DE4318170C2 - Spritzgießbares Einsatzmaterial und Verfahren zur Herstellung eines spritzgegossenen Metallgegenstandes - Google Patents

Spritzgießbares Einsatzmaterial und Verfahren zur Herstellung eines spritzgegossenen Metallgegenstandes

Info

Publication number
DE4318170C2
DE4318170C2 DE4318170A DE4318170A DE4318170C2 DE 4318170 C2 DE4318170 C2 DE 4318170C2 DE 4318170 A DE4318170 A DE 4318170A DE 4318170 A DE4318170 A DE 4318170A DE 4318170 C2 DE4318170 C2 DE 4318170C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lubricant
injection molded
wax
injection
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE4318170A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4318170A1 (de
Inventor
D Dunstan Haridra Peiris
Jian Guo Zhang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advanced Materials Technology Pte Ltd
Original Assignee
Advanced Materials Technology Pte Ltd
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
Priority claimed from GB929211586A external-priority patent/GB9211586D0/en
Priority claimed from GB929224632A external-priority patent/GB9224632D0/en
Application filed by Advanced Materials Technology Pte Ltd filed Critical Advanced Materials Technology Pte Ltd
Publication of DE4318170A1 publication Critical patent/DE4318170A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4318170C2 publication Critical patent/DE4318170C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/22Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
    • B22F3/225Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip by injection molding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/052Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles characterised by a mixture of particles of different sizes or by the particle size distribution
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/1017Multiple heating or additional steps
    • B22F3/1021Removal of binder or filler
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/22Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

