Какие существуют способы обезжиривания МИМ?

Какие существуют способы обезжиривания МИМ?

MIM-обезжиривание означает, что для изготовления изделий сложной формы, таких как литье пластмасс под давлением, нам необходимо добавить в металлический порошок инъекционные материалы, такие как воск или некоторые пластмассовые ингредиенты. Однако эти добавки (или связующие вещества) не требуются для наших конечных продуктов, поэтому нам необходимо каким-то образом удалить эти связующие вещества после формования. Этот процесс называется обезжириванием (или депарафинизацией).

С момента появления технологии MIM с различными связующими системами были сформированы различные технологические пути MIM и методы обезжиривания. Время обезжиривания было сокращено с первых нескольких дней до нескольких часов. С точки зрения этапов обезжиривания все методы обезжиривания можно условно разделить на две категории: один из них — двухэтапный метод обезжиривания. Двухэтапный метод обезжиривания включает обезжиривание растворителем плюс термическое обезжиривание, сифонное обезжиривание - термическое обезжиривание и т. д. Одноэтапный метод обезжиривания в основном представляет собой одноэтапный метод термического обезжиривания. В настоящее время наиболее передовым методом является метод каталитического обезжиривания Catamold. Вот некоторые типичные методы обезжиривания MIM.

1 Обезжиривание методом Виха

Метод Виха представлен патентом, изобретенным Виехом в 1980 году и несколько раз усовершенствованным. Их можно назвать методами Виха (1), Виха (2) и Виха (3). Связующее, используемое Wiech, представляет собой наиболее часто используемую связующую систему на основе воска в MIM, которая содержит один или несколько компонентов. Основной процесс метода Виха (1): сначала поместить формовочную заготовку МИМ в пустой контейнер, нагреть ее до температуры текучести связующего или выше этой температуры, а затем медленно добавить растворитель в виде газа в емкость. емкость, в которой находится формовка. Газообразный растворитель поступает в формующую заготовку для растворения связующего. Когда связующее растворяется до определенной степени, растворяющий раствор связующего будет просачиваться из формовочного разрушения. Газообразный растворитель может удалить большую часть связующего без растрескивания или разрушения. Заготовку с удаленной большей частью связующего погружают в жидкий растворитель для удаления оставшейся части связующего. Благодаря поровому энергетическому каналу, образованному обезжириванием газовым растворителем, второй этап обезжиривания погружением растворителя проходит очень быстро, и не возникает трещин и дефектов. Наконец, заготовку предварительно нагревают для удаления части остаточного связующего и части растворителя, а готовое изделие получают путем спекания. Метод Виха (1) требует всего 3 дня для обезжиривания газообразным растворителем, а эффективность обезжиривания очень низкая. А поскольку температура обезжиривания выше, чем температура текучести связующего, деформация более серьезная. Wiech изобрел метод Wiech (3) в 1981 году. Основной процесс заключается в следующем: поместите преформу MIM в контейнер с инертным газом и отрегулируйте температуру и поток газа, чтобы давление паров связующего в преформе было выше, чем давление в преформе. атмосферу в контейнере, так что связующее может испаряться из процесса формования и попадать в атмосферу контейнера. Независимая часть в контейнере используется для конденсации и сбора связующего. Скорость удаления связующего можно контролировать, регулируя скорость конденсации. Для многокомпонентных клеев их также можно выборочно и постепенно испарять, регулируя температуру и давление в контейнере. Этот процесс занимает около суток и более. Wiech изобрел метод Wiech (2) в 1981 году. В качестве первого шага было принято обезжиривание сифона. Заготовку МИМ помещали на материал сифона, медленно нагревали до 200 градусов в течение 3 ч для удаления большей части связующего, а затем преформу помещали в печь в атмосфере атмосферного водорода со скоростью примерно 3 градуса/мин до примерно 800 степени для дальнейшего обезжиривания и предварительного спекания. Весь процесс обезжиривания занял около 10 часов. Таким образом, Wiech фактически использует три формы двухэтапного обезжиривания: сначала обезжиривание парами растворителя, затем испарение, а затем обезжиривание сифоном в качестве первого этапа, сокращая время обезжиривания с первых трех дней до 10 часов. Однако у других людей есть некоторые недостатки. Метод Виха (1) неэффективен, а формующая заготовка легко деформируется. Атмосферное давление в печи для обезжиривания по методу Виха (2) необходимо точно контролировать, а метод выпаривания трудно применим для связующего компонента с большой молекулярной массой. Способ Wiech (3) имеет проблемы, заключающиеся в том, что материал, реагирующий на радугу, прилипает к формованной заготовке и загрязняет формованную заготовку.

2 Обезжиривание Injectamax

Джонсон из американской компании по литью металлов под давлением AMAX изобрел метод Injectamax в 1988 году. Основное преимущество этого метода заключается в том, что он быстро обезжиривается и не вызывает трещин. Связующее состоит как минимум из двух компонентов. При обезжиривании растворитель выбирают таким образом, чтобы в первую очередь селективно растворялись растворимые компоненты в связующем, в то время как нерастворимые компоненты оставались нерастворимыми. Таким образом открывается поровый канал, а затем остатки связующего удаляются термическим обезжириванием. Связующее, используемое в этом методе, обычно состоит из растительного масла, парафина и термопластичной смолы, и масло и парафин сначала удаляются растворителем трихлорэтаном. Весь процесс обезжиривания занимает всего 6 часов и является быстрым методом обезжиривания. Этот двухэтапный процесс обезжиривания растворителем и термического обезжиривания является производственным методом, принятым в настоящее время большинством компаний и производителей MIM из-за его простоты, низких инвестиций и высокой эффективности.

