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CN106890995A - 一种金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法 - Google Patents

一种金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法 Download PDF

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侯春树
张松
曾虹
高建芳
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Shenzhen City Cudham Technology Co Ltd
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Shenzhen City Cudham Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，包括：步骤一、以超细粉体为原料，使用高分子材料和溶剂对所述超细粉体进行前处理，以将所述高分子材料包覆在所述超细粉体的表面，并形成一定粒径的大粉团结构体；步骤二、对所述大粉团结构体进行混炼，并在造粒机中造粒，从而得到催化脱脂型喂料。本发明通过对超细粉体作预造粒处理，形成一由复数超细粉组合的聚合体，从而降低粉体总体表面积，避免密练过程急剧的温升导致高分子裂解而产生刺鼻味，造成喂料失去可塑性的现象。

Description

一种金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法
技术领域
本发明涉及喂料制作方法技术领域，更具体地说，本发明涉及一种金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法。
背景技术
金属粉末注塑成型烧结工艺依脱脂方式不同，其喂料系统可以区分为四大类别：(1)热脱脂系统：主要使用不同熔解温度的高分子材料；(2)溶剂脱脂系统：主要使用蜡基高分子；(3)水脱脂系统：主要使用聚乙二醇英文名Polyethylene Glycol简称PEG；(4)催化脱脂系统：主要使用聚甲醛树脂Polyoxymethylene(Polyformaldehyde)简称POM。
目前喂料在考虑流动性(MFI)、放大率(OSF)及产品机械性质其粉体的粒径要求在d8020～30μm；在特殊要求外观要求时其金属粉体的粒径要求在D90 15～25μm；在考虑价格时才会使用粗粒径粉体在D90 45～70μm。而金属粉体粒径越细其烧结温度低产品密度高，机械性能好；但在相同的OSF下其流动性(MFI)会大幅降低。在考虑流动性(MFI)下粉体粒径越小其OSF越大。同时喂料在制作或注塑成型时易因摩擦生热问题造成聚甲醛树脂(POM)裂解而产生刺鼻味，同时喂料也会失去可塑性。当金属粉体的粒径在D9010～15μm时这问题显著，而当粉体粒径更小时D90 0.2～0.5μm，裂解现象更严重。
由于超细粉体能显着降低烧结温度，提高烧结密度进而提升材料的整体性能，因此对于精度和表面质量要求高的产品均使用超细铁粉，但是由于超细铁粉的OSF较常规料大，使得产品尺寸精度稳定性降低，且在混炼和注塑阶段由于粉末之间摩擦增加，导致POM粘结剂裂解进而使得喂料流动性变差。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供了一种金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，该制作方法通过对超细粉体进行预处理而制作的喂料能够避免喂料在制作或注塑成型时因摩擦生热问题造成聚甲醛树脂(POM)裂解而产生刺鼻味，同时喂料也会失去可塑性的现象。
为了实现上述目的，本发明提供了一种金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，包括以下步骤：
步骤一、以超细粉体为原料，使用高分子材料和溶剂对所述超细粉体进行前处理，以将所述高分子材料包覆在所述超细粉体的表面，并形成一定粒径的大粉团结构体；
步骤二、对所述大粉团结构体进行混炼，并在造粒机中造粒，从而得到催化脱脂型喂料。
优选的是，所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法中，所述超细粉体包括羰基粉、钨钢粉以及陶瓷粉。
本发明将超细粉体与高分子材料及溶剂混合搅拌后，经由喷雾干燥造粒机形成一粒径在15μm～100μm的大粉团结构体，可调整溶剂的比例及喷雾盘的转速来调整粉团粒径大小，超细粉体越细，则要求转速越快、溶剂的含量越高，一般转速为100～1000RPM；其中以500RPM较佳。
再将此大粉团结构体依照注塑成型烧结的喂料制作方式处理：再将此大粉团结构体、高分子材料(主干高分子、润滑剂、分散剂、抗氧化剂、活性剂、、增塑剂…等)依照不同放大率(OSF)来调配比例，将调配好之成份置于密练机中搅拌混练成有黏性的粉团，再经一直径3mm造粒孔模板挤出并切成长度3～5mm颗粒状，得到喂料，且该喂料适宜金属注塑成型烧结中催化脱脂用的喂料。
优选的是，所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法中，所述羰基粉包括羰基铁粉、羰基铁合金粉、羰基镍合金粉、羰基镍合金粉、羰基钴粉、羰基钴合金粉。
优选的是，所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法中，所述陶瓷粉包括氧化物陶瓷粉、氮化物陶瓷粉以及碳化物陶瓷粉。
优选的是，所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法中，所述羰基粉的粒径D90分布在6～18μm。
优选的是，所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法中，所述钨钢粉的粒径D90分布在0.1～2.5μm。
优选的是，所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法中，所述陶瓷粉的粒径D90分布在0.2～1.5μm。
优选的是，所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法中，所述步骤一中，将超细粉体与高分子材料及溶剂混合搅拌后，经由喷雾干燥造粒机形成一粒径在15～100μm的大粉团结构体，所述大粉团结构体的粒径D90分布在20～50μm。
