硬质合金注射成形脱脂工艺与碳含量控制

将传统蜡基粘结剂和油＋蜡改进粘结剂体系分别与粒度为1．97μm的WC-8Co硬质合金粉末混合采用注射成形法制备了全致密高强度的硬质合金。研究了注射坯在Hz中的热脱脂工艺和溶剂脱脂与其后补充热脱脂工艺，和不同脱脂工艺对脱脂坯碳含量的影响。结果表明：油＋蜡改进粘结剂体系具有更好的热脱脂和溶剂脱脂行为。通过工艺优化和碳含量控制，在真空气氛下1400℃烧结80min制备出高抗弯强度的全致密硬质合金烧结制品。     

WC—8％Co硬质合金注射成形工艺研究

研究了WC-8%Co硬质合金的粉末注射成形工艺,考查了不同气氛和脱脂方法对脱脂坯碳含量的影响及烧结温度、保温时间对合金强度的影响,以及固体粉末装载量对产品尺寸精度及保形性的影响。结果表明:溶剂脱脂+75%N2/25%H2混合气体热脱脂工艺,不仅能大幅度提高脱脂速率,而且有利于合金碳含量的控制。提高试样固体粉末装载率有利于提高制品密度和尺寸精度。在1460℃烧结,保温2h,PIM硬质合金试样的抗弯强度、硬度、密度分别达到2480MPa,HRA900MPa,和14.72g.cm-3;烧结后制品保形性良好,尺寸偏差为±0.02mm;断口检查和金相检验没有发现任何明显缺陷,合金组织均匀;平均晶粒度为2μm,孔隙度为A02B00,无石墨夹杂和η相出现。     

“一步热脱脂+烧结”工艺对注射成形硬质合金显微结构与性能的影响

采用注射成形．溶剂脱脂．“一步热脱脂＋烧结”工艺制备了硬质合金。系统研究了一步热脱脂气氛和烧结工艺对合金性能的影响。结果表明：溶剂脱脂率控制在55％～58％时,通过“一步氢气热脱脂＋气压烧结”可以有效解决合金的控碳难和致密度低的问题。制备出的YG10X硬质合金制品抗弯强度达2690MPa,比常规模压．烧结法制备的合金性能大大提高。其硬度、钴磁、矫顽力控制在正常范围之内,它们分别是：维氏硬度为1320MPa,钴磁为8．6％。矫顽力为12．5kA·m^-1。     

硬质合金注射成形脱脂过程中的碳含量控制

研究了不同脱脂气氛 (不同比例N2 与H2 的混合气体 )和脱脂方法 (热脱脂、溶剂脱脂 热脱脂、冷凝蒸汽脱脂 热脱脂 )对PIM硬质合金脱脂坯及合金碳含量的影响。结果表明 :N2 热脱脂粘结剂容易以炭黑的形式残留在脱脂坯中 ,造成合金增碳 ;H2 热脱脂导致合金脱碳 ;75 %N2 2 5 %H2 (体积分数 )混合气体热脱脂既能有效地脱除粘结剂 ,又能保证合金碳含量相对稳定 ;溶剂脱脂和冷凝溶剂脱脂能显著缩短脱脂时间 ,而且由于高温保持时间短 ,在后续热脱脂过程中采用H2 作保护气也可获得满意的碳含量 ,说明该方法对工艺条件的适应性强。通过调整热脱脂高温保持时间 ,可在一定范围内对脱脂坯的碳含量进行调整 ,说明过程的可调控性好。与溶剂脱脂相比 ,冷凝蒸气脱脂粘结剂脱除率更高 ,脱脂坯有较高的强度 ,有效地防止了脱脂坯软化变形的现象。     

超细WC-6%Co注射坯的脱脂工艺研究

研究了超细硬质合金WC-6%Co注射坯的溶剂脱脂-热脱脂工艺,讨论了脱脂时间、脱脂温度、注射坯形状和固液比等工艺参数对溶剂脱脂速率的影响,通过改善溶剂脱脂-热脱脂工艺,得到了高性能超细硬质合金台阶状圆棒。结果表明:溶剂脱脂速率随着脱脂温度的升高而上升,随时间的延长而降低;溶剂脱脂3 h后,台阶状圆棒中可溶粘结剂基本脱除。溶剂脱脂时,弓形棒和台阶状圆棒的平均脱除速度较快,圆台棒的平均脱除速率较慢,即溶剂脱脂速率与注射坯的S/V(表面积/体积)值成正比。固液比越小,粘结剂平均脱除速率越高;在稳定阶段,残留可溶粘结剂量高的注射坯脱脂速率快。溶剂脱脂时,粘结剂从外向内脱除,内部可溶粘结剂在形成脱除通道后快速脱除。经过DSC分析,溶剂脱脂坯中存在少量高聚物共混物,需改善热脱脂工艺。优化脱脂工艺后,超细WC-6%Co硬质合金台阶状圆棒的碳含量合适,WC晶粒度为0.35μm,硬度HV10为1 828,致密度大于99%,尺寸精度高。     

