塑基粘結劑及其用于制備粉末注射成形坯體的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于粉末注射成形的塑基粘結劑及其用于制備坯體的方法，可廣泛用于粉末注射成形行業(yè)，尤其適用于長徑比大、壁厚薄、尺寸微小以及三維形狀復雜等零件的生產，屬于粉末注射成形技術領域。
【背景技術】
[0002]粉末注射成形是利用高分子有機物作為粘結劑，充分利用其在加熱到一定溫度下的熔融和流變特性，類似注射塑料一樣將粉末和粘結劑的混合物成形為各種所需形狀的成形坯，然后用化學或熱分解的方法將成形坯中粘結劑脫除，最后經燒結致密化和必要的后續(xù)加工工序得到最終產品。該技術在制備具有復雜形狀、均勻組織結構和高性能的高精度產品方面具有獨特的優(yōu)勢，被廣泛應用于通訊設備、醫(yī)療器械、汽車、電動五金及軍工等領域。
[0003]粘結劑是粉末注射成形技術的核心，在粉末注射成形中粘結劑具有增強流動性以適合注射成形和維持坯塊形狀這兩個最基本的職能。粘結劑性能的好壞直接決定了產品的最終性能，因此，粘結劑的選擇與優(yōu)化已成為粉末注射成形的關鍵環(huán)節(jié)。
[0004]目前，國內普遍使用的塑基體系的粘結劑配方最常用的為聚甲醛-聚合物體系，主粘結劑為Ρ0Μ，輔助粘結劑為HDPE、PP、EVA，助劑為SA。這種粘結劑體系配方常用于常規(guī)尺寸的金屬注射成形，但是在用于制造小型化、微型化及異型化金屬及陶瓷產品中，存在流動性差的問題，特別是對于長徑比大、壁厚薄、尺寸微小以及三維形狀復雜等制品，注射時出現諸如填充不滿、流痕、熔接痕等缺陷，直接制約了粉末注射成形產品的批量化生產。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供一種粘結劑黏度低、流動性能好，有較好的充模能力與生坯穩(wěn)定性;可廣泛應用于粉末注射成形行業(yè)，尤其適用于長徑比大、壁厚薄、尺寸微小以及三維形狀復雜的零件的生產的能夠用于粉末注射成形的塑基粘結劑。
[0006]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種上述塑基粘結劑用于制備坯體的方法。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明用于粉末注射成形的塑基粘結劑，由如下重量份的原料組成:共聚甲醛75?88、改性聚乳酸樹脂4?10、微晶蠟3?10、季戊四醇硬脂酸酯2?8、癸二酸二丁酯1?10、抗氧劑0.5?2。
[0008]進一步地，所述的粘結劑由如下重量份的原料組成:共聚甲醛82、改性聚乳酸樹脂
5、微晶蠟5、季戊四醇硬脂酸酯4.5、癸二酸二丁酯3.0、抗氧劑0.5。
[0009]進一步地，所述的粘結劑由如下重量份的原料組成:共聚甲醛81、改性聚乳酸樹脂
8、微晶蠟7、季戊四醇硬脂酸酯6、癸二酸二丁酯4.0、抗氧劑1。
[0010]進一步地，所述的粘結劑由如下重量份的原料組成:共聚甲醛80、改性聚乳酸樹脂
5、微晶蠟6、季戊四醇硬脂酸酯4、癸二酸二丁酯7、抗氧劑1.8。
[0011]進一步地，所述的粘結劑由如下重量份的原料組成:共聚甲醛83、改性聚乳酸樹脂4、微晶蠟5.5、季戊四醇硬脂酸酯4、癸二酸二丁酯5、抗氧劑1.5。
[0012]進一步地，所述的粘結劑由如下重量份的原料組成:共聚甲醛80、改性聚乳酸樹脂
4、微晶蠟5.5、季戊四醇硬脂酸酯4、癸二酸二丁酯5、抗氧劑1.3。
[0013]進一步地，所述抗氧劑是抗氧劑1010與抗氧劑168混合物。
[0014]為達到上述目的，本發(fā)明上述塑基粘結劑用于制備坯體的方法，包括
喂料制備:將金屬或者陶瓷粉末預熱至170?190°C，攪拌，轉速為5?15r/min;加入粘結劑，在170?190°C密煉，密煉時間為0.5?2小時，攪拌，轉速為5?15r/min ；降溫至150?170°C，繼續(xù)密煉0.5?1小時，攪拌，轉速為35?50r/min;密煉完成后，擠出造粒得到顆粒狀喂料，其中所述的粘結劑為上述的用于粉末注射成形的塑基粘結劑；
注射成形:將顆粒狀喂料注射成型，注射溫度170?190°C，模溫100?120°C，注射壓力50?90MPa；
催化脫脂:將注射成形所得生坯用硝酸催化脫脂，脫脂溫度為100?130°C，脫脂時間6?9小時，得到粉末注射成形脫脂坯體。
[0015]有益效果
本發(fā)明與現有技術具備如下有益效果:
本發(fā)明中的共聚甲醛提供流動性及作為骨架材料;改性聚乳酸樹脂用于提供喂料脫脂后的坯體的強度支持;微晶蠟用于潤滑及提高各相相容性;癸二酸二丁酯作為增塑劑，具有良好的加工性能和軟化性能，可顯著降低粘結劑的黏度，改善粘結劑的綜合性能;季戊四醇硬脂酸酯用作表面活性劑，可改善粉末與粘結劑的兼容性，減少粉末注射成形過程中“粉膠分離”現象;抗氧劑使粘結劑在加工過程中具有良好的加工穩(wěn)定性，避免聚甲醛等組分的分解。