优选的是，所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法中，所述高分子材料包括热塑性高分子材料及热固性高分子材料。
优选的是，所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法中，所述溶剂为氯仿、丙酮、甲苯、三氯乙烯或者正庚烷。
优选的是，所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法中，所述超细粉体与所述高分子材料的重量之比为80～90：20～10，所述高分子材料与所述溶剂的体积之比为3～15:97～85。
优选的是，所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法中，所述超细粉体与所述高分子材料的重量之比为85：15，所述高分子材料与所述溶剂的体积之比为10:90。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法将高分子材料对超细粉体进行包覆处理以宏观降低粉体的总表面积，进而增加粉体固含量及喂料流动性，一方面可以降低喂料的整体OSF，另一方面降低了粉体之间的摩擦避免了聚甲醛树脂的裂解，使得超细粉体更好地应用于MIM及其他相关行业。
2、本发明所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法制作的喂料可以维持超细粉的烧结特性及产品特性，超细粉体不影响高分子材料和溶剂的选择。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法中大粉团结构体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例一
将D50 4～5μm的羰基铁粉、高分子材料与溶剂依比例混合，经由喷雾干燥机制程配制D90 25～50μm的大粉团结构体。其OSF由原来的1.215可以调整至1.160以下，其流动性(MFI)可以由200～400调整至1000～2000。同时在密练过程中POM不会发生裂解问题；
再将此大粉团结构体依照注塑成型烧结的喂料制作方式处理：再将此大粉团结构体、高分子材料(主干高分子、润滑剂、分散剂、抗氧化剂、活性剂、增塑剂等)依照不同放大率(OSF)来调配比例，将调配好之成份置于密练机中搅拌混练成有黏性的粉团，再经一直径3mm造粒孔模板挤出并切成长度3～5mm颗粒状，得到催化脱脂型喂料。
高分子材料为聚苯乙烯PS或者聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，溶剂为氯仿、丙酮、甲苯、三氯乙烯或者正庚烷，大粉团结构体的结构示意图如图1所示，100为超细粉体，200为包覆在超细粉体外表面的高分子膜，高分子膜层的厚度为1-5μm。该实施例中为PS和氯仿。羰基铁粉与高分子材料的质量比为80:20，高分子材料与溶剂的体积之比为3:97。
实施例二
将D90 0.8～1.5μm的钨钢(WC)粉、高分子与溶剂依比例混合，经由喷雾干燥机制程配制D90 25～50μm的大粉团结构体。其OSF由原来的1.512可以调整至1.165以下，其流动性(MFI)可以由200～400调整至1000～2000。同时在密练过程中POM不会发生裂解问题；
再将此大粉团结构体依照注塑成型烧结的喂料制作方式处理：再将此大粉团结构体、高分子材料(主干高分子、润滑剂、分散剂、抗氧化剂、活性剂、增塑剂等)依照不同放大率(OSF)来调配比例，将调配好之成份置于密练机中搅拌混练成有黏性的粉团，再经一直径3mm造粒孔模板挤出并切成长度3～5mm颗粒状，得到催化脱脂型喂料。
高分子材料为聚苯乙烯PS或者聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，溶剂为氯仿、丙酮、甲苯、三氯乙烯或者正庚烷，大粉团结构体的结构示意图如图1所示，100为超细粉体，200为包覆在超细粉体外表面的高分子膜，高分子膜层的厚度为1-5μm。该实施例中为PMMA和丙酮、或者PMMA和甲苯、或者PMMA和三氯乙烯。羰基铁粉与高分子材料的质量比为90:10，高分子材料与溶剂的体积之比为15:85。
实施例三
将D90 0.8～1.5μm的钛合金粉、高分子与溶剂依比例混合，经由喷雾干燥机制程配制D90 25～50μm的粉团。其OSF由原来的1.412可以调整至1.165以下，其流动性(MFI)可以由300～500调整至1000～2000。同时在密练过程中POM不会发生裂解问题；
再将此大粉团结构体依照注塑成型烧结的喂料制作方式处理：再将此大粉团结构体、高分子材料(主干高分子、润滑剂、分散剂、抗氧化剂、活性剂、增塑剂等)依照不同放大率(OSF)来调配比例，将调配好之成份置于密练机中搅拌混练成有黏性的粉团，再经一直径3mm造粒孔模板挤出并切成长度3～5mm颗粒状，得到催化脱脂型喂料。
高分子材料为聚苯乙烯PS或者聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，溶剂为氯仿、丙酮、甲苯、三氯乙烯或者正庚烷，大粉团结构体的结构示意图如图1所示，100为超细粉体，200为包覆在超细粉体外表面的高分子膜，高分子膜层的厚度为1-5μm。羰基铁粉与高分子材料的质量比为85:15，高分子材料与溶剂的体积之比为10:90。
实施例四
将D90 0.2～0.5μm的3Y-ZrO2粉、高分子与溶剂依比例混合，经由喷雾干燥机制程配制D90 25～50μm的粉团。其OSF由原来的1.512可以调整至1.165以下，其流动性(MFI)可以由300～500调整至1000～2000。同时在密练过程中POM不会发生裂解问题；
再将此大粉团结构体依照注塑成型烧结的喂料制作方式处理：再将此大粉团结构体、高分子材料(主干高分子、润滑剂、分散剂、抗氧化剂、活性剂、增塑剂等)依照不同放大率(OSF)来调配比例，将调配好之成份置于密练机中搅拌混练成有黏性的粉团，再经一直径3mm造粒孔模板挤出并切成长度3～5mm颗粒状，得到催化脱脂型喂料。
高分子材料为聚苯乙烯PS或者聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，溶剂为氯仿、丙酮、甲苯、三氯乙烯或者正庚烷，大粉团结构体的结构示意图如图1所示，100为超细粉体，200为包覆在超细粉体外表面的高分子膜，高分子膜层的厚度为1-5μm。羰基铁粉与高分子材料的质量比为88:12，高分子材料与溶剂的体积之比为12:88。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (12)

