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粉末注射成形催化脱脂研究

郑礼清  
【摘要】:粉末注射成形(Powder Injection Molding,简称PIM)是一项能高效率生产小型复杂形状精密零部件的先进近净成形技术。粉末注射成形工艺包括四个阶段:混炼、成形、脱脂和烧结,其中脱脂是粉末注射成形工艺中最复杂、最重要的环节。目前最主要应用的脱脂方式是热脱脂和溶剂脱脂,在脱脂过程中经常产生很多的缺陷,并且脱脂阶段产生的缺陷不能在烧结阶段消除。催化脱脂具有脱脂缺陷少,脱脂速率快等优点,是目前PIM技术领域新的发展方向。 本文开发了一种注射成形用新型催化脱脂型粘结剂,并结合17-4PH不锈钢粉末制备了催化脱脂型喂料,重点讨论了喂料流变性能;研究了脱脂时间、脱脂温度、催化气体流量和粘结剂组成对催化脱脂速率的影响,通过脱脂坯SEM分析来探讨了催化脱脂机理,最后通过烧结后最终产品的性能来评价所开发的催化脱脂型粘结剂体系。研究结果表明:1、配方为:85%-92%POM,5%-8%HDPE,以及少量的相容剂、表面活性剂等粘结助剂的催化脱脂型粘结剂适合于PIM,粘结剂与粉末的相容性好,注射成形和催化脱脂效果也较佳。2、制得的催化脱脂型喂料具有很好的均匀性和成形性能,并且呈假塑性流体,喂料的粘度随着温度的升高以及剪切速率的增大而减小,有利于保证混料和注射过程的稳定性。3、催化脱脂型粘结剂的脱脂效果好,不仅脱脂时间远短于热脱脂,而且脱脂过程中无明显缺陷,脱脂坯维形能力强。催化脱脂速率可以很容易通过控制脱脂催化剂HN03的浓度、控制脱脂温度来实现。适合的催化脱脂工艺为:HN03气体通入速度为0.010~0.050cc/min;脱脂温度为120℃~125℃。4、催化脱脂机理遵循“缩芯”机制,催化反应仅在气体-粘结剂界面上进行,并由生坯外部逐渐向内部发展。因此,催化脱脂可以很好解决脱脂产品中出现气泡和裂纹的缺陷。5、催化脱脂坯烧结后,产品平均密度达到7.63g/cm3,达到其理论密度的97%,产品硬度达到26.6HRC。


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