陶瓷注射成型热脱脂与水基脱脂的机理研究

分别对Y-TZP陶瓷粉的石蜡基热脱脂体系和水溶性的聚乙二醇（PEG）基水脱脂体系的脱脂过程和机理进行了研究。研究表明，由石蜡基注射料在空气中的热失重曲线制定的脱脂制度，脱脂过程耗时47h；而通过宽分子量的PEG得到水基粘结剂体系，注射成型后的坯体在40℃的水中浸泡2h，可以除去65％的PEG，坯体外观良好。通过SEM证明了此时形成了由外到内的孔道；然后可以不用埋粉进行快速热脱脂，6h可基本脱除剩余粘结剂。最后，2种脱脂体系均得到了强度高于800MPa的烧结样条。     

W-Cu粉末注射成型脱脂问题的研究

研究了石蜡基粘结剂和W-Cu粉末混合制备的喂料的脱脂性能.选择CH<,2>Cl<,2>为溶剂脱脂的溶剂,坯料在37℃的CH<,2>Cl<,2>中脱脂4h可以脱除粘结剂的70%以上,坯料内已形成了连通孔道,可以在后续的热脱脂中快速加热脱除剩余的粘结剂.根据喂料的热重分析结果确定了热脱脂工艺,热脱脂的最高温度为490℃,经过10h热脱脂,坯料中的粘结剂可完全脱除.     

陶瓷注射成型超临界CO2脱脂过程坯体孔洞结构分布

利用压汞仪、扫描电镜对陶瓷注射成型超临界CO2脱脂过程中不同阶段坯体孔洞结构和分布进行分析,研究陶瓷注射成型超临界流体脱脂行为和脱脂的动力学过程.结果显示随着脱脂时间的增加,陶瓷坯体中孔径和孔体积增大,孔尺寸分布明显拓宽.脱脂过程是由坯体表面不断深入到坯体内部,溶解和扩散是脱脂过程的两个关键因素.     

陶瓷注射成型的一种新的脱脂方法—超临界流体脱脂

介绍了陶瓷注射成型的1种新脱脂方法-超临界流体脱蜡。利用非极性分子有机物石蜡（PW）与极性分子有机物聚丙烯（PP）及少量硬脂酸（SA）组成有机粘合剂,在压力P=40MPa,温度T=58℃的超临界CO2流体中脱脂2h,石蜡萃取率大于80%,该方法可使陶瓷注射成型脱脂时间大大减少,脱脂过程缩短到通常脱脂的1/10。另外超临界流体脱蜡明显克服了传统热脱脂的变形,开裂等各种缺陷。     

陶瓷注射成型超临界CO2流体脱脂工艺研究

利用超临界CO2流体萃取技术从陶瓷注射成型坯体中萃取有机粘合剂。对陶瓷注射成型中所使用的有机载体组分进行研究,对陶瓷注射成型超临界CO2流体脱脂的工艺条件进行了探索,研究了不同萃取压力,温度及时间对萃取率和陶瓷坯体脱脂质量的影响。结果显示利用40％～50％(质量分数,下同)非极性分子有机物石蜡(PW)与30％～40％极性分子有机物聚丙烯(PP)及20％硬脂酸(SA)组成陶瓷注射成型熔体中的有机载体,在压力P=30MPa,温度T=58℃的超临界CO2流体中脱脂可在较短的时间内获得无缺陷的陶瓷注射成型生坯。     

陶瓷注射成型脱脂方法对ZrO2陶瓷性能的影响

利用超临界CO2流体、溶剂和热处理3种方法对ZrO2陶瓷注射成型坯体进行脱脂,并对试样进行了一系列的性能测试.实验结果显示,脱脂方法对陶瓷性能有较大的影响.超临界流体脱脂克服了热脱脂的开裂、变形等各种缺陷,使烧结件获得较好的力学性能,平均抗弯强度σ为1074MPa，Weibull模数m达到18．93，高于利用溶剂脱脂的烧结件（σ=1038．4MPa，m=13．28）和热脱脂烧结件（σ=983．5MPa，m=7．59）。此外，超临界CO2流体脱脂、溶剂脱脂可使陶瓷注射成型脱脂时间大大减少，脱脂过程约缩短到热脱脂的1／20。     

陶瓷注射成型水脱脂中脱脂温度和坯体结构对扩散传质的影响

测定了不同温度下的水脱脂速率随时间的变化,根据改进的动力学返程计算得到了不同阶段的表观扩散系数.随着脱脂深度的增大,水脱脂从溶解控制阶段转变为扩散控制阶段,表观扩散系数降低.测定了不同几何尺寸坯体脱脂率随时间的变化,得到统一的动力学方程.根据表观扩散系数和工艺参数之间的关系,定性预测了陶瓷分体固相含量、水溶性组分含量以及有机粘结剂分子量对水脱脂能力的影响.     