1.一种金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、以超细粉体为原料，使用高分子材料和溶剂对所述超细粉体进行前处理，以将所述高分子材料包覆在所述超细粉体的表面，并形成一定粒径的大粉团结构体；
步骤二、对所述大粉团结构体进行混炼，并在造粒机中造粒，从而得到催化脱脂型喂料。
2.根据权利要求1所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，其特征在于，所述超细粉体包括羰基粉、钨钢粉以及陶瓷粉。
3.根据权利要求2所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，其特征在于，所述羰基粉包括羰基铁粉、羰基铁合金粉、羰基镍合金粉、羰基镍合金粉、羰基钴粉、羰基钴合金粉。
4.根据权利要求2所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，其特征在于，所述陶瓷粉包括氧化物陶瓷粉、氮化物陶瓷粉以及碳化物陶瓷粉。
5.根据权利要求2所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，其特征在于，所述羰基粉的粒径D90分布在6～18μm。
6.根据权利要求2所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，其特征在于，所述钨钢粉的粒径D90分布在0.1～2.5μm。
7.根据权利要求2所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，其特征在于，所述陶瓷粉的粒径D90分布在0.2～1.5μm。
8.根据权利要求1所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，其特征在于，所述步骤一中，将超细粉体与高分子材料及溶剂混合搅拌后，经由喷雾干燥造粒机形成一粒径在15～100μm的大粉团结构体，所述大粉团结构体的粒径D90分布在20～50μm。
9.根据权利要求1所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，其特征在于，所述高分子材料包括热塑性高分子材料及热固性高分子材料。
10.根据权利要求1所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，其特征在于，所述溶剂为氯仿、丙酮、甲苯、三氯乙烯或者正庚烷。
11.根据权利要求1所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，其特征在于，所述超细粉体与所述高分子材料的重量之比为80～90：20～10，所述高分子材料与所述溶剂的体积之比为3～15:97～85。
12.根据权利要求11所述的金属注塑成型烧结用催化脱脂型喂料的制作方法，其特征在于，所述超细粉体与所述高分子材料的重量之比为85：15，所述高分子材料与所述溶剂的体积之比为10:90。
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