3 Обезжиривание растворением в воде

Метод растворения в воде основан на водорастворимом связующем, разработанном в 1990-х годах, который аналогичен прямой разработке двухэтапного метода Injectamax (обезжиривание растворителем плюс термическое обезжиривание). Из-за проблем токсичности и восстановления химических растворителей, если в качестве растворителя можно использовать дешевую и незагрязняющую воду, уровень процесса MIM может быть значительно улучшен. Cao разработал твердый полимерный раствор, который может удалить 80 процентов полиэтиленгликоля путем замачивания в раскисленной дистиллированной воде в течение примерно 16 часов, а затем удалить оставшееся связующее вещество путем термического обезжиривания. Анвар и Янг также поработали с связующей системой из полиэтиленгликоля и полиметилметакрилата. При повышении температуры воды до 60-80 градусов за этот час можно удалить более 95 процентов полиэтиленгликоля. Компания Bialo разработала другую форму водорастворимого связующего, в котором в качестве водорастворимой части используется полиоксиэтилен. Его связующая формула состоит из 76% полиоксиэтилена плюс 23% полиэтиленового воска - 1% стеариновой кислоты. Большую часть полиоксиэтилена можно удалить, замачивая преформу в воде в течение 60-70 минут. Поскольку вода дешева, нетоксична и не загрязняет окружающую среду, растворение в воде является наиболее экономичным и экологически безопасным методом обезжиривания. Однако водорастворимое вяжущее имеет проблему водопоглощения, что приводит к необходимости специальных приспособлений для хранения и транспортировки МИМ-сырья. Кроме того, существует мало полимеров, совместимых с водорастворимой частью (например, полиэтиленгликолем) водорастворимого связующего, которая склонна к набуханию при смешивании, а время смешивания сырья очень велико. Таким образом, хотя нерастворимый метод был внедрен в течение пяти лет, он все еще находится в лабораторной стадии и не используется в реальном производстве.

4 Каталитическое обезжиривание Catamold

Catamold — это одноэтапный метод обезжиривания MIM, разработанный Блумахером из BSAF в Германии в начале 1990-х годов. Это каталитический метод обезжиривания. Принцип работы каталитического обезжиривания МИМ и основная техническая особенность этого метода заключаются в том, что в качестве связующего используется полиформальдегидная смола, а каталитическое обезжиривание происходит быстро в кислой атмосфере. Полиформальдегидная смола с длинной цепью используется в качестве связующего, а полярность полиформальдегидной смолы используется для соединения металлического порошка, что может подходить для широкого спектра типов порошков. Полиальдегидная смола разлагается на формальдегид под действием кислой атмосферы. Эта реакция разложения быстро протекает при температуре выше 110 градусов. Это прямой переход газ-твердое тело, который способствует контролю деформации сырца и обеспечивает точность размеров после спекания. Каталитическое обезжиривание проводят на границе раздела атмосферы и связующего. В формовочной заготовке нет газа, а скорость продвижения реакционной поверхности может достигать 1-4 мм/ч. Немецкая компания CREMER разработала систему печи непрерывного обезжиривания и спекания для метода обезжиривания Catamold. Процесс работы заключается в следующем: поместить формовочный дефект МИМ в первую зону нагрева обезжиривания и нагреть его до 86 градусов в атмосфере азота, чтобы избежать конденсации азотной кислоты на заготовке в последующем процессе каталитического обезжиривания. Затем преформа перемещается в зону каталитического обезжиривания для разложения полиформальдегидной смолы на формальдегид. После первичного обезжиривания заготовка поступает в аглопечь через первую камеру очистки, а остаточное связующее удаляется в первой зоне нагрева аглопечи. В дальнейшем проводят спекание под действием азота, водорода, аргона, разложившегося аммиака и некоторых других смесей. В настоящее время в Китае есть несколько производителей печей для каталитического обезжиривания MIM. Важной особенностью метода Catamold является то, что для обезжиривания используется катализатор, а жидкая фаза при обезжиривании не появляется, что позволяет избежать хрупкости изделий МИМ, склонных к деформации и трудно контролируемых размеров. Это крупный прорыв в индустрии MIM, и поскольку это каталитическое обезжиривание, время обезжиривания значительно сокращается, что снижает стоимость. А применение метода метаформы позволяет производить компоненты MIM большего размера. Система непрерывного обезжиривания и спекания CREMER может обеспечить непрерывное производство, что делает MIM конкурентоспособной БДМ, близкой к технологии формирования сетки.

Catamold метод является наиболее передовым методом обезжиривания MIM, применяемым в настоящее время в промышленном производстве. Однако у этого метода есть проблемы, такие как коррозия оборудования в кислой атмосфере и очистка отходящих газов, а инвестиционные затраты на оборудование выше, чем у других методов.

Если вы хотите узнать больше о технологии литья под давлением металлического порошка, обратитесь в ZHONGWEI Precision Metal Powder Injection MIM Technology в Циньхуандао.