Einsatzmaterial für den Spritzguß mit einem Metallpulver und einem Bindemit­ tel, wobei das Bindemittel ein Gleitmittel aufweist, das durch Schmelzen bzw. Verdampfen aus einem aus dem Einsatzmaterial spritzgegossenen Gegenstand entfernbar ist, und wobei das Gleitmittel aus zwei oder mehr Wachsen zusam­ mengesetzt ist und zwei oder mehr Schmelzpunkte hat, so daß das Gleitmittel sich aus einem solchen spritzgegossenen Gegenstand fortschreitend entfernen läßt, indem man die Temperatur gesteuert von unterhalb des untersten Schmelz­ punktes bis über die höchste Verdampfungstemperatur des Gleitmittel erhöht.
JP 2-57609 A. Patent Abstracts of Japan. 1990, 2-57609 A beschreibt ein Einsatz­ material der eingangs genannten Art für den Spritzguß mit einem Metallpulver und einem Bindemittel, das ein Gleitmittel mit einer Beimengung von Wachs aufweist. Im Bindemittel sind ferner ein thermoplastisches Harz und ein Plastifi­ zierungsmittel vorgesehen.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Bindemittel bekannt; sie bestehen typischerweise aus einfachem Paraffin- oder Carnaubawachs und einem oder mehreren Polymerisaten. Die Wachskomponenten wirken beim Spritzguß als Gleitmittel und werden herkömmlicherweise entfernt, indem man den spritzge­ gossenen Grünling auf ein Bett aus feinteiligem Tonerde-Keramikpulver legt und das Bindewachs ausschmilzt. Das geschmolzene Wachs wird durch Kapillarwir­ kung aus dem Grünling in das Tonerdepulver gesaugt. Dieses Verfahren rauht jedoch die Oberfläche des Produkts auf; auch stellt der Aufwand für ein Toner­ depulver der erforderlichen Qualität einen wesentlichen Kostenfaktor dar.
Aus der DE 31 32 277 A1 ist ein Bindemittel zum Pulversintern anorganischer Materialien bekannt geworden, das ein Polymerisat und eine damit nicht ver­ trägliche organische Substanz in Form von Wachsen enthält. Das bekannte Bin­ demittel dient jedoch zur Herstellung eines keramischen Materials mit speziellen Eigenschaften, mit dem sich die Durchlässigkeit eines transparenten Lichtbogen­ rohres, das in einer Entladungslampe hoher Intensität verwendet wird, stark ver­ bessern läßt, wobei das Material insbesondere dispergiert in einer Emulsion ein­ gesetzt wird.
Der Gegenstand der Erfindung betreffend das Einsatzmaterial besteht darin, daß mindestens eines der Wachse zwei oder mehr Schmelzpunkte besitzt und daß das Bindemittel ein organisches Polymerisat aufweist, das durch Schmelzen bzw. Verdampfen aus einem aus dem Einsatzmaterial spritzgegossenen Gegenstand entfernbar ist.
Mit Vorteil weist das Gleitmittel Paraffinwachs und mikrokristallines Wachs auf. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem Polymerisat um Polyethylen.
Vorzugsweise hat das Polyethylen einen Schmelzflußindex von nicht weniger als 30 g/10 min (ASTM D 1238-88).
Vorzugsweise weist das Bindemittel
  • a) 15 bis 25 Vol.-% Paraffinwachs,
  • b) 20 bis 30 Vol.-% mikrokristallines Wachs und
  • c) 45 bis 60 Vol.-% Polyethylen
auf.
Vorteilhafterweise hat das Metallpulver eine Größenverteilung im Bereich von 0,4 bis 15 µm; zweckmäßigerweise hat das Metallpulver eine Größenverteilung im Bereich von 0,4 bis 5 µm.
Das Metallpulver hat vorzugsweise zwei Maxima im Größenverteilungsspek­ trum.
Ferner betrifft der Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines druckgegossenen Metallgegenstandes, bei dem man
  • a) ein Einsatzmaterial aus Metallpulver und Bindemittel spritzgießt, um einen Spritzgußkörper auszubilden, wobei das Bindemittel ein Wachs-Gleitmittel mit einem Bereich von Schmelzpunkten sowie ein organisches Polymerisat aufweist,
  • b) das Wachs-Gleitmittel fortschreitend aus dem Spritzgußkörper ent­ fernt, indem man dessen Temperatur durch den Bereich von Schmelzpunkten hindurch erhöht,
  • c) das organische Polymerisat thermisch aus dem Spritzgußkörper entfernt und
  • d) danach den Spritzgußkörper sintert, um das Metallpulver zu schmelzen und den Metallgegenstand auszubilden.
