[發(fā)明專利]一種用于粉末微注射成形的粘結(jié)劑及其應(yīng)用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010143849.6
• 申請日: 2010-04-12
• 公開（公告）號: CN101797645A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏卿坤;劉煜;肖燕芳;張昊;何浩
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙學(xué)院
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬粉末微注射成形領(lǐng)域?qū)Ｓ糜诜勰┪⒆⑸涑尚蔚恼辰Y(jié)劑及其應(yīng)用的方 法。

背景技術(shù)

金屬粉末微注射成形(uMIM)是在金屬粉末注射成形的基礎(chǔ)上發(fā)展的一項新的成形技 術(shù)，其注射成形產(chǎn)品尺寸一般為亞毫米級甚至微米級，重量一般為2克以下，最小可達(dá)到 0.02克。目前金屬微尺度注射成形的生產(chǎn)存在廢品率較高、易變形、尺寸精度不穩(wěn)定的缺 點，嚴(yán)重制約了金屬微尺度注射成形技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模和應(yīng)用范圍，造成這種情況的一個 重要的原因是現(xiàn)有粘結(jié)劑的問題。現(xiàn)有的國內(nèi)目前普遍使用的蠟基體系的粘結(jié)劑配方主要 是用于常規(guī)尺寸的金屬注射成形。對于常規(guī)金屬粉末喂料，最為常用的是石蠟-聚合物系， 主粘結(jié)劑為PW，輔助粘結(jié)劑為HDPE、EVA、PP、PA、PEA等，助劑為硬脂酸SA。這 種粘結(jié)劑配方通常有較好的流變學(xué)性能，在注射工藝條件下粘度較低，流動性好。但這種 粘結(jié)劑體系生坯強(qiáng)度低，且由于PW從注射溫度降到室溫過程會發(fā)生相轉(zhuǎn)變，體積收縮大， 造成生坯密度不均，廢品率高，燒結(jié)產(chǎn)品尺寸精度差，無法滿足金屬粉末微注射成形領(lǐng)域。 目前這方面的粘結(jié)劑主要依靠進(jìn)口，成本很大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于粉末微注射成形的粘結(jié)劑及其應(yīng)用方法；該粘結(jié)劑粘度 較低但有足夠的強(qiáng)度，有較好的充模能力與生坯穩(wěn)定性；利于微注射成形的流動性并避免 生坯件脫模時的損壞；注射坯密度均勻；通過低溫與低加熱速度的熱脫粘，可制造出無裂 紋、無變形的脫粘微型金屬零件。

本發(fā)明主要是研制出一種專用于粉末微注射成形用的粘結(jié)劑，其成分中具有工業(yè)石 蠟、巴西蠟、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、植物油和硬脂酸，其質(zhì)量百分比含量分別為 工業(yè)石蠟15-25％、巴西蠟20-30％、高密度聚乙烯15-32％、低密度聚乙烯10-20％、 植物油5-20%、硬脂酸1-7％。優(yōu)選工業(yè)石蠟20％、巴西蠟25％、高密度聚乙烯24％、 低密度聚乙烯15％、植物油13％、硬脂酸3％。

該粘結(jié)劑的應(yīng)用方法如下：

1)混合：將粘結(jié)劑置葉片式混料機(jī)中，在140℃-160℃溫度下混合1小時；加入金屬粉 末后在混料機(jī)中，在150℃-170℃溫度下混合2小時；所述的粘結(jié)劑與金屬粉末體積比為 50～58∶50～42；

2)注射成形：將上述混料置于柱塞式微型注射成形機(jī)內(nèi)，以注射溫度145℃～170℃，模 溫50℃～70℃條件下，注射成型；

3)脫脂：首先將注射成型的坯件置二氯甲烷中，溶解石蠟和植物油組分；然后在氬氣氣 氛中，以10℃/min速度加熱至300℃，然后以15℃/min的速度加熱至720℃進(jìn)行熱脫脂；

4)燒結(jié)：將脫脂后的坯件在真空燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行，真空度為10^-3Pa，以速率4℃/min升溫至 525℃，以速率10℃/min升溫至燒結(jié)溫度1050℃～1350℃，保溫3～5h，最后隨爐冷卻至 室溫，可得微型金屬零件。

由于金屬粉末微注射成形主要用1～5um的超細(xì)粉，粉末表面/體積之比增大，因此需 要粘度較低但有足夠強(qiáng)度的粘結(jié)劑，以利微注射成形的流動性并避免生坯件脫模時損壞。 相對于以往常規(guī)采用單組分主粘結(jié)劑和單組分輔助粘結(jié)劑不同，本發(fā)明特點是采用了熔點 不同的復(fù)合主粘結(jié)劑和輔助粘結(jié)劑，這樣使得在脫脂、燒結(jié)過程中，由于組分熔點不同， (工業(yè)石蠟熔點57～63℃，巴西蠟熔點82～85℃，高密度聚乙烯熔點范圍為132-135℃， 低密度聚乙烯熔點為112℃。)脫脂和燒結(jié)在不同的溫度段分步分階段進(jìn)行，最大程度減小 了脫脂和燒結(jié)過程的變形，保持了注射坯的形狀。復(fù)合主粘結(jié)劑采用工業(yè)石蠟+巴西蠟， 具有較好的流動性，有助于填充復(fù)雜型腔。輔助粘結(jié)劑采用高密度聚乙烯+低密度聚乙烯， 起到骨架作用，維持脫脂保形性。表面活性劑采用植物油和硬脂酸，可用于改善粉末和粘 結(jié)劑的兼容性，克服了金屬粉末微注射成形注射成形時液固相易分離，注射坯密度不均勻 的缺點。同時，當(dāng)填料(即金屬粉末)為顆粒直徑不超過5um的超細(xì)17-PH粉時，并在較 高的剪切率下，本發(fā)明體系的粘度低于其他商用粘結(jié)劑與填料混合體系的粘度。因此，在 160～170℃成形溫度下，這種注射料有較好的充模能力與生坯穩(wěn)定性；可制造出無裂紋、 無變形的脫粘微型金屬零件。由于脫粘粉末注射成形零件的孔隙度高，燒結(jié)中的線性收縮約 15％～20％，精度約±0.5％。

附圖說明

圖1為采用以往粘結(jié)劑制備的鉗頭的外觀；