[0016]本發(fā)明采用的粘結劑用于注射成型時黏度低、流動性能好，有較好的充模能力與生坯穩(wěn)定性;可廣泛應用于粉末注射成形行業(yè)，尤其適用于長徑比大、壁厚薄、尺寸微小以及三維形狀復雜的零件的生產。
【附圖說明】
[0017]圖1是為實施例2與316L不銹鋼金屬粉末制備的喂料的流變性能圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的描述。
[0019]
實施例1
本實施例塑基粘結劑為用于粉末注射成形的塑基粘結劑，由如下重量份的原料組成:共聚甲醛88，改性聚乳酸樹脂4，微晶蠟4，季戊四醇硬脂酸酯2，癸二酸二丁酯1.5，抗氧劑
0.5。制備方法:所有原料放入高速混合機中混合30min，出料;將混合的原料放入造粒機中擠出造粒，得到顆粒狀的粘結劑。
[0020]本實施例塑基粘結劑用于制備坯體的方法，具有如下步驟:
步驟1:喂料制備:將粒度為D50 < ΙΟμπι的17-4PH不銹鋼金屬粉末預熱至190°C，攪拌，轉速為5r/ min ；按粘結劑與金屬粉末體積比為46:54加入所述粘結劑，在190°C進行密煉，密煉時間為1小時，攪拌，轉速為10r/min ；降溫至180°C，繼續(xù)密煉0.5小時，攪拌，轉速為35r/min;密煉完成后，在雙螺桿擠出機中擠出造粒，得到顆粒狀喂料，其中所述的粘結劑為本實施例所述的塑基粘結劑；
步驟2:注射成形:將顆粒狀喂料注射成型，注射溫度190°C，模溫120°C;
步驟3:催化脫脂:將注射成形所得坯體用硝酸催化脫脂，脫脂溫度為130°C，脫脂時間6?9小時，得到粉末注射成形脫脂坯體。
[0021]測試該實施例的喂料的流變性能，測試標準:國標GB/T25278-2010;測試條件:流變儀器:高壓毛細管流變儀;溫度:190°C ；毛細管直徑:1mm;毛細管長度:40mm;壓力傳感器量程:200MPa；測試剪切速率范圍:lOs-Ι?2000S-1。測定結果如圖1所示。
[0022]測定該實施例的喂料熔體流動速率MFI值，測試標準:ISO1133 ;測試條件:溫度:190°C，標稱負荷:21.6Kg ；測定結果為:1200?1800g/10min。
[0023]
實施例2
本實施例塑基粘結劑為用于粉末注射成形的塑基粘結劑，由如下重量份的原料組成:共聚甲醛82，改性聚乳酸樹脂5，微晶蠟5，季戊四醇硬脂酸酯4.5，癸二酸二丁酯3，抗氧劑
0.5。所有原料放入高速混合機中混合20min，出料;將混合的原料放入造粒機中擠出造粒，得到顆粒狀的粘結劑。
[0024]本實施例塑基粘結劑用于制備坯體的方法，具有如下步驟:
步驟1:喂料制備:將粒度為D50 < 10ym、D90=22的316L不銹鋼金屬粉末預熱至185°C，攪拌，轉速為10r/min ；按粘結劑與金屬粉末體積比為36:64加入所述粘結劑，在185°C進行密煉，密煉時間為40分鐘，攪拌，轉速為20r/min;降溫至175°C，繼續(xù)密煉0.5小時，攪拌，轉速為40r/min;密煉完成后，在雙螺桿擠出機中擠出造粒得到顆粒狀喂料，其中所述的粘結劑為本實施例所述的塑基粘結劑；
步驟2:注射成形:將顆粒狀喂料注射成型，注射溫度185°C，模溫120°C;
步驟3:催化脫脂:將注射成形所得坯體用硝酸催化脫脂，脫脂溫度為130°C，脫脂時間6?9小時，得到粉末注射成形脫脂坯體。
[0025]實施例3
本實施例塑基粘結劑為用于粉末注射成形的塑基粘結劑，由如下重量份的原料組成:共聚甲醛76、改性聚乳酸樹脂8、微晶蠟6、季戊四醇硬脂酸酯2、癸二酸二丁酯7、抗氧劑1。所有原料放入高速混合機中混合30min，出料;將混合的原料放入造粒機中擠出造粒，得到顆粒狀的粘結劑。
[0026]本實施例塑基粘結劑用于制備坯體的方法，具有如下步驟:
步驟1:喂料制備:將粒度為D50 < 0.85μπι的Zr02陶瓷粉末粉末預熱至180°C，攪拌，轉速為5r/min;按粘結劑與金屬粉末體積比為46:54加入所述粘結劑，在180°C進行密煉，密煉時間為1小時，攪拌，轉速為30r/min ；降溫至180°C，繼續(xù)密煉0.5小時，攪拌，轉速為50r/min ；密煉完成后，在雙螺桿擠出機中擠出造粒，得到顆粒狀喂料，其中所述的粘結劑為本實施例所述的塑基粘結劑；
步驟2:注射成形:將顆粒狀喂料注射成型，注射溫度180°C，模溫120°C;
步驟3:催化脫脂:將注射成形所得坯體用硝酸催化脫脂，脫脂溫度為130°C，脫脂時間6小時，得到粉末注射成形脫脂坯體。
[0027]該實施例說明粘結劑可用于陶瓷粉末的粉末注射成形。
[0028]實施例4
本實施例塑基粘結劑為用于粉