Nach anderen bekannten Verfahren verwendet man zum Entfernen des Binde­ mittels verschiedene Lösungsmittel; diese Techniken führen jedoch zu weiteren Komplikationen und Nachteilen.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man im Schritt (ii) den spritzgegossenen Körper mit einer Halterung bzw. Lagerung ab­ stützt, der auf das verflüssigte Wachs-Gleitmittel keine Kapillarwirkung ausübt.
Vorzugsweise wird das verflüssigte Wachs-Gleitmittel verdampft und als in ei­ nem Gasstrom mitgerissener Dampf vom spritzgegossenen Körper abgeführt.
Zweckmäßigerweise wird eine Vielzahl derartiger spritzgegossener Körper in einem oder mehreren Schalen in einem Ofen plaziert und ein Gasstrom strömt über jede Schale und führt verflüssigtes Wachs von den spritzgegossenen Kör­ pern in einer vorbestimmten Richtung zu einer Kante jeder Schale hin ab. Vor­ zugsweise sind bei einer solchen Anordnung die Schalen zu einem Stapel ange­ ordnet und das Gas strömt in abwechselnder Richtung über die aufeinanderfol­ genden Schalen des Stapels.
Vorteilhafterweise setzt sich das Wachs-Gleitmittel aus zwei oder mehr Wachsen zusammen. Vorzugsweise wird das Wachs-Gleitmittel in zwei oder mehr Stufen entfernt, wobei die Termperatur des spritzgegossenen Körpers in jeder Stufe mit vorgegebener Geschwindigkeit erhöht und dann für eine vorgegebene Zeit kon­ stant gehalten wird.
Vorzugsweise weist das Wachs-Gleitmittel 15 bis 25 Volumenteile Paraffinwachs und 20 bis 30 Volumenteile mikrokristallines Wachs auf und die Temperatur des spritzgegossenen Körpers wird mit nicht mehr als 300°C/h auf eine Haltetempe­ ratur von 80°C bis 120°C und dann mit nicht mehr als 100°C/h auf eine Halte­ temperatur von 200 bis 300°C gesteigert.
Vorzugsweise ist das organische Polymerisat Polyethylen, das man durch endo­ therme Depolymerisation in einer gesteuerten Wärmestufe teilweise entfernt; das verbleibende Polyethylen entfernt man durch exotherme Depolymerisation in einer nachfolgenden Wärmestufe.
Mit der Erfindung kann man das Wachs-Gleitmittel gesteuert aus dem spritzge­ gossenen Körper entfernen; insbesondere vermeidet man so die Bildung größerer Flüssigkeitsansammlungen im spritzgegossenen Körper, die den Körper beim Abfließen erodieren oder aufbrechen können.
Weiterhin erlaubt die Erfindung die Verwendung eines sehr hohen Volumen- Füllgrades von typischerweise 1% bis 6% unter dem kritischen Volumen- Füllgrad. Der Volumen-Füllgrad ist als das prozentuale Verhältnis des Volumens des Metallpulvers zu dem des Bindemittels definiert. Wie dem Fachmann be­ kannt, kann der kritische Volumen-Füllgrad mit einem Pyknometer ermittelt werden.
Indem man das Metall mit einem Volumen-Füllgrad nahe am kritischen Volu­ men-Füllgrad einsetzt, minimiert man die Schrumpfung des spritzgegossenen Körpers beim Sintern; weiterhin läßt sich das Bindemittel schnell und leicht auch aus spritzgegossenen Grünlingen mit hängenden bzw. überhängenden Teilen ohne spezielle Abstützung derselben entfernen.
Die Erfindung ist geeignet für einen breiten Bereich von Pulvern aus Metallen wie bspw. Wolfram und dessen Legierungen, nichtrostende Stähle, Kohlen­ stoffstähle sowie für von Eisencarbonyl und Nickelcarbonyl abgeleitete Pulver.
Die Teilchengröße des Metallpulvers liegt vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 15 µm, besser im Bereich von 0,4 bis 10 µm; sie beträgt idealerweise 0,4 bis 5 µm. Vorzugsweise enthält das Größenspektrum des Metallpulvers zwei Maxima.
Die Erfindung erlaubt die Herstellung von Sinterprodukten mit 95 bis 99% der theoretischen Dichte.
In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet man ein Einsatzmaterial, das ungefülltes (d. h. reines) Polyethylen enthält, und das Polyethylen wird zunächst durch thermische Depolymerisation bei einer für die endotherme Depolymerisa­ tion geeigneten Temperatur entfernt. Dadurch läßt das Polyethylen sich mittels eines gesteuerten Gleichgewichtsverfahrens entfernen. Die Depolymerisierung wird bei einer Temperatur über dem Kristallschmelzpunkt fortgesetzt, an dem sie exotherm wird. Durch die resultierende interne Erwärmung des spritzgegos­ senen Körpers behält dieser seine Temperatur gleichmäßiger bei (insbesondere bei Behandlung einer größeren Anzahl spritzgegossener Körper in einem Ofen) und reduziert die Gefahr eines verfrühten Sinterns durch extern aufgebrachte Wärme.
