts have the outer dimensions of 4 χ 6mm and on this surface 24 holes with a diameter of 0.23 mm with a wall distance of 0.08 mrn to each other. The ausgasing process following the spraying has a cycle duration which, depending on the wall thickness of the manufactured article, is between 6 and 72 hours. The outgassing takes place on absorbent substrates of a porosity of about 50%. The sintering of the parts becomes targeted

Einstellen der gewünschten Kristallgitter in oxidierender, reduzierender Atmosphäre, bzw. im Hochvakuum durchgeführt. FürSetting the desired crystal lattice in an oxidizing, reducing atmosphere, or carried out in a high vacuum. For

spezielle Anwendungsfälle ist ein n~.it dem Sintern gekoppelter HIP-Prozeß vorzusehen.Special applications are to provide a HIP process coupled with the sintering.

Die nachstehende Tabelle faßt die Prozeßparameter bei der Plaetifizierung zusammen. Hierbei liegen die Beispiele 2,6, β und 7The following table summarizes the process parameters during the plaetification. Here are the examples 2,6, β and 7

außerhalb der Erfindung und liefern keine brauchbaren Ergebnisseoutside the invention and give no useful results

Im Beispiel 2 wurde nur 2% des Paraffinanteils ersetzt. Das Beispiei 5 weist nur einen Bindemittelanteil von 64Ma.-% auf. ImIn Example 2, only 2% of the paraffin content was replaced. Example 5 has only a binder content of 64% by mass. in the Beispiel β wurden wiedorum nur 8,4% des Paraffinanteils ersetzt, und im Beispiel 7 ist das eingesetzte keramische Pulver mitExample β was replaced by only 8.4% of the paraffin content, and in Example 7 the ceramic powder was used

einer spez. Oberfläche von 25 mVg zu grob.a spec. Surface of 25 mVg too coarse.

Prozeßparameter bei der PlastifizlerungProcess parameters in plasticizing Nr. Ausgangspulver Bindemittelgemisüh Ausgaszeit beiNo. Starting powder binder

Art/spezifische Paraffin Tensid Polymer Artikel Nadel-Oberfläche führung mVg Ma.-% Ma.-% Ma.-% h (jeweils bezogen auf Pulvereinwaage)Type / specific paraffin Surfactant Polymer Article Needle surface guidance mVg Ma .-% Ma .-% Ma .-% h (in each case based on powder weight)

Bemerkungcomment

11 22 33 44 5 65 6 77 11 CiO2-AOrOSiIe 220 (Handelsname: Suprasil)CiO 2 -AroOSiIe 220 (trade name: Suprasil) 130,0130.0 9,09.0 130,0 48 oxidiertes Polyethylen- wachs130.0 48 oxidized polyethylene wax wurde nicht zu Teilen gesintert, da als Applikation nur Gießkerne in Frage kamen, deren Versatz aber speziell ausgeglichen werden mußtewas not sintered to parts, since as an application only foundries were eligible, but the offset had to be specially compensated 22 Y-AI2O3 120Y-Al 2 O 3 120 95,095.0 12,012.0 2,0 Copolymer von Maleinsäure anhydrit2.0 copolymer of maleic anhydrite Schlicker weist starkes Sedimentationsverhalten und Entmischungsverhalten beim Fördern auf; nicht verarbeitbarSlip shows strong sedimentation behavior and segregation behavior during conveying; not processable 33 Y-AI2O3 120Y-Al 2 O 3 120 145,0145.0 8,58.5 35,0 24 oxidiertes Polyethylen- wachs35.0 24 oxidized polyethylene wax gute Verarbeitbarkeit, die gesinterten Erzeugnisse weisen eine Schwindung von 110% auf.good processability, the sintered products have a shrinkage of 110%.

