[發(fā)明專利]制備金屬或陶瓷模制體的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280022866.1
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN103517886A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·特爾馬特;M·布勒馬赫爾;H·沃爾弗羅姆
• 申請（專利權(quán)）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: C04B38/04
• 分類號: C04B38/04;C04B38/06;C04B33/32
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 劉金輝;林柏楠

本發(fā)明涉及一種由包含粉狀金屬、粉狀金屬合金或粉狀陶瓷和有機(jī)粘合劑的熱塑性模塑組合物制備金屬或陶瓷成型體的方法。

金屬或陶瓷模制品可通過注射模塑、擠出或壓縮模塑除金屬粉末和/或陶瓷粉末之外還包含有機(jī)粘合劑的熱塑性組合物而制備。這些為具有高填料水平的有機(jī)聚合物模塑組合物。在將所述熱塑性組合物成型以獲得生坯件之后，移除有機(jī)粘合劑并將所得的脫粘生坯件(=褐色件(braunteil))燒結(jié)。

用于粉末注射模塑法的第一粘合劑通常基于聚乙烯或聚丙烯與蠟的混合物。在這種情況下，首先通過熔融使生胚體脫除蠟并通過緩慢熱解而燒除殘留的粘合劑。為了熔融，必須將生坯件引入粉末床中，這是因?yàn)橛捎谌廴诨旧喜痪哂猩鲝?qiáng)度。用于熱脫粘的隨后粘合劑體系不發(fā)生熔融，這是因?yàn)榘嘿F、不便將生坯件包埋入粉末中且隨后的挖掘太耗時(shí)。

用于完全熱脫粘的改進(jìn)粘合劑體系通常由數(shù)種組分構(gòu)成，例如如DE19925197所述。這些組分在不同溫度下加熱時(shí)從所述成型體中逐漸釋放，從而使得在至少400℃下通常仍存在相對少量的粘合劑成分且可將其視為殘留粘合劑。完全熱脫粘耗費(fèi)1-3天且因此極其緩慢。

又一改進(jìn)方法是溶劑脫粘法，其中使用包含具有不同溶解度的粘合劑組分的粘合劑體系。為了使生坯件脫粘，首先通過溶劑提取移除一種粘合劑組分，其后又通過緩慢熱分解從所述模制品中移除不溶或微溶于所述溶劑中的殘留粘合劑組分(例如US4,197,118或EP501602)。在此期間，由于經(jīng)歷殘留粘合劑的熔程，因此無法避免所述粉末模制品的塑性形變。

WO2011/016718A1描述了一種粉末注射模塑方法，其中將聚合物(如POM)與非聚合物溶劑(摩爾質(zhì)量<300g/mol，熔點(diǎn)>RT)的粘合劑混合物用于聚合物。首先將上述溶劑瀝出或蒸發(fā)。殘留聚合物通過熱脫粘移除。該方法的缺點(diǎn)在于當(dāng)與粉末混合且在注射模塑機(jī)中加工時(shí)，該粘合劑已使所述非聚合物溶劑氣化。低分子量組分在生坯件表面滲出并污染注射模具。此外，顯著降低了生坯件強(qiáng)度。

R.M.German在其手冊“Powder?Injection?Molding”，MPIF1990，第4章，第115頁中描述了溶劑脫粘：

“粘合劑中的兩種成分通常以大致相等的比例存在。這使得在顆粒之間的孔結(jié)構(gòu)中各自保持互連。使用低至30體積%的任一成分可容易地保持粘合劑的互連。因此，成功的粘合劑配制劑含有70-30體積%的主組分。”

現(xiàn)有技術(shù)的另一生坯件脫粘方法基于通過在含氣態(tài)酸氣氛中在升高的溫度下處理生坯件而催化脫粘。EP-A0413231公開了例如一種制備無機(jī)燒結(jié)模制品的方法，其中將可燒結(jié)無機(jī)粉末和作為粘合劑的聚甲醛的混合物成型為生胚體，然后通過在含氣態(tài)酸，例如含三氟化硼或HNO₃的氣氛中處理所述生坯體而移除所述粘合劑。隨后，將如此處理的生坯體燒結(jié)。可燒結(jié)粉末的實(shí)例為氧化物陶瓷粉末如Al₂O₃、ZrO₂、Y₂O₃和非氧化物陶瓷粉末如SiC、Si₃N₄和金屬粉末。

然而，當(dāng)使用僅由POM構(gòu)成的粘合劑相時(shí)，由于燒結(jié)密度過低，實(shí)際上不能獲得令人滿意的結(jié)果。

EP-A0444475描述了粘合劑組合物，其適于陶瓷成型體且除聚甲醛之外還包含聚1,3-二氧戊環(huán)、聚1,3-二烷或聚1,3-二氧雜環(huán)庚烷作為額外的可溶性聚合物或脂族聚氨酯、脂族聚環(huán)氧化物、聚C₂-C₆氧化烯、脂族聚酰胺、聚丙烯酸酯或其混合物作為可分散于POM中的聚合物。

EP0465940A1和DE10019447A1描述了用于制備金屬成型體的熱塑性模制品，其除可燒結(jié)的粉狀金屬或粉狀金屬合金之外，還包含聚甲醛均聚物或共聚物和與其不混溶的聚合物的混合物作為粘合劑。有用的額外聚合物包括聚烯烴，尤其是聚乙烯和聚丙烯以及甲基丙烯酸酯聚合物如PMMA(EP0465940A1)。DE10019447A1描述了用于制備金屬和陶瓷成型體的無機(jī)材料粉末的粘合劑，這些粘合劑包含聚甲醛均聚物或共聚物和聚合物體系的混合物，所述聚合物體系包含聚四氫呋喃和至少一種由C_2-8烯烴、乙烯基芳族單體、脂族C_1-8羧酸的乙烯基酯、乙烯基C_1-8烷基醚或(甲基)丙烯酸C_1-12烷基酯形成的聚合物。