硬质合金挤压成形喂料热脱脂特性

开发出了适用于硬质合金挤压成形的成形剂及相应的热脱脂技术，通过优化配方设计与制备方式及工艺条件，制得了性能优良，分布均匀的成表剂。研究了成形剂及喂料的热脱脂工艺与机遇，发现热脱脂可分为低温区与高温区2个阶段，其脱脂机理均为热扩散，但2阶段热脱脂反应活化能不同；无论是成形剂还是喂料，其它组元的加入起了催化剂的作用，能有产地降低热脱脂反应活化能。     

铌合金注射成形脱脂工艺研究

设计了一种适合于铌合金注射成形的低残碳粘结剂体系,为68％PW-5％LDPE-22％PMMA-5％SA（质量分数）,并研究其脱脂工艺。结果表明：脱脂时间、温度及样品厚度对溶剂脱脂率影响显著。采用三氯乙烯为溶剂,在脱脂温度为40℃,溶剂脱脂6h,即可使粘结剂脱除率达到52．8％,使后继热脱脂时间缩短至7．5h。以粘结剂的DSC差热分析结果为指导,可快速制定合理的热脱脂工艺,在真空热脱脂气氛条件下可使脱脂坯残余碳、氧含量得到有效控制,分别为0．18％．0．25％．     

PIM中高分子裂解脱除过程的数学模型

建立了PIM脱脂过程中高分子高温裂解脱除的数学模型 ,分析了生坯中的应力分布 ,考察了恒加热速率、恒失重速率、保温处理工艺等对生坯应力的影响。结果显示 ,生坯内气体压力、径向应力、切向应力分布呈现中高外低分布 ,径向应力在生坯表面为零 ,而切向应力在表面不为零。与恒加热速率比较 ,恒失重速率和保温处理工艺可以有效降低生坯应力 ,但热脱脂工艺时间仍较长。采用恒应力方法对工艺进行优化设计 ,既可以有效降低生坯内应力 ,又可以大幅度缩短脱脂工艺时间。     

球形铜粉注射成形的脱脂工艺研究

研究了平均粒度为20μm的球形铜粉注射成形坯的溶剂-热二步脱脂工艺.选用正庚烷、酒精以及丙酮的混合溶剂体系进行溶剂脱脂,分析了脱脂时间、温度对粘结剂脱除率的影响;通过对比不同升温速率对脱脂坯性能的影响,制定出合理的热脱脂工艺.实验结果表明:溶剂脱脂的粘结剂脱除率达76％,并形成连通孔隙度网络;热脱脂在300℃以下采用低的升温速率可以保证得到无缺陷的脱脂坯,方便其后的烧结工艺.     

硬质合金增塑粉末螺杆挤压成形

探讨了用于硬质合金粉末螺杆挤压成形技术的新粘结剂制备及挤压棒的组织形貌。新粘结剂由几种低分子量组元与1种热塑性弹性体高分子组元构成。采用溶剂溶解与加热熔融相结合的办法制备粘结剂。室温下，用合适的剪切力搅拌，能很快将粘结剂与YG8粉末混合均匀，制得组成均一的料浆式挤压用喂料。用扫描电子显微镜观察了挤压毛坯的微观组织及脱脂试样的组织结构与缺陷。用热重(TG)与微分热重(DTG)方法研究了热脱脂机理与动力学，发现了三维扩散控制热脱脂的速率。在脱脂的第1阶段，低分子量组元被脱除掉，挤压毛坯内形成了连通毛细孔。在脱脂的第2阶段，剩下的高分子量组元被完全脱除；第2阶段的热脱脂能以较快的升温速率进行。制备出了φ20mm的硬质合金挤压棒。     

LOW TEMPERATURE THERMAL DEBINDING BEHAVIOR OF WAX-BASED MULTI-COMPONENT BINDER FOR TUNGSTEN HEAVY ALLOY

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＰｏｗｄｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｕｌｄｉｎｇ（ＰＩＭ）ｉｓａｎｅｗｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｎｅａｒｎｅｔｓｈａｐｅｐａｒｔｓｗｉｔｈａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌｏｗｃｏｓｔ,ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃ...     

THERMAL DEBINDING MECHANISM OF METAL INJECTION MOLDING COMPACTS IN VACUUM

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＤｕｒｉｎｇｔｈｅｐａｓｔｆｅｗｙｅａｒｓ,ｐｏｗｄｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ（ＰＩＭ）ｈａｄｅｍｅｒｇｅｄａｓａｎａｄｖａｎｃｅｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［１］．Ｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ...     