Y-AI2O-120Y-Al 2 O-120

43,0 8,5 38,0 3543.0 8.5 38.0 35

Additionsprodukt von Ethylenoxid an höheren Fett säurenAddition product of ethylene oxide to higher fatty acids

gute Verarbeitbarkeit auch zu dickwandigeren Teilen, die Schwind jng der gesinterten Teile liegt bei 73%good processability even for thicker wall parts, the shrinkage of the sintered parts is 73%

55 Y-AI2O3 120Y-Al 2 O 3 120 35,035.0 12,012.0 17,0 oxidiertes PoIy- ethylenwachs17.0 oxidized polyethylene wax ergibt keinen fließfä hifjen, d. h. verarbeitbaren Spritzschlickerdoes not give a flowfä hifjen, d. H. processable spray slurry 66 Y-AI2O3 120Y-Al 2 O 3 120 130,0130.0 8,58.5 12,0 48 oxidiertes PoIy- ethylenwachs12.0 48 oxidized polyethylene wax Teile haben nach Austreiben des Bindemittels starke Defc rmationen und sind nicht gebrauchsfähigAfter removal of the binder, parts have strong defaults and are not usable 77 Ci-AI2O3 25Ci-Al 2 O 3 25 50,050.0 1,51.5 30,0 oxidiertes Poly· ethylenwachs30.0 oxidized polyethylene wax kein verarbeitbarer Spritzschlicker, hohe Neigung turn Entmischen, nicht ausheizbar.no processable spray slurry, high tendency turn demixing, not bakeable.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von dünnv/andigen keramischen Kleinstteilen durch Niederdruck-Warm-Spritzgießen, wobei mit einem Paraffin-Bindemittelgemisch versetzte unplastische keramische Pulver verarbeitet werden und das Paraffin in dem Bindemittelgemisch teilweise durch Wachf.e oder Ester ersetzt wird und nach dem Spritzgießen das Bindemittelgemisch durch eine Wärmebehandlung ausgetrieben, und danach der gespritzte Körper gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß feindisperse keramische Pulver mit einer spezifischen Oberfläche > 8OmVg und einer inneren Feinstruktur der Pulverteilchen mit extrem weiten Hohlräumen bis hin zu molekularen Dimensionen mit wenigstens 85Ma.-% eines Paraffin-Bindemittele bezogen auf das keramische Pulver gemischt werden, wobei in dem Bindemittel 19 bis 70% des Paraffins durch niedermolekulare Polymere, die Molmassen um 2000g/mol und zahlreiche polare Gruppen aufweisen, erseczt wird und nach der Aufbereitung der Spritzmasse und dem Spritzguß die Körper auf Unterlagen mit einer offenen Porosität zwischen 45 unH 50% einer Temperatur-Zeit-Behandlung bis zu 25O0C über 6 bis 72 h unterworfen werden.1. A process for the preparation of dünnv / origen ceramic micro parts by low-pressure hot-injection molding, wherein processed with a paraffin-binder mixture staggered aplastic ceramic powder and the paraffin in the binder mixture is partially replaced by Wachf.e or ester and after injection molding the Binder mixture is driven out by a heat treatment, and then the injection-molded body is sintered, characterized in that finely dispersed ceramic powder having a surface area> 8OmVg and an inner fine structure of the powder particles with extremely wide voids to molecular dimensions with at least 85Ma .-% of a paraffin Binding agents are based on the ceramic powder mixed, wherein in the binder 19 to 70% of the paraffin by low molecular weight polymers having molecular weights of 2000g / mol and numerous polar groups, is erseczt and after the preparation of the injection molding and injection molding the K are subjected to documents having an open porosity between 45 UNH 50% of a time-temperature treatment up to 25O 0 C for 6 to 72 hours body. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als feindisperse Pulver γ-Tonerden oder Aerosile verwendet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that are used as finely dispersed powder γ clays or aerosils. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als niedermolekulare Polymere oxidierte Abbauprodukte von Polyethylen, Additicnsprodukten von Ethylenoxid oder Estern höherer Fettsäuren, Copolymeren von Ethylen und Viniiacetat oder Maleinsäureanhydrid, Kolophonium oder Polykondensationsprodukte von Glycerin verwendet werden.3. The method according to claim 1, characterized in that are used as low molecular weight polymers oxidized degradation products of polyethylene, Additicnsprodukten of ethylene oxide or esters of higher fatty acids, copolymers of ethylene and vinyl acetate or maleic anhydride, rosin or polycondensation of glycerol.
DD88319072A 1988-08-19 1988-08-19 METHOD FOR PRODUCING FLUID CERAMIC SMALL PARTS THROUGH LOW PRESSURE HOT SPRAYING DD274814A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD88319072A DD274814A1 (en) 1988-08-19 1988-08-19 METHOD FOR PRODUCING FLUID CERAMIC SMALL PARTS THROUGH LOW PRESSURE HOT SPRAYING
DE3926019A DE3926019C2 (en) 1988-08-19 1989-08-05 Process for the production of thin-walled ceramic small parts by low pressure hot injection molding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD88319072A DD274814A1 (en) 1988-08-19 1988-08-19 METHOD FOR PRODUCING FLUID CERAMIC SMALL PARTS THROUGH LOW PRESSURE HOT SPRAYING

