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一种金属注射成形用油蜡基粘结剂及其喂料制备方法

阅读：560发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种金属注射成形用油蜡基粘结剂及其喂料制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种金属注射成形用油蜡基粘结剂及其喂料制备方法，该粘结剂由以下按质量百分数配比的原料组成：石蜡 28％～45％，聚丙烯30％～50％，植物油 20％～30％，增韧剂2％～15％。将金属粉末按一定装载量与粘结剂组元混合后，加入捏合机混炼，冷却后出捏合机，再通过单螺杆挤出机挤出并破碎，得到喂料。本发明中的粘结剂具有优良的流动性及保形性，提高了生坯力学性能，同时增加了喂料循环使用能力，有效降低了生产成本。，下面是一种金属注射成形用油蜡基粘结剂及其喂料制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种金属注射成形用油蜡基粘结剂，其特征在于包含以下质量分数的组元：
石蜡28％～45％
聚丙烯30％～50％
植物油20％～30％
增韧剂2％～15％。
2.根据权利要求1所述的金属注射成形用粘结剂，其特征在于：所述的蜡为石蜡、微晶蜡或巴西棕榈蜡中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的金属注射成形用粘结剂，其特征在于：所述的聚丙烯为无规聚丙烯。
4.根据权利要求1所述的金属注射成形用粘结剂，其特征在于：所述的植物油为花生油、大豆油或蓖麻油中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的金属注射成形用粘结剂，其特征在于：所述的增韧剂为乙烯-丙烯橡胶共聚物、乙烯-丙烯-二烯橡胶三元聚合物或乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。
6.一种金属注射成形用喂料的制备方法，其特征在于，由下述方法制备而成：
1)将金属粉末与权利要求1中所述粘结剂按一定比例放入捏合机中进行混炼，混炼温度为170～180℃，转速为30～40r/min，混炼时间2～3h；
2)将混合物冷却至室温，粉碎后通过单螺杆挤出机挤出，挤出温度160～170℃，挤出后破碎得到喂料。

说明书全文

一种金属注射成形用油蜡基粘结剂及其喂料制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种金属注射成形用粘结剂及其喂料的制备方法。

背景技术

[0002] 金属注射成形(Metal Injection Molding，简称MIM)是一门将传统粉末冶金与塑料注射成形相结合的近净成形技术，可实现批量生产高精度、形状复杂的金属零件。MIM技术的主要生产流程包括：将金属粉末与粘结剂均匀混合，通过特定模具经注射成形得到生坯，生坯经脱脂、烧结，得到最终产品。近些年来MIM技术在3C、医疗、汽车等领域得到广泛应用，产业规模不断扩大。粘结剂是MIM技术的核心，一般由多种组元组成。粘结剂的主要作用是在成形过程中提供粉末流动性以保证充分填充模腔，以及在后续的脱脂过程中维持坯体形状。粘结剂决定喂料的性能，而喂料性能对后续工艺过程及产品性能均会产生影响。

[0003] 喂料经注射成形工艺后，会产生大量余料，一方面来自模具流道内除产品外的多余部分，另一方面来自于注射后螺杆中的剩余喂料。通常采用将这部分喂料经过破碎后循环使用的方法以节省成本，但是油蜡基粘结剂喂料在经过多次的高温加热及强剪切力作用后，由于粘结剂中的聚合物会产生热氧化及降解，喂料经注射所得样品的力学性能会降低，尤其是韧性。如某市售17-4PH不锈钢喂料，喂料经过7次注射后，生坯韧性变差，导致脱模困难，不利于薄壁零件制造。对于喂料回收料力学性能下降的问题，现有的解决方法是一般在循环5次后加入部分新料以保证喂料性能。

[0004] 因此，为了保证生坯力学性能、节省原料并降低成本，很有必要开发出可实现喂料多次循环的增韧型油蜡基粘结剂。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于：为解决上述问题而提供一种金属注射成形用增韧型油蜡基粘结剂及其喂料制备方法，以保证生坯力学性能，提高喂料循环能力，有效降低生产成本。