In der oben erläuterten Ausführungsform wird das Polyethylen erst depolymeri­ siert, nachdem das gesamte Wachs in einer vorhergehenden Stufe des Vorgangs bei niedrigerer Temperatur entfernt worden ist.
Es soll nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung lediglich als Bei­ spiel unter Bezug auf die Fig. 1 und 2 der beigefügten Zeichnung beschrieben werden; dabei zeigen die
Fig. 1 einen schaubildlichen Vertikalschnitt einer Anordnung zum Entfer­ nen eines Bindelmittels aus einem erfindungsgemäßen spritzgegos­ senen Metallkörper und die
Fig. 2 ein Temperatur-Zeit-Profil für das Austreiben des Bindemittels in der Anordnung der Fig. 1.
Die bevorzugte Bindemittel-Zusammensetzung für die Verwendung bei der Er­ findung weist
  • a) 15 bis 25 Vol.% Paraffinwachs, enthaltend 2% Öl,
  • b) 20 bis 30 Vol.% mikrokristallines Wachs,
  • c) 45 bis 60 Vol.-% Polyethylen mit einem Schmelzflußindex von nicht weniger als 30 g/l0 min sowie
  • d) 2 bis 5 Vol.-% Stearinsäure auf.
Die Stearinsäure wirkt als oberflächenaktives Mittel und ätzt das Metallpulver an, um eine bessere Beschichtung mit dem Bindemittel zu gewährleisten; sie wirkt auch als Formtrennmittel.
Zum Ansetzen eines das obige Bindemittel enthaltenden Einsatzmaterials wird das Metallpulver getrocknet und in einem Mischer gut mit der Stearinsäurekom­ ponente gemischt. Die Pulvermischung wird dann auf eine Temperatur von 20°C unter dem Schmelzpunkt des Polyethylen, aber nicht mehr als 150° erwärmt. Die Metallpulver/Stearinsäure-Mischung wird dann einer weichgemachten Mi­ schung des Paraffinwachses, des mikrokristallinen Wachses und des Polye­ thylens zugegeben und unter Bedingungen starker und schwacher Scherung in einem Doppelplanetenmischer gemischt.
Die Dichte des Einsatzmaterials wird geprüft; sie sollte innerhalb ±0,1 g/cm3 ei­ nes vorgegebenen Werts liegen.
Sodann wird das Einsatzmaterial zu einem Größenspektrum von fein bis max. 3 mm, vorzugsweise 1 mm bis 3 mm granuliert.
Das resultierende granulierte Einsatzmaterial kann dann unter Verwendung von Standardausrüstungen spritzgegosssen werden, und zwar vorzugsweise bei ei­ ner Temperatur von 170 bis 220°C, vorteilhafterweise 150 bis 200°C. Die resultie­ renden geformten "Grünlinge" sollten eine Gewichtsvariation von nicht mehr als ±0,2% (Teile mit 1 g bis 10 g Gewicht) bzw. nicht mehr als ±0,5% (Teile von 10 g bis 30 g Gewicht) aufweisen.
Wie in Fig. 1 dargestellt, werden die spritzgegossenen Grünlinge 2 auf Schalen 5 im (bspw. elektrisch beheizten) temperaturgeregelten Ofen plaziert. Der Ofen ist an beiden Enden mit wasser- oder luftgekühlten Türen 3 versehen, die mit Wär­ meschirmen 4 gegen das Ofeninnere isoliert sind. Ein Gaszulaufrohr 1 ist in den Ofen eingeführt; zwei seiner Zweige umgeben die Wärmeschirme 4. Ein Träger­ gas (typischerweise Stickstoff oder ein Gemisch von 15% Wasserstoff und 85% Stickstoff) wird mit einem Druck von ca. 29.430 bis 42.183 Pa mit einer Strömung von 0,5 bis 1 m3/h pro Kubikmeter effektives Ofenvolumen zugeführt; vergl. den Pfeil c. Die Zweige des Zulaufrohrs 1 enthalten um die Wärmeschirme 4 herum Löcher, die auf die Zwischenräume zwischen den Schalen 5 ausgerichtet sind und das Trägergas in abwechselnder Richtung über die aufeinanderfolgenden Schalen im Stapel richten, wie mit den Pfeilen a angedeutet. Das Trägergas tritt anfänglich am Ventilauslaß 8 aus, wie mit dem Pfeil d angedeutet, und führt da­ bei Wachsdampf mit, der in einem Abscheider 6 mit einer externen Kühlung 10 und einer internen Kühlung 11 gekühlt wird. Nach dem Austreiben der Wachs­ komponenten des Bindemittels wird der Auslaß 7 des Abscheiders 6 geschlossen und die Temperatur erhöht, um die Depolymerisation des Polyethylens einzu­ leiten. In dieser Temperaturstufe wir das Ventil des Auslasses 9 geöffnet; das die Depolymerisationsprodukte enthaltende Trägergas tritt an diesem Auslaß aus, wie mit dem Pfeil b angedeutet.
Das Austreiben des Bindemittels unter Verwendung der Vorrichtung der Fig. 1 wird nun anhand des Wärmeprofils der Fig. 2 erläutert, das für ein Bindemittel gilt, das Paraffinwachs mit Schmelzbereichen bei 45°C und 63°C und mikrokri­ stallines Wachs mit vier Schmelzbereichen im Bereich von 62 bis 144°C enthält.
