TWI592233B - A method of metal injection molding and the metal workpiece made thereof - Google Patents

Description

一種金屬射出成形的方法及其所製造的金屬工件

本發明為有關一種金屬射出成形的方法及其所製造的金屬工件，尤指一種特殊之磁性承載盤及將之使用於去毛邊及脫脂製程之方法及其所製造的金屬工件。

在金屬工件製造的範疇中，金屬射出成形(Metal Injection Molding，簡稱MIM)製程適合用於生產形狀複雜，且需符合高密度與高精度需求者，因此在特定之應用具有優越的競爭性。

傳統的金屬射出成形如中華民國發明專利公告第I272172號，提出一種增加混料均勻度的方法，其步驟如下：(a)原料配比：將金屬粉末以鐵粉：鎳粉：銅粉重量百分比=90：6：4，再與黏結劑以低密度聚乙烯：聚醋酸乙烯酯：石油蠟：硬酯酸=12：12：61：15的重量百分比；(b)混練：混練溫度在120~160℃，等升溫階段結束後，降溫階段的混料置於特定溫度環境中控溫，由於控溫係於黏結劑軟化點和常溫之間，選取一特定溫度區間控溫，混料經持溫攪拌處理後，此時爐冷至50℃，轉速10rpm，持續一小時，再關閉電源，完成降溫階段；(c)分離：係將混料後再經過分離程序取出所需的粒度分佈，其係以篩網濾除大於1.5公分和小於1公釐的混料，取介於兩者之間作為主射料；(d)成形：經射出成形方式製成生胚；(e)脫脂：先溶劑脫脂再熱脫脂，將射出的試片直接置入溶劑中脫脂；(f)燒結：將脫脂後 之半成品放置於燒結爐內，設定燒結溫度1250℃，2小時，將脫脂生胚予以燒結。

另可參照美國發明專利公告第US 9,085,028 B2號，提出一種使用金屬粉末射出成形製造複數個氣門機構零件的方法，包括：將一金屬粉末和一黏結劑混合而得到一用於射出成形的原料；將該原料注入一氣門機構零件形狀的一模具中而形成一成形體；從該成形體以溶劑去除部分黏結劑；對去除部分黏結劑的該成形體進行熱脫脂以及燒結而形成一燒結體；對該燒結體進行尺寸加工；對尺寸加工後的該燒結體進行真空滲碳；以及對真空滲碳處理後的該燒結體進行拋光。

於以上先前技術之中，當該生胚因模具使用過久，產生磨耗，導致毛邊產生，於去毛邊的過程中，若該生胚未固定在該承載盤上時，該生胚易倒塌或移位，故常需特別製作治具以固定該生胚，又因該承載盤常以塑膠或橡膠製成，當進行溶劑脫脂時，塑膠、橡膠類的該承載盤易與溶劑反應而侵蝕或破裂，所以通常在去毛邊及脫脂時需要置放於不同的承載盤或治具上進行，然而，此作法不僅要準備多個承載盤以供替換，使製程過於繁瑣外，更可能於更換承載盤的過程中造成生胚的毀損。此外，該生胚進行溶劑脫脂時會受到溶劑侵入而與該黏結劑起反應，因而造成應力，此時若沒有將胚體固定住，將易導致工件變形，造成產品良率不佳的問題。

本發明的主要目的，在於解決習知金屬射出成形製程中具有較為繁瑣的去毛邊及脫脂過程以及產品品質不佳的問題。

為達上述目的，本發明提供一種金屬射出成形的方法，包含下列步驟： 將一含有一金屬粉及一黏結劑之金屬射出成形射料透過一射出製程於一模具中形成一生胚；將該生胚自該模具中取出，並置放於一具有一磁吸力的硬磁承載盤上而透過該磁吸力將該生胚固定於該硬磁承載盤上；將該硬磁承載盤送至一去毛邊設備以對該生胚進行一去毛邊製程而使該生胚的毛邊移除；將該硬磁承載盤送至一脫脂設備以對該生胚進行一脫脂製程而使該生胚內的該黏結劑材料至少部分移除；以及將該生胚送至一加熱設備並透過一燒結製程對該生胚進行加熱而燒結成為一金屬工件；其中，該生胚於進入該去毛邊設備前直至離開該脫脂設備後係以單一具有該磁吸力的硬磁承載盤運送。

