Welche Methoden zur Entfettung von MIM gibt es?

Welche Methoden zur Entfettung von MIM gibt es?

MIM-Entfettung bedeutet, dass wir zur Herstellung von Produkten mit komplexen Formen wie Kunststoffspritzguss dem Metallpulver spritzbare Materialien wie Wachs oder einige Kunststoffbestandteile hinzufügen müssen. Diese Zusatzstoffe (oder Bindemittel) werden jedoch für unsere Endprodukte nicht benötigt, daher müssen wir diese Bindemittel nach dem Formen in gewisser Weise entfernen. Dieser Vorgang wird als Entfetten (oder Entparaffinieren) bezeichnet.

Seit dem Aufkommen der MIM-Technologie haben sich mit den unterschiedlichen Bindersystemen eine Vielzahl von MIM-Prozesspfaden und Entfettungsverfahren herausgebildet. Die Entfettungszeit wurde von den ersten Tagen auf die jetzigen Stunden verkürzt. In Bezug auf die Entfettungsschritte können alle Entfettungsmethoden grob in zwei Kategorien eingeteilt werden: Die eine ist die zweistufige Entfettung. Das zweistufige Entfettungsverfahren umfasst das Lösungsmittelentfetten plus das thermische Entfetten, das Siphonentfetten - das thermische Entfetten usw. Das einstufige Entfettungsverfahren ist hauptsächlich das einstufige thermische Entfettungsverfahren. Das derzeit fortschrittlichste Verfahren ist das katalytische Entfettungsverfahren von Catamold. Hier sind einige typische MIM-Entfettungsmethoden.

1 Entfettung nach Wiech-Methode

Das Wiech-Verfahren wird durch das von Wiech 1980 erfundene Patent repräsentiert und mehrfach verbessert. Sie können als Wiech- (1), Wiech- (2) und Wiech- (3) Methoden bezeichnet werden. Der von Wiech verwendete Binder ist das am häufigsten verwendete wachsbasierte Bindersystem in MIM, das eine oder mehrere Komponenten enthält. Der grundlegende Prozess des Wiech-Verfahrens (1) ist: Zuerst wird der MIM-Formrohling in einen leeren Behälter gegeben, auf die Fließtemperatur des Binders oder über diese Temperatur erhitzt und dann langsam das Lösungsmittel in Form von Gas in den gegeben Behälter, in dem sich die Umformung befindet. Das gasförmige Lösungsmittel tritt in den formgebenden Rohling ein, um das Bindemittel aufzