粉末注射成形粘结剂及脱脂技术研究进展

综述了粉末注射成形中粘结剂配方及其脱脂技术研究进展,并比较了现行工业上常用的三大脱脂方法,讨论了粉末注射成形脱脂工艺的发展趋势。     

粉末注射成形蜡基粘结剂溶剂脱脂行为研究

以YG8硬质合金为实验对象,研究了蜡基粘结剂注射成形生坯的溶剂脱脂行为,考察了时间、温度、生坯形状、厚度、表面积、粉末装载率和液固比对脱脂速率的影响,分析讨论了各因素影响脱脂速率的原因.结果表明:溶剂脱脂速率随温度升高而升高,随时间的延长而降低;脱脂初期扩散是控制性环节,温度是影响反应速率的主要因素,脱脂后期溶解成为控制性环节,浓度差减为影响反应速率的主要因素;液固比越大,脱脂速率越快,粘结剂最终脱除率越高;生坯粉末装载率越高,脱脂速率越慢,粘结剂最终脱除率越低;生坯形状对脱脂速率影响表现为样品厚度和表面积的影响,回归分析表明,脱脂速率与生坯表面积成正比,与生坯厚度的平方成反比.     

金属注射成形粘结剂的研究进展

本文阐述了金属注射成形粘结剂体系的设计，粘结剂脱除技术的发展过程和它们对烧结后产品力学性能的影响。改善粘结剂体系和研究合理的脱脂技术是金属注射成形技术成功的关键。     

钛合金的粉末注射成形和烧结

作为结构材料钛及钛合金以其比强度高、耐蚀性好等优异的性质而著称。由于其难以切削加工,适合采用近净成形的精密铸造和粉末冶金等方法来生产零部件。尤其是用粉末冶金方法生产,不但能够降低成本,而且还可利用热等静压生产出密度高、疲劳性能优异的飞机零部件。最近,采用更利于近净成形的粉末注射成形法,进行了手表、医疗、飞机等领域的钛及钛合金零部件的开发研究。 粉末注射成形法作为高密度、高强度且三维形状复杂的零部件的生产方法,在１０年间确立了其地位。目前用此方法已成功地开发出了机械性能与熔炼加工材相当的Ｔｉ及Ｔｉ…     

粉末注射成形催化脱脂工艺研究

催化脱脂具有脱脂缺陷少,脱脂速率快等优点,是目前MIM技术领域新的发展方向.采用三组不同配比的新型催化脱脂型粘结剂,研究了注射成形催化脱脂工艺中催化气体流量、脱脂温度、脱脂时间对坯块脱脂率的影响.结果表明:试样F2具有较高的催化脱脂率和较好的脱脂质量;采用HNO3催化气体通入速度为0.050mL/min对该试样在120℃进行催化脱脂,经过5 h可基本脱除POM,脱脂率达到88.5%,已经形成完成连通的孔道.     

金属粉末注射成形粘结剂的发展

概括了金属注射成形粘结剂的功能与发展过程，并对几种典型粘结剂及其脱除工艺进行了适用性与经济性分析。     

粉末注射成形钛合金的脱脂和烧结性能

应用粉末注射成形技术制备出高精度、高性能的异形钛合金零器件。通过多粒度粉末搭配,采用聚甲醛为主组元的多组元粘结剂,制备出高装载量催化脱脂型钛合金喂料,再经真空烧结获得制品。研究了催化脱脂工艺的影响因素以及喂料配比对烧结性能的影响。结果表明:当大（D₅₀=25.28 μm）、中（D₅₀=16.75 μm）、小（D₅₀=12.66 μm）颗粒按质量比17:6:2搭配时,钛合金混合粉末相对振实密度较大,为55%。喂料较佳的催化脱脂工艺为:脱脂温度120 ℃,N₂通入速率120 cm3·min?1,HNO₃气体通入速率1.5 cm3·min?1,脱脂时间6 h,粘结剂脱除率85%。采用全流程控制杂质含量技术,粉末注射成形钛合金制品的烧结性能可以达到相对密度95.9%,拉伸强度933 MPa,抗弯强度1282 MPa,延伸率7.5%,其中C质量分数为0.10%,O质量分数为0.21%。     

304L不锈钢粉末注射成形研究

选用组分为POM、HDPE、PP以及其他辅助添加剂的粘结剂,与304L不锈钢粉末混炼制备注射成形喂料,研究了喂料,脱脂坯,烧结产品的性能。结果表明:粘结剂成分为85POM+8HDPE+7(PP+DBP)的喂料注射成形性最好,注射坯强度较高,催化脱脂效果好,脱脂过程中无明显缺陷,脱脂后坯体保形能力好。催化脱脂坯经过负压脱脂、真空内烧和强制冷却三个阶段的烧结后,产品密度为7.841 g/cm3,致密度为98.9%,硬度190 HV,抗拉强度550 MPa。     

粉末近净成形技术研究现状

概述了粉末注射成形技术和粉末挤压成形技术的工艺及特点.探讨了粉末注射成形技术和粉末挤压成形技术关键工艺的研究现状,总结了粉末注射成形技术和粉末挤压成形技术的应用现状及目前的研究热点,提出了今后的发展趋势和研究方向.     

粉末注射成形石蜡基成形剂的脱除工艺

采用两步脱脂法(溶剂脱脂和热脱脂)脱除316L不锈钢粉末注射成形坯中的石蜡基成形剂,对溶剂脱脂工艺和脱脂机理进行研究.结果表明:三氯甲烷、溶剂汽油、四氯化碳3种不同的溶剂中,溶剂汽油具有较优异的脱脂效应:选择合适的温度可提高脱脂效率,注射坯在50℃的溶剂汽油中脱脂5 h,石蜡脱除率可达80%以上,并且坯体形状保持良好....     

钛及钛合金金属粉末注射成形技术的研究进展

钛及钛合金兼具低比重、高比强度、优异的生物相容性和良好的耐腐蚀性,在航空航天、生物医疗、化工、汽车等领域有极大的应用潜力。钛及钛合金金属粉末注射成形技术(metal injection molding,MIM)能够实现中小型复杂形状钛产品的大批量、低成本制备,对于推动钛及钛合金产品的生产及应用具有重要意义。本文介绍了金属粉末注射成形钛及钛合金的特点及优势,从粉末原料、黏结剂体系、粉末注射成形、脱黏和烧结等方面综述了钛及钛合金金属粉末注射成形技术的研究进展,并针对目前存在的主要问题,分析了金属粉末注射成形钛及钛合金的研究方向及发展前景。     

注射成形钨合金用新型粘结剂的研究

针对形状异常复杂的大钨环和大直径(≥20．00mm)的钨棒在注射成形中存在的问题。综合利用了蜡基粘结剂与油基粘结剂的优点，研究制备一种多组元油 蜡塑料体系改性粘结剂OP3010。研究对比了该种粘结剂与传统蜡基粘结剂和油基粘结剂对注射料流变性、热性能及注射坯脱脂的影响。由此种新型粘结剂组成的注射料具有流变性好、注射工艺稳定、注射压坯强度高、注射温度范围宽、易于脱模等特点，可以成功制备无缺陷的大钨环、大钨棒弹芯材料的注射坯。该粘结剂在溶剂脱脂时脱除速度快，粘结剂脱除量大，可达74％左右。而且脱脂后的毛坯强度高、不变形。可成功实现大钨棒和钨环的脱脂，并制备综合力学性能高的散弹和弹芯材料。     

新型PEG基粘结剂的开发

研究了一种新型PEG基粘结剂,新型PEG基粘结剂由HDPE,PEC,聚合物W,SA,DOP等组成,各组元之间具有一定的相互作用,使粘结剂体系具有较好的部分相容性,新型PEG基粘结剂与Fe-2Ni粉具有较强的相互作用,混合均匀性好,且粉末装载量高,喂料注射成形性好,用新型PEG基粘结剂和Fe-2Ni粉所制备的喂料具有良好的流变性能,是一种假塑性流体,粘结剂各组元用量及粉末装载量影响喂料流变性能,新型PEG基粘结剂用乙醇溶剂脱脂,速度快、缺陷少、维形能力强,且可避免环境污染问题。     