Während die Temperatur im Ofen zunimmt, schmilzt das Paraffinwachs im Bin­ demittel allmählich und fließt aus, wobei es feine Pfade für das nachfolgende Schmelzen des mikrokristallinen Wachses bei höheren Temperaturen schafft. Der allmählich Temperaturanstieg in den spritzgegossenen Körpern 2 und das stu­ fenweise Schmelzen der Wachskomponenten vermeiden die Bildung einer de­ struktiven Flüssigkeitsmasse in der Nähe der spritzgegossenen Körper.
Wie in der Stufe S1 der Fig. 2 dargestellt, wird der Ofeninhalt anfänglich rasch mit 220° bis 240°C/h auf eine Temperatur von 110°C (Teile mit 0,5 mm bis 5 mm Dicke) bzw. 90°C (Teile mit 5 mm bis 15 mm Dicke) erwärmt.
Die Temperatur wird dann für eine berechnete Dauer (bspw. 1,1 min pro Liter Ofenvolumen gehalten (Stufe S2).
Während der Stufen S1 und S2 wird der größte Teil des Wachses aus den spritz­ gegossenen Körpern 2 entfernt.
Sodann wird die Temperatur mit 40 bis 60°C/h auf 230 bis 250° gesteigert (Stufe S3) und dort für die Dauer von 1,1 min pro Liter effektives Ofenvolumen gehal­ ten, damit das Wachs verdampfen, vom Trägergas aufgenommen und staufrei aus dem Ofen entfernt werden kann. Diese Stufe ist in Fig. 2 mit S4 bezeichnet.
Die Temperatur wird dann mit 20 bis 30°C/h auf 375°C gesteigert und dort eine halbe Stunde gehalten (Stufen S5 und S6). Die endotherme Depolymerisation be­ ginnt bei ca. 350°C und setzt sich bis an das Ende der Stufe S6 fort. Dann wird die Temperatur mit 80 bis 120°C/h auf 500°C gesteigert (Stufen S7 und S8) und schließlich mit 150 bis 200°C/h auf 600°C angehoben und dort für die Dauer von 0,54 min pro Liter Ofenvolumen gehalten; vergl. die Stufe S9 in Fig. 2. Die exo­ therme Depolymerisation findet im Temperaturbereich von 375°C bis 450°C statt. Während dieser letzteren Stufen, bei denen das Polyethylen depolymerisiert wird, werden die Ventile am Auslaß 9 und am Auslaß 8 geschlossen gehalten (Fig. 1).
Generell gelten die unteren Werte der oben angegebenen Erwärmungsgeschwin­ digkeitsbereiche für Teile 2 mit Abmessungen von mehr als 8 mm, die höheren Werte für Teile mit Abmessungen unter 8 mm.
Für dickwandige Teile (mehr als 15 mm) kann die Stufe der Polymerisatentfer­ nung bei niedriger Termperatur (S4) unterstützt werden, indem man den Träger­ gaszulauf 8 schließt und eine Saugpumpe an den Auslaß 7 des Bindemittelab­ scheiders anschließt.
Die abschließende Stufe S9 in Fig. 2 ist eine Vorsinterstufe und die vorgesinterten Körper 2 lassen sich in einem Standard-Sinterofen in einem Inertgas und/oder Wasserstoff bei Unterdruck sintern. Die Sintertemperatur liegt typischerweise im Bereich von 1.000 bis 1.500°C; die Sinterdauer kann auf übliche Weise ermittelt werden.
Die Erfindung wird nun zusätzlich an einem Beispiel erläutert.
Beispiel
Als Metallrohstoff wurden Carbonyleisenpulver einer mittleren Teilchengröße von 4 µm bis 5 µm und 0,03% C-Anteil sowie Carbonylnickelpulver (Type 123) einer mittleren Teilchengröße von 4 µm bis 5 µm verwendet. 10 kg eines Ge­ mischs der beiden Metallpulver mit 98% Carbonyleisenpulver und 2% Car­ bonylnickelpulver wurden eine Stude lang mit 0,014 kg Stearinsäure vermischt.
Das gut durchgemischte Material wurde auf 110°C erwärmt und einer Mischung eines zuvor plastifizierten Bindemittels zugegeben, das 0,376 kg reines Polye­ thylen, 0,154 kg Paraffinwachs und 0,225 kg mikrokristallines Wachs aufwies. Der Volumen-Füllgrad der Metallpulvermischung im Bindemittel betrug 62%. Die resultiernde Mischung wurde zu einem Einsatzgranulat für den Spritzguß granuliert und dieses in Formen eingegeben. Das Gewicht des in jede Form ein­ gegebenen Einsatzmaterials wurde auf ±0,2% eingestellt.
Die geformten Grünlinge 2 wurden auf keramische Feuerfestplatten 5 (verlg. Fig. 1) plaziert und zwecks Entfernung des Bindemittels entsprechend dem Tempe­ ratur-Zeit-Profil der Fig. 2 behandelt. Als Trägergas wurde Stickstoff benutzt. Die vorgesinterten Produkte wurden dann gesintert; dabei wurde eine Maßhaltigkeit von ±2% und 97% der theoretischen Dichte erreicht.