93W-Ni-Fe粉末挤压成形坯溶剂脱脂工艺

以93W-Ni-Fe粉末挤压成形坯为研究对象,在研究溶剂脱脂动力学的基础上,考察溶剂种类、溶剂加入方式以及脱脂温度对溶剂脱脂过程的影响,并对脱脂前后的坯体断口进行SEM观察。结果表明:以正庚烷作为脱脂溶剂,具有较高的脱脂率,脱脂坯无鼓泡、开裂等缺陷;通过分段优化的脱脂工艺,在45℃的正庚烷中脱脂8 h,脱脂过程中周期性更换溶剂,最终可脱除65%以上的石蜡,且整个脱脂过程均为扩散控制,相应的动力学参数为1.6751×10-5 cm2/s。     

Solvent de-binding of water-soluble binder in powder injection moulding

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｅｃｅｎｔｌｙｍａｎｙｄｅｂｉｎｄｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄｉｎｍｅｔａｌｐｏｗｄｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ（ＭＩＭ）,ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｒｍａｌｄｅｂｉｎｄｉｎｇ,ｃａｐｉｌｌａｒｙｄｅｂｉｎｄｉｎｇ,ｃａｔａｌｙｚｅｄｄｅｂｉｎｄｉｎｇｅｔｃ［１～５］．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒｄｅｂｉｎｄｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ,ｔｈｅｓｏｌｖｅｎｔｄｅｂｉｎｄｉｎｇｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌｉｔｔｌｅｄ…     

大厚度钨基合金正挤压棒坯的溶剂脱脂特性

为了实现厚度达15 mm钨基合金正挤压棒坯的无缺陷脱脂,对大厚度正挤压棒坯的溶剂脱脂行为和机理以及大厚度棒坯溶剂脱脂过程的优化方法和效果进行研究。结果表明:大厚度棒坯的溶剂脱脂对温度非常敏感,极易产生脱脂缺陷;棒坯厚度增大,粘结剂脱除速率降低,产生缺陷的几率增大,d 12 mm和d 15 mm棒坯的适宜溶剂脱脂工艺为(30℃,12 h);d 15 mm棒坯在30℃下脱脂6 h,脱脂量不足30%,且随着脱脂时间的进一步延长,脱脂速率显著下降;大厚度棒坯的溶剂脱脂受扩散控制,棒坯越厚,扩散路径越长,棒坯脱脂速率越小;采用短周期多次浸溶剂方法来优化脱脂过程,实现了正挤压棒坯的无缺陷脱脂,且d 12 mm和d 15 mm棒坯的脱脂量分别可高达55%和45%以上。     

Atmosphere control during debinding of powder injection molded parts

Atmosphere control during debinding of powder injection molded (PIM) parts is an important parameter to consider. Experimental results have shown that a stagnant atmosphere containing volatiles evolved during debinding can cause slumping of the green samples. Removal of volatiles from the sample zone aids debinding and can reduce cycle times and improve sample quality. Residual carbon and oxygen can be controlled during debinding by adjusting the atmosphere composition. This paper presents the results of PIM 70 vol% spherical copper powder and 30 vol% binder. Debinding atmospheres were altered to determine the effect of debinding on the green body and the sintered sample. This paper was originally presented at the symposium “Paniculate Materials in Rheological Applications,” TMS 1993 Fall meeting, Materials Week Program.     

Powder injection molding of WC–8%Co tungsten cemented carbide

An improved wax-based multi-component binder was developed for powder injection molding of tungsten cemented carbide. A critical powder loading of 65 vol.% and an ideal rheological properties were obtained by the feedstock based on the binder. An ideal control of carbon content was achieved by thermal debinding in 75 vol.%N₂/25 vol.%H₂ atmosphere, which balanced the decarbonization effect of H₂ and the carburation effect of N₂. Solvent debinding followed by subsequent thermal debinding could substantially increase the debinding rate, and it is more flexible and adjustable to debinding atmosphere. The transverse rupture strength, hardness and density of the as-sintered specimens made by an optimized powder injection molding process were 2500 MPa, HRA90 and 14.72 g cm⁻³ respectively. Good shape retention and ±0.02 mm dimension deviation were achieved.     

A novel binder and binder extraction method for powder injection molding of tungsten cemented carbide

1　INTRODUCTIONPowderinjectionmolding (PIM ) ,whichisde rivedfromplasticinjectionmolding ,isakindofnet shapepowdermetallurgyformingprocess[13] .Com bininghigh partcomplexitywithhigh productionquantities ,itsupplementstheestablishedprocesseslikediecompaction ,machiningandinvestmentcasting[4 6 ] .Comparingtoconventionalpressing/sinteringprocess,thePIMhasgreattechniqueandcostadvantagesforthepro ductionofcementedcarbidecomponentswithcomplexshapes[7,8] .Sincehydraulicpressureisappliedduringi…