钛合金粉末注射成形溶剂脱脂工艺研究

采用粉末注射成形方法制备了钛合金坯体，然后利用溶剂脱脂方法脱除坯体中可溶性粘结剂。通过对溶剂脱脂动力学分析表明，在脱脂过程中，存在动力学控制步骤转化的过程，提出了脱脂临界厚度的概念。当厚度超过5mm时，试样脱脂过程受扩散控制，在常温下进行溶剂脱脂时，其扩散系数为1．86×10^-6cm^2·s^-1，活化能为12．96kJ．mol^-1.K^-1；在厚度小于5mm时，试样脱脂过程受粘结剂溶解和扩散混合控制。     

粉末注射成形硬质合金异形件热脱脂工艺的研究

对硬质合金异形件表带注射成形的热脱脂工艺进行了研究 ,根据喂料的热失重曲线确定了热脱脂的四个阶段 ,并确定了理论预脱脂曲线 ,然后采用实验对该预脱脂曲线进行校正和条件优化 ,得出较理想的实际热脱脂曲线 ;研究了不同热脱脂工艺对硬质合金碳含量控制的影响 ,研究结果表明 ,使用露点低、氧含量低的氢气热脱脂气氛、选择合适的保温温度以及保温时间都能较有效地控碳。     

粉末注射成形钛合金溶剂脱脂过程研究

研究粉末注射成形(PIM) Ti-6A1-4V注射坯的溶荆脱脂行为,分析了脱脂温度、溶剂种类、注射坯形状对脱脂率的影响.结果表明,脱脂温度对注射坯的溶剂脱脂行为影响显著,随着脱脂温度的升高,脱脂率增加;而注射坯的形状对脱脂率的影响不显著.通过对溶剂脱脂动力学分析表明,正庚烷的活化能为40.39 kJ·mot-1·K-1,大于二氛甲烷的活化能(38.41 kJmot-1·K-1);在相同温度下,正庚烷的扩散系数高于二氛甲烷的.     

Thermal debinding dynamics of novel binder system

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＢｉｎｄｅｒｐｌａｙｓａｆｏｕｎｄａｔｉｏｎａｌｐａｒｔｏｆｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｆｌｏｗａｎｄｋｅｅｐｉｎｇｓｈａｐｅｓｉｎｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃｉｚｉｎｇ ｐｏｗｄｅｒｅｘｔｒｕｓｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ[1] .Ｎｏｗ ,ｎｅｗｂｉｎｄｅｒｓｙｓｔｅｍｓ[2～ 9] ａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈｍｕｔｌｉ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏａｓｔｏｃｈａｎｇｅｔｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｈｅｒｍａｌｄｅ ｂｉｎｄｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｂｉｎｄ…     

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.     

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。     

粉末注射成形溶剂脱脂过程的数学模型

从宏观的角度出发 ,仅考虑脱脂预成形坯的体积、粘结剂含量对脱脂过程的影响 ,将预成形坯几何形状等其他因素的影响合理地归结到扩散系数函数中。根据浓度扩散原理建立了描述粉末注射成形溶剂脱脂过程中预成形坯粘结剂含量随时间变化的数学模型 ,避免了求解用Fick第二定律描述的偏微分方程 ,得出了一种预测脱脂量与脱脂时间的有效方法。根据模型求出了脱脂速度函数 ,给出了一种控制溶剂脱脂过程产生缺陷的分段升温优化方法。用该模型对硬质合金注射成形溶剂脱脂过程进行了模拟和预测 ,预测结果与实验结果吻合较好     

钨基高比重钨合金注射坯溶剂脱脂工艺

研究了溶剂脱脂中脱脂率与溶剂、脱脂时间、样品厚度和溶剂温度等参数的关系。结果表明,采用多组元低分子有机溶剂的混合物在45℃下溶剂脱脂效果最好。样品厚度对溶剂脱脂时间、脱脂率等的影响因素,厚度为1mm厚的样品在脱脂4h时,其脱脂率可达70％以上,厚度为10mm厚的样品在溶剂脱脂6－8h时,脱脂率仅43％。对于直径为20mm厚的大棒,溶剂脱脂24－30h时,脱脂量50％－60％,其余粘结剂采用热脱脂工艺脱脂。     

Pore opening and binder flow during initial stage of thermal debinding in MIM

1　INTRODUCTIONMetalinjectionmolding(MIM )isanet shapingtechnology ,whichhasthecharacteristicsoftheplas ticinjectionmoldingandconventionalpowdermetal lurgy(PM ) .MIMenablestheproductionofproductswithgreatershapecomplexity ,andwithbetterper formances.This processconsistsofthefollowingsteps :certainamountofbinderisblendedwithprop erpowders ,inorderforpreparingsuitablefeed stockstoinjection ;afterinjectionmolding ,partsarede boundandthensinteredandinthiswayfinalproductsareformed[1,2 ] .Th…     

Novel PEG-based binder system and its debinding properties for MIM

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭｅｔａｌｐｏｗｄｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ (ＭＩＭ )ｉｓａｎｅ ｍｅｒｇｉｎｇａｄｖａｎｃｅｄｎｅｔ ｓｈａｐｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ,ｗｈｉｃｈｏｆ ｆｅｒｓｉｍｐｏｒｔａｎｔａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｖｅｒｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐｏｗ ｄｅｒｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ .Ｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎａｎｄｕｎｄｅｒｇｏｎｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｔｈｅｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ[1～ 4 ] .…     

Deformation behavior and strength evolution of MIM compacts during thermal debinding

Effects of the debinding atmosphere, powder characteristic, solid loading and heating rate on the compact deformation were investigated. The compact strength after thermal debinding was measured by bending mode. The experimental results indicate that the vacuum atmosphere is beneficial to improving the deformation resistance compared with nitrogen atmosphere. Small particle size, irregular particle shape and high solid loading are suitable for decreasing the deformation defects. Besides, too fast heating rate may induce deformation defects. It is also indicated that effect of the factors for the deformation defects is different in different debinding stages. The strength evolution of the compacts during thermal debinding was also discussed.     

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

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