Claims (18)

1. Einsatzmaterial für den Spritzguß mit einem Metallpulver und einem Binde­ mittel, wobei das Bindemittel ein Gleitmittel aufweist, das durch Schmelz und/oder Verdampfen aus einem aus dem Einsatzmaterial spritzgegossenen Gegenstand entfernbar ist, und wobei das Gleitmittel aus zwei oder mehr Wachsen zusam­ mengesetzt ist und zwei oder mehr Schmelzpunkte hat, so daß das Gleitmittel sich aus einem solchen spritzgegossenen Gegenstand fortschreitend entfernen läßt, indem man die Temperatur gesteuert von unterhalb des untersten Schmelz­ punktes bis über die höchste Verdampfungstemperatur des Gleitmittels erhöht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Wachse zwei oder mehr Schmelzpunkte besitzt, und daß das Bindemittel ein organisches Polymerisat aufweist, das durch Schmelzen und/oder Verdampfen aus einem aus dem Einsatz­ material spritzgegossenen Gegenstand entfernbar ist.
2. Einsatzmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitmittel Paraffinwachs und mikrokristallines Wachs aufweist.
3. Einsatzmaterial nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Polymerisat Polyethylen ist.
4. Einsatzmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polye­ thylen einen Schmelzflußindex (ASTM D 1238-88) von nicht weniger als 30 g/10 min hat.
5. Einsatzmaterial nach einem der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel
  • a) 15 bis 25 Vol.% Paraffinwachs,
  • b) 20 bis 30 Vol.-% mikrokristallines Wachs und
  • c) 45 bis 60 Vol.-% Polyethylen aufweist.
6. Einsatzmaterial nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Metallpulver eine Größenverteilung im Bereich von 0,4 bis 15 µm aufweist.
7. Einsatzmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall­ pulver eine Größenverteilung im Bereich von 0,4 bis 5 µm aufweist.
8. Einsatzmaterial nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Größenverteilungsspektrum des Metallpulvers zwei Maxima aufweist.
9. Verfahren zur Herstellung eines druckgegossenen Metallgegenstandes, bei dem man
  • a) ein Einsatzmaterial aus Metallpulver und Bindemittel spritzgießt, um einen Spritzgußkörper auszubilden, wobei das Bindemittel ein Wachs-Gleitmittel mit einem Bereich von Schmelzpunkten sowie ein organisches Polymerisat aufweist,
  • b) das Wachs-Gleitmittel fortschreitend aus dem Spritzgußkörper ent­ fernt, indem man dessen Temperatur durch den Bereich von Schmelzpunkten hindurch erhöht,
  • c) das organische Polymerisat thermisch aus dem Spritzgußkörper entfernt und
  • d) danach den Spritzgußkörper sintert, um das Metallpulver zu schmelzen und den Metallgegenstand auszubilden,
dadurch gekennzeichnet, daß man im Schritt (ii) den spritzgegossenen Körper mit einer Halterung und/oder Lagerung abstützt, der auf das verflüssigte Wachs Gleitmittel keine Kapillarwirkung ausübt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man im Schritt (ii) das verflüssigte Wachs-Gleitmittel verdampft und als in einem Gasstrom mitge­ führten Dämpf vom Spritzgußkörper abführt.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mehrzahl derartiger Spritzgußkörper auf eine oder mehrere Schalen in einem Ofen plaziert, und daß man einen Gasstrom über jede Schale strömen läßt, und verflüssigtes Wachs in einer vorbestimmten Richtung zu einer Kante jeder Schale hin von den Spritzgußkörpern abführt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen zu einem Stapel angeordnet sind und der Gasstrom in abwechselnden Richtungen über aufeinander folgende Schalen des Stapels strömt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Wachs-Gleitmittel in zwei oder mehr Stufen entfernt wird, in denen jeweils die Temperatur des Spritzgußkörpers mit vorgegebener Geschwindigkeit erhöht und dann für eine gegebene Dauer gehalten wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Einsatzmaterial ein solches nach einem der Ansprüche 2 bis 8 verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Wachs-Gleitmittel 15 bis 25 Vol.-Teile Paraffinwachs und 20 bis 30 Vol.-Teile mikrokristallines Wachs aufweist und daß die Temperatur des Spritzgußkörpers mit nicht mehr als 300°C/h auf eine Haltetemperatur von 80 bis 120°C und dann mit nicht mehr als 100°C/h auf eine Haltetemperatur von 200 bis 280°C erhöht wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Polymerisat Polyethylen ist und durch endotherme Depolymerisation in einer Stufe gesteuerter Erwärmung teilweise entfernt wird, wobei das verbleibende Polyethylen in einer nachfolgenden Erwärmungsstufe durch exo­ therme Depolymerisation entfernt wird.
17. Verfahren zur Herstellung eines Einsatzmaterials für den Spritzguß aus Me­ tallpulver und Bindemittel, wobei das Bindemittel ein Gleitmittel und ein organi­ sches Polymerisat aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß man einen aus dem Einsatzmaterial gebildeten spritzgegossenen Körper vorsieht, aus dem aus dem Einsatzmaterial gebildeten Spritzgußgegenstand das Gleitmittel und das organi­ sche Polymerisat durch Schmelzen und/oder Verdampfen entfernt, wobei das Gleit­ mittel aus zwei oder mehr Wachsen zusammengesetzt ist und zwei oder mehr Schmelzpunkte aufweist und das Gleitmittel aus dem Spritzgußgegenstand fort­ schreitend entfernt wird, indem man die Temperatur gesteuert von unter dem niedrigsten Schmelzpunkt bis über die höchste Verdampfungstemperatur des Gleitmittels erhöht.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Wachse mindestens zwei Schmelzpunkte besitzt.
DE4318170A 1992-06-02 1993-06-01 Spritzgießbares Einsatzmaterial und Verfahren zur Herstellung eines spritzgegossenen Metallgegenstandes Expired - Lifetime DE4318170C2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB929211586A GB9211586D0 (en) 1992-06-02 1992-06-02 Injection-multiple metal feedstick and method of forming metal injection-moulded article
GB929224632A GB9224632D0 (en) 1992-11-24 1992-11-24 Injection-mouldable metal feedstock and method of forming metal injection-moulded article