為達上述目的，本發明還提供一種金屬工件，係以前述方法製造得到。

由以上可知，本發明相較於習知技藝可達到之功效在於，利用該磁吸力將該生胚緊固於該硬磁承載盤上，且僅透過單一硬磁承載盤於該去毛邊製程及該脫脂製程中進行運送，並非習知的非磁性承載盤僅供生胚放置而無固定的功能，並因此導致生胚之破損率過高。此外，於不同的去毛邊及脫脂製程需更換不同的承載盤或治具，導致生產成本提高，故本發明的金屬射出成形的製造流程更為簡便，且提高產品的品質穩定度。

10、10A‧‧‧生胚

20、20A‧‧‧硬磁承載盤

201A‧‧‧固定部

30‧‧‧砂料

40‧‧‧毛刷

『圖1』，為本發明一實施例中，該硬磁承載盤的立體示意圖。

『圖2』，為本發明一實施例中，以該噴砂方式進行該去毛邊製程的示意圖。

『圖3』，為本發明一實施例中，以該滾輪毛刷式進行該去毛邊製程的示意圖。

『圖4』，為本發明一實施例中，具有固定部之該硬磁承載盤的立體示意圖。

有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：請搭配參閱『圖1』至『圖3』所示，分別為本發明一實施例中該硬磁承載盤的立體示意圖、本發明一實施例中以該噴砂方式進行該去毛邊製程的示意圖以及本發明一實施例中以該滾輪毛刷式進行該去毛邊製程的示意圖，本發明為一種金屬射出成形的方法及其所製造的金屬工件，製造步驟流程如下：

步驟S1：將一含有一金屬粉及一黏結劑之金屬射出成形射料透過一射出製程於一模具中形成一生胚10。

步驟S2：如『圖1』所示，將該生胚10自該模具中取出，並置放於一具有一磁吸力的硬磁承載盤20上且透過該磁吸力將該生胚10固定於該硬磁承載盤20上。於本實施例中，該硬磁承載盤20係為一平板狀且具有該磁吸力之鐵氧磁體硬磁磁盤。於本發明之一實施例中，該硬磁承載盤20較佳地具有一介於30高斯至2000高斯之間的磁場強度，如磁場強度太小，則該硬磁承載盤20將無法有效固定該生胚10，使該生胚10容易於製程中脫落；而如磁場強度太大，該生胚10將難以從該硬磁承載盤20取下，且容易造成破壞。

步驟S3：將載有該生胚10的該硬磁承載盤20送至一去毛邊設備以對該生胚10進行一去毛邊製程而使該生胚10的表面周圍處之毛邊移除，其 中該去毛邊製程係以一機械力的方式將該毛邊去除。於本發明中，該去毛邊製程的方式可為一噴砂式、一滾輪毛刷式、一平移毛刷式、一手動式或上述組合。於本發明一實施例中，如『圖2』所示，該去毛邊製程係以該噴砂式進行，該噴砂式的一砂料30可採用玻璃砂或金剛砂，將載有該生胚10的該硬磁承載盤20放置於該去毛邊設備的一腔體內，並將該砂料30噴向該生胚10以去除該毛邊，由於該硬磁承載盤20具有該磁吸力而將該生胚10固定住，故該砂料30撞擊該生胚10時也不會使該生胚10晃動、移位或堆疊，進而造成該生胚10變形或缺角等問題。於本發明另一實施例中，如『圖3』所示，該去毛邊製程亦可以該滾輪毛刷式進行，該滾輪毛刷式的一毛刷40可採用鬃毛，藉由該毛刷40滾刷於該生胚10以去除該毛邊。

步驟S4：將載有該生胚10的該硬磁承載盤20送至一脫脂設備，以對該生胚10進行一脫脂製程而使該生胚10內的該黏結劑至少部分移除，例如移除該黏結劑中的蠟。於本發明中，該脫脂製程的脫脂方式可為一溶劑脫脂、一加熱脫脂、一真空脫脂、一觸媒脫脂或上述組合。於本發明一實施例中，該脫脂製程係以該溶劑脫脂來進行，該脫脂設備為一儲液槽，將載有該生胚10的該硬磁承載盤20放置於充滿一溶劑的該儲液槽中進行脫脂，由於該硬磁承載盤20具有該磁吸力而將該生胚10固定住，當該硬磁承載盤20浸入該儲液槽的過程中或當該溶劑流動時也不會使該生胚10晃動、移位、堆疊，進而造成該生胚10變形或缺角等問題。於本發明中，該硬磁承載盤20係以不與該溶劑反應之材料所製成，例如具硬磁特性之鋇系鐵氧磁體(又稱氧化鋇磁石，Barium Ferrite)，但不以此為限，其中該溶劑為選自己烷、庚烷和三氯乙烯或其他溶劑所組成之群組。另外，當該溶劑擴散浸入該生胚10時會產生一膨潤現象，此現象易導致該生胚10發生彎曲及變形，由於該硬磁承載盤20具有該磁吸力而能將該生胚10牢靠地固定住，故 可減少該生胚10產生變形的問題。以上僅以該溶劑脫脂為舉例，可依實際需求而有不同的脫脂方式，並不以本案之舉例為限。