注射成形低合金钢支持块零件的研究

以元素粉为原料，研究了利用注射成形技术生产低合金钢支持块的工艺。选择了一种流变性能良好的蜡基多聚物粘结剂体系，并在注射料的热分析结果基础上制定了相应的脱粘工艺；采用ANSYS软件模拟分析了注射充模过程中产生的缺陷并理论上得到了解决方法；将样品在分解氨气氛中于1280℃烧结2h，得到了抗拉强度为481MPa，伸长率为13％的高性能产品。     

注射成形钛零件的研究

金属粉末注射成形(MIM)是一种极具竞争潜力的钛零件低成本近终形规模制造技术,控制氧、碳污染和收缩畸变是工艺过程的关键。通过不同种类钛粉的组合,可调整体系的粉末形状和粒度组成,降低初始氧含量,改善注射、脱粘和烧结过程的工艺特性;优先选择可通过溶解、蒸发和低温裂解去除的有机粘结剂;溶剂萃取,高真空和高纯、低露点Ar气有利于高效低污染脱粘,脱粘终点为0.16%~0.20%C;增加相对密度有利于提高强度,降低氧、碳污染程度可显著加大伸长率,而烧结过程中的温度和真空度是主要因素;MIM-Ti的基本力学性能与I/M-Ti 3~4级相当,尺寸精度可控制在±(0.18~0.20)%。     

Optimisation of eco-friendly binary binder system for powder injection moulding

Abstract

In recent years, many efforts have been made to obtain more environmentally acceptable powder injection moulding processes. In this sense, the purpose of this study is to optimise an eco-binder based on polyethylene glycol (PEG) as a water soluble component and cellulose acetate butyrate (CAB) as a natural backbone polymer derived from cellulose for powder injection moulding of zirconium silicate powders until a solvent debinding stage. Four different feedstocks have been investigated. As well as, a volume fraction of PEG and CAB 70/30 (vol.-%) and a solid loading of 57·5 (vol.-%) were maintained, molecular weights of polymers were combined in order to minimize distortion during binder solvent extraction. Water solvent debinding was carried out at three temperatures stepwise during 5 h. As a result, efficient removal of the PEG as well as free defects samples were obtained after solvent debinding for binder systems based on low molecular weight of PEG.     

热处理对粉末注射成形钛合金的组织与性能的影响

采用粉末注射成形方法制备了钛合金坯体,利用溶剂脱脂和热脱脂方法脱除坯体中粘结剂,并在真空气氛下烧结致密钛合金样品.真空烧结后,经960℃和140MPa热等静压处理,在720~760℃进行1~1.5h退火处理获得的样品微观结构为均匀的双态组织,由许多等轴较小的α晶粒和少量尺寸较小的β晶粒组成.XRD分析结果表明,当退火温度高于800℃时,样品存在Ti₃Al杂质相.     

生物医用纯钛的粉末注射成形研究

钛和钛合金由于具有诸如高比强度、低弹性模量、优异的耐腐蚀性以及生物相容性等一系列优良的综合性能,成为目前最有前景的生物医用材料,但是其较差的机加工性能限制了钛材料的应用,尤其是在形状复杂零件中的应用。金属粉末注射成形(MIM)可以实现复杂形状产品的近终成形,这种成形工艺能够大大扩展钛及钛合金的应用范围。利用水溶性注射料进行了力学性能测试试样的制备,通过优化工艺参数,最终获得了相对密度为95.7%的纯钛烧结件,其他主要理化性能如下:氧质量分数0.196%,氮质量分数0.007%,屈服强度403.12 MPa,极限抗拉强度491.33 MPa,伸长率21.4%,除相对密度外其他性能均满足ASTM F2989-13二级纯钛标准。