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4318170A1 DE4318170A1 (de) 1993-12-09
DE4318170C2 true DE4318170C2 (de) 2002-07-18

Family

ID=26300966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4318170A Expired - Lifetime DE4318170C2 (de) 1992-06-02 1993-06-01 Spritzgießbares Einsatzmaterial und Verfahren zur Herstellung eines spritzgegossenen Metallgegenstandes

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5397531A (de)
JP (1) JP2914846B2 (de)
KR (1) KR100227222B1 (de)
DE (1) DE4318170C2 (de)
IN (1) IN187357B (de)
MY (1) MY109138A (de)
PH (1) PH30145A (de)
TW (1) TW362999B (de)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3443175B2 (ja) * 1993-07-23 2003-09-02 アスラブ・エス アー 焼結によるチタン部品の製造方法およびこの種の製造方法を用いて作られる装飾品
JP3290599B2 (ja) * 1996-10-25 2002-06-10 株式会社小松製作所 脱脂方法
US5641920A (en) * 1995-09-07 1997-06-24 Thermat Precision Technology, Inc. Powder and binder systems for use in powder molding
DE19614006A1 (de) * 1996-04-09 1997-10-16 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Granulat und Formteilen aus Hartmetall- oder Cermet-Materialien
US6093761A (en) 1999-04-14 2000-07-25 Stanton Advanced Materials, Inc. Binder system and method for particulate material
US6221289B1 (en) 1998-08-07 2001-04-24 Core-Tech, Inc. Method of making ceramic elements to be sintered and binder compositions therefor
DE19916870C1 (de) * 1999-04-14 2000-07-27 Tigra Hartstoff Gmbh Hartmetall-Schneidrädchen und Verfahren zu dessen Herstellung
US6676895B2 (en) 2000-06-05 2004-01-13 Michael L. Kuhns Method of manufacturing an object, such as a form tool for forming threaded fasteners
US6537487B1 (en) 2000-06-05 2003-03-25 Michael L. Kuhns Method of manufacturing form tools for forming threaded fasteners
US6376585B1 (en) * 2000-06-26 2002-04-23 Apex Advanced Technologies, Llc Binder system and method for particulate material with debind rate control additive
US6478842B1 (en) * 2000-07-19 2002-11-12 R. A. Brands, Llc Preparation of articles using metal injection molding
US6776955B1 (en) 2000-09-05 2004-08-17 Advanced Materials Technologies, Pte., Ltd. Net shaped articles having complex internal undercut features
SI21266A (sl) * 2002-07-24 2004-02-29 Institut "Jo�Ef Stefan" Suspenzije prahov za plastično oblikovanje pri sobni temperaturi in postopki oblikovanja te suspenzije
US7237730B2 (en) * 2005-03-17 2007-07-03 Pratt & Whitney Canada Corp. Modular fuel nozzle and method of making
ATE542974T1 (de) * 2006-03-08 2012-02-15 Reell Prec Mfg Corp Scherkraftmechanismus mit vernetztem thermoplast
US8316541B2 (en) * 2007-06-29 2012-11-27 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor heat shield with integrated louver and method of manufacturing the same
WO2009015029A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-29 Phillips Plastics Corporation Method of molding complex structures using a sacrificial material
US7543383B2 (en) 2007-07-24 2009-06-09 Pratt & Whitney Canada Corp. Method for manufacturing of fuel nozzle floating collar
US20100178194A1 (en) * 2009-01-12 2010-07-15 Accellent, Inc. Powder extrusion of shaped sections
US8523476B2 (en) 2010-06-01 2013-09-03 Reell Precision Manufacturing Corporation Positioning and damper device using shear force from cyclic differential compressive strain of a cross-linked thermoplastic
WO2013138336A1 (en) 2012-03-12 2013-09-19 Reell Precision Manufacturing Corporation Circumferential strain rotary detent
US10022845B2 (en) 2014-01-16 2018-07-17 Milwaukee Electric Tool Corporation Tool bit
DE102015113175A1 (de) * 2015-08-10 2016-09-29 Federal-Mogul Ignition Gmbh Zündkerze
KR101806252B1 (ko) * 2015-10-02 2017-12-07 주식회사 쓰리디컨트롤즈 금속 분말 함유 조성물을 원료로 하는 3차원 프린팅 방법
KR101673821B1 (ko) * 2015-11-09 2016-11-08 영남대학교 산학협력단 분말성형용 왁스계 열가소성 유기결합제 조성물 및 이를 이용한 피드스탁 조성물
FR3066418B1 (fr) * 2017-05-18 2021-09-24 Commissariat Energie Atomique Procede d'elaboration d'un materiau composite a matrice metallique par moulage par injection
WO2019109098A1 (en) 2017-12-01 2019-06-06 Milwaukee Electric Tool Corporation Wear resistant tool bit
USD921468S1 (en) 2018-08-10 2021-06-08 Milwaukee Electric Tool Corporation Driver bit
CN109318483A (zh) * 2018-11-15 2019-02-12 江苏科技大学 一种三维打印台及其多面支撑打印方法
CN113787190B (zh) * 2021-08-31 2022-08-26 深圳市富荣新材料科技有限公司 金属注射成型用喂料的制备方法、喂料以及金属零件

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3132277A1 (de) * 1980-08-15 1982-06-16 Sumitomo Chemical Co., Ltd., Osaka Bindemittel zum pulversintern anorganischer materialien

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4197118A (en) * 1972-06-14 1980-04-08 Parmatech Corporation Manufacture of parts from particulate material
US4404166A (en) * 1981-01-22 1983-09-13 Witec Cayman Patents, Limited Method for removing binder from a green body
US4544694A (en) * 1982-12-27 1985-10-01 American Hoechst Corporation Extrusion lubricant composition and process
JPS59121150A (ja) * 1982-12-27 1984-07-13 日産自動車株式会社 射出成形用材料
US4661315A (en) * 1986-02-14 1987-04-28 Fine Particle Technology Corp. Method for rapidly removing binder from a green body
GB2198433B (en) * 1986-12-05 1990-11-07 Romain Louis Billiet Improvements in or relating to the removal of organic binding agents from articles moulded from sinterable materials
US5122326A (en) * 1987-03-02 1992-06-16 Vacuum Industries Inc. Method of removing binder material from shaped articles under vacuum pressure conditions
JPS63290201A (ja) * 1987-05-21 1988-11-28 Kobe Steel Ltd 焼結高合金鋼製造用圧粉成形体の製造方法
JPS63315574A (ja) * 1987-06-17 1988-12-23 Honda Motor Co Ltd 粉末成形品からの粘結剤の除去方法
US4765950A (en) * 1987-10-07 1988-08-23 Risi Industries, Inc. Process for fabricating parts from particulate material
JPH0686608B2 (ja) * 1987-12-14 1994-11-02 川崎製鉄株式会社 金属粉末射出成形による鉄焼結体の製造方法
WO1990000207A1 (en) * 1988-06-27 1990-01-11 Kawasaki Steel Corporation Sintered alloy steel with excellent corrosion resistance and process for its production
JPH07116487B2 (ja) * 1988-06-30 1995-12-13 三菱製鋼株式会社 金属粉末射出成形体の脱脂方法
JPH0230701A (ja) * 1988-07-19 1990-02-01 Sanyo Chem Ind Ltd 焼結性粉末成形体の脱脂方法
US5213730A (en) * 1988-10-06 1993-05-25 Benchmark Structural Ceramics Corporation Controlled combustion synthesis process for the production of silicide based composites
JPH0699725B2 (ja) * 1989-02-28 1994-12-07 株式会社島津製作所 ワックストラップ
DE69013758T2 (de) * 1989-05-30 1995-06-08 Corning Inc Bindemittel aus reversiblen Polymergel-Bindern zur Formung von Pulvern.
JPH0345567A (ja) * 1989-07-14 1991-02-27 Juki Corp 粒子状材料の焼結体の製造方法
JP2751966B2 (ja) * 1989-07-20 1998-05-18 住友金属鉱山株式会社 射出成形用組成物
JPH03104802A (ja) * 1989-09-19 1991-05-01 Komatsu Ltd 焼結品の製造方法
JPH0692603B2 (ja) * 1989-10-17 1994-11-16 住友金属鉱山株式会社 金属焼結体製造用金属粉末及びこれを用いた金属焼結体製品の製造方法
US5278250A (en) * 1989-11-04 1994-01-11 Del-Ichi Ceramo Co., Limited Process for preparing organic binder
DE4007345A1 (de) * 1990-03-08 1991-09-12 Basf Ag Thermoplastische massen fuer die herstellung metallischer formkoerper
JPH03290374A (ja) * 1990-04-03 1991-12-20 Japan Steel Works Ltd:The 焼結品の製造方法
US5135977A (en) * 1990-10-04 1992-08-04 Sumitomo Metal Mining Company, Ltd. Injection molding composition
US5240513A (en) * 1990-10-09 1993-08-31 Iowa State University Research Foundation, Inc. Method of making bonded or sintered permanent magnets