步驟S5：將脫脂後之該生胚10置於一陶瓷盤上，並透過一燒結製程對該生胚10進行加熱而燒結成為一金屬工件。

請參閱『圖4』所示，為本發明一實施例中具有固定部201A之該硬磁承載盤20A的立體示意圖，本實施例係以『圖1』作為基礎，並於一硬磁承載盤20A的一表面上置放一可被該硬磁承載盤20A吸住之固定部201A，或於製造該硬磁承載盤20A時即一體成形該固定部201A，以供一非平整底面的生胚10A放置，使該生胚10A牢靠地固定於該硬磁承載盤20A的該表面上。可依實際需求而調整不同位置及形狀的該固定部201A，不以本案之舉例為限。

綜上所述，由於本發明係利用該磁吸力將該生胚緊固於該硬磁承載盤上，且僅透過單一硬磁承載盤於該去毛邊設備及該脫脂設備中進行運送且該硬磁承載盤為氧化鐵磁盤，並非習知的非磁性承載盤僅供生胚放置而無固定的功能且承載盤係由會與溶劑起反應的塑膠或橡膠材料製成，前者易造成生胚在運送或受到去毛邊之機械力施壓時傾倒，後者需於不同的去毛邊或脫脂製程中更換不同的該承載盤。因此，本案所提出的金屬射出成形的製造流程更為簡便，且提高產品的品質穩定度。另外，藉由該固定部的設置，該硬磁承載盤可供非平整底面的該生胚置放，使該生胚更穩定地固定於該硬磁承載盤的該表面上。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明的一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。

10‧‧‧生胚

20‧‧‧硬磁承載盤

40‧‧‧毛刷

Claims (8)

1. 一種金屬射出成形的方法，包含下列步驟：將一含有一金屬粉及一黏結劑之金屬射出成形射料透過一射出製程於一模具中形成一生胚；將該生胚自該模具中取出，並置放於一具有一磁吸力的硬磁承載盤上而透過該磁吸力將該生胚固定於該硬磁承載盤上；將該硬磁承載盤送至一去毛邊設備以對該生胚進行一去毛邊製程而使該生胚的毛邊移除；將該硬磁承載盤送至一脫脂設備以對該生胚進行一脫脂製程而使該生胚內的該黏結劑材料至少部分移除；以及將該生胚送至一加熱設備並透過一燒結製程對該生胚進行加熱而燒結成為一金屬工件；其中，該生胚於進入該去毛邊設備前直至離開該脫脂設備後係以單一具有該磁吸力的硬磁承載盤運送。
2. 如申請專利範圍第1項所述的金屬射出成形的方法，其中該脫脂製程選自一溶劑脫脂、一加熱脫脂、一真空脫脂及一觸媒脫脂所組成之群組。
3. 如申請專利範圍第1項所述的金屬射出成形的方法，其中該硬磁承載盤係以不與一溶劑反應之材料所製成，該溶劑為選自己烷、庚烷和三氯乙烯所組成之群組。
4. 如申請專利範圍第1項所述的金屬射出成形的方法，其中該硬磁承載盤之材料為鋇系鐵氧磁體。
5. 如申請專利範圍第1項所述的金屬射出成形的方法，其中該硬磁承載盤具有一固定部以固定該生胚。
6. 如申請專利範圍第1項所述的金屬射出成形的方法，其中該去毛邊製程係以一機械力將該毛邊去除。
7. 如申請專利範圍第1項所述的金屬射出成形的方法，其中該硬磁承載盤具有一介於30高斯至2000高斯之間的磁場強度。
8. 一種金屬工件，係以申請專利範圍第1至7項任一項之方法製造得到。