[0006] 为实现上述目的设计一种油蜡基粘结剂，具有韧性好、均匀性好的特点。所述粘结剂由蜡、聚丙烯、植物油、增韧剂组成，其质量百分含量分别为：石蜡28％～45％、聚丙烯30％～50％、植物油20％～30％、增韧剂2％～15％。

[0007] 其中蜡为石蜡、微晶蜡或巴西棕榈蜡中的一种或几种，聚丙烯为无规聚丙烯，植物油为花生油、大豆油或蓖麻油中的一种或几种，增韧剂为乙烯-丙烯二元共聚物、乙烯-丙烯三元聚合物或乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。

[0008] 一种金属注射成形用增韧型油蜡基粘结剂的喂料制备方法，包括以下步骤：

[0009] 1)将金属粉末与权利要求1中所述粘结剂按一定比例放入捏合机中进行混炼，混炼温度为170～180℃，转速为30～40r/min，混炼时间2～3h；

[0010] 2)将混合物冷却至室温，粉碎后通过单螺杆挤出机挤出，挤出温度为160～170℃，挤出后破碎得到喂料。

[0011] 本发明同现有技术相比，具有如下有益效果：

[0012] 1、喂料可循环使用能力增加，循环7次后的喂料经注射后，生坯仍能保持良好的力学性能，喂料可使用达12次以上，降低了生产成本。

[0013] 2、多组元粘结剂体系使喂料均匀性得到改善。

[0014] 3、生坯韧性的提高有助于形状复杂零件及薄壁零件的脱模。

[0015] 该粘结剂体系中，蜡和植物油主要用以保证喂料流动性，而骨架组元聚丙烯起保形作用。所选用的增韧剂加入粘结剂后，当生坯受到外力作用时，增韧组元做为应力集中点，会引发银纹和剪切带以吸收大量的能量，因此坯体的韧性提高，喂料经多次注射所得生坯仍能保持较好韧性。三种增韧剂均与聚丙烯有良好的相容性，可提高粘结剂均匀性。

具体实施方式

[0016] 本发明所述的金属注射成形用蜡基粘结剂，其配制方案是采用质量百分含量分别为：蜡28％～45％、聚丙烯30％～50％、植物油20％～30％、增韧剂2％～15％。按此配方范围可组合多个配方，能适合不同粉末体系要求，具体实施例如下：

[0017] 实施例1

[0018] 一种适用于17-4PH 不锈钢粉末注射成形用蜡基粘结剂及其喂料制备方法，包括以下步骤：

[0019] 1)将质量百分含量为35％石蜡、32％均聚丙烯、12％花生油、7％大豆油、6％蓖麻油、8％乙烯-辛烯共聚物和58％粉末装载量的17-4PH不锈钢粉末加入捏合机，混炼温度180℃，转速36r/min，3小时后将混合物冷却。

[0020] 2)将所得混合物破碎并经单螺杆挤出机挤出，挤出温度165℃，挤出后破碎得到喂料。

[0021] 本发明所制备的17-4PH不锈钢喂料具有良好的流变性能，适用于注射成形。喂料在初次注射后，所制备生坯冲击强度达25.8kJ/m2，抗弯强度达8.3MPa。经过12次注射后，所制备生坯冲击强度达17.3kJ/m2，抗弯强度达5.5MPa，生坯仍具有良好的力学性能。

[0022] 实施例2

[0023] 一种适用于316L不锈钢粉末注射成形用蜡基粘结剂及其喂料制备方法，包括以下步骤：

[0024] 1)将质量百分含量为35％石蜡、38％均聚丙烯、8％花生油、12％大豆油、5％蓖麻油、2％乙烯-丙烯-二烯三元共聚物和58％粉末装载量的316L不锈钢粉末加入捏合机，混炼温度175℃，转速36r/min，2.5小时后将混合物冷却。

[0025] 2)将所得混合物破碎并经单螺杆挤出机挤出，挤出温度160℃，挤出后破碎得到喂料。

[0026] 本发明所制备的17-4PH不锈钢喂料具有良好的流变性能，适用于注射成形。喂料在初次注射后，所制备生坯冲击强度达23.2kJ/m2，抗弯强度达8.0MPa。经过12次注射后，所制备生坯冲击强度达16.4kJ/m2，抗弯强度达5.3MPa，生坯仍具有良好的力学性能。

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