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DD274814A1 true DD274814A1 (en) 1990-01-03

Family

ID=5601854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DD88319072A DD274814A1 (en) 1988-08-19 1988-08-19 METHOD FOR PRODUCING FLUID CERAMIC SMALL PARTS THROUGH LOW PRESSURE HOT SPRAYING

Country Status (2)

Country Link
DD (1) DD274814A1 (en)
DE (1) DE3926019C2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4026965A1 (en) * 1990-08-25 1992-02-27 Basf Ag CUSHIONABLE POWDER CONTAINING POWLABLE MOLD
DE102006014006B4 (en) 2006-03-27 2019-05-16 Gunter Bartelt Use of molding compounds and molding compounds
EP3800031B1 (en) 2019-10-02 2022-06-29 Wittmann Battenfeld GmbH Method of injection moulding an injection-mouldable thermoplastic material

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD233119A1 (en) * 1984-12-27 1986-02-19 Hermsdorf Keramik Veb PROCESS FOR PRODUCING CERAMIC INJECTION MOLDING MEASURES

Also Published As

Publication number Publication date
DE3926019A1 (en) 1990-02-22
DE3926019C2 (en) 1997-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19925197C2 (en) Injection moldable metal powder composition and injection molding and sintering processes using such a composition
EP1523390B1 (en) Method for producing highly porous metallic moulded bodies close to the desired final contours
DE2930211C2 (en)
DE69907922T2 (en) POWDER METAL INJECTION MOLDING METHOD FOR MOLDING AN OBJECT FROM THE "HASTELLOY X" NICKEL BASED SUPER ALLOY
DE3887140T2 (en) MANUFACTURE OF COMPLEX CERAMIC AND METAL HIGH PERFORMANCE BODIES.
EP1513670A1 (en) Laser sintering method with increased process precision, and particles used for the same
DE69016043T2 (en) METHOD FOR REMOVING POLYACETAL BINDING AGENTS FROM CERAMIC GREEN BODIES.
DE3938894C2 (en)
DE3942745C2 (en)
DE4207865A1 (en) MOLDABLE CERAMIC COMPOSITIONS
DE69013758T2 (en) Binder made of reversible polymer gel binders for the formation of powders.
DE69823297T2 (en) Process for the preparation of a molded article from a powder slurry
DE102016220845B4 (en) Process for forming ceramic and/or powder-metallurgical green sheets
DE3725138A1 (en) METHOD FOR PRODUCING CERAMIC MOLDED PARTS
EP0599285B1 (en) Process and forming mass for the production of inorganic sintered articles by injection molding
DE69606246T2 (en) Deformable plastic mixtures and methods of use
DE2651311A1 (en) COMPOSITE BODY MADE OF CERAMICS AND THE PROCESS FOR ITS PRODUCTION
DD274814A1 (en) METHOD FOR PRODUCING FLUID CERAMIC SMALL PARTS THROUGH LOW PRESSURE HOT SPRAYING
DE3736660C2 (en)
DE69006153T2 (en) Production of a sintered body made of zirconium oxide.
DE10149793B4 (en) Process for the production of sintered bodies from a plastic molding composition containing powder, wax and solvent
EP3173227A1 (en) Free form ceramic components
DE4026965A1 (en) CUSHIONABLE POWDER CONTAINING POWLABLE MOLD
DE102008013471A1 (en) Ceramic substrates whose sintering shrinkage can be adjusted comprise particles with specified maximum primary particle size and specified percentage by volume of particles of significantly greater primary particle size
WO2011117137A2 (en) Method and device for producing a product by casting from liquid, pulpy, paste-like, powdery, granular, solid material and/or composition additives thereof

Legal Events

Date Code Title Description
ENJ Ceased due to non-payment of renewal fee