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3132277A1 (de) * 1980-08-15 1982-06-16 Sumitomo Chemical Co., Ltd., Osaka Bindemittel zum pulversintern anorganischer materialien

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 02-57609 A. Patent Abstracts of Japan, 1990, 2-57609 A *

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06122902A (ja) 1994-05-06
US5397531A (en) 1995-03-14
KR940000192A (ko) 1994-01-03
DE4318170A1 (de) 1993-12-09
IN187357B (de) 2002-04-06
MY109138A (en) 1996-12-31
TW362999B (en) 1999-07-01
PH30145A (en) 1997-01-21
KR100227222B1 (ko) 1999-11-01
JP2914846B2 (ja) 1999-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4318170C2 (de) Spritzgießbares Einsatzmaterial und Verfahren zur Herstellung eines spritzgegossenen Metallgegenstandes
DE69532617T2 (de) Target für die Kathodenzerstäubung mit ultrafeinen orienterten Körnern
DE10084853B3 (de) Verfahren zur Herstellung mikroporöser Metallteile
DE69907922T2 (de) Pulvermetallspritzgiessverfahren zum formen eines gegenstandes aus der nickelbasis- superlegierung "hastelloy x"
DE60034801T2 (de) Hartmetall mit niedriger wärmeleitfähigkeit
DE3106675A1 (de) Siliziumnitrid/bornitrid-verbund- bzw. -mischsinterkoerper und verfahren zur seiner herstellung
DE2843642C3 (de) Mit flüssigem Kühlmittel kühlbare Glasform
DE2242111A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum giessen von gegenstaenden mit gerichtet erstarrtem gefuege
DE2510853A1 (de) Kontinuierliches verfahren zum erzeugen einer nichtdendritische primaere festteilchen enthaltenden legierung
EP0120447A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von flüchtigen Anteilen aus Polymerschmelzen oder Pasten
WO2004039522A1 (de) Metallpulverspritzgussmasse und verfahren zum metallpulverspritzguss
DE2430637A1 (de) Anordnung zur kondensierung und abscheidung von wachs, paraffin und anderen stoffen aus einem gasstrom
DE4110145A1 (de) Verfahren zum formen einer aluminiumsilicium-legierung
CH646999A5 (de) Gegenstand aus einer hochfesten aluminiumlegierung und verfahren zu seiner herstellung.
DE102004058237B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Plasmabehandlung eines Pulvers
DE2200670B2 (de)
CH632225A5 (en) Process for making a fired moulding from particulate material
DE3207777C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Rohrstranggießen von Metallen, inbes. Nickel- und Kobaltlegierungen
DE10002670C2 (de) Druckgießverfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung
EP0561273B1 (de) Vergiessbare Formmassen
DE3103008C2 (de)
DE19504359C1 (de) Verfahren zum Herstellen von Legierungen in einem induktiv beheizten Kaltwandtiegel
DE102019104492A1 (de) Verfahren zur herstellung einer kristallinen aluminium-eisen-silizium-legierung
AT257178B (de) Verfahren zur Herstellung gesinterter Formkörper und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP0829298A2 (de) Verfahren zur Herstellung von Hydroxipivalinsäureneopentylglykolester-Granulaten

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: RUSCHKE, O., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 81669 MUENCHEN

8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
R071 Expiry of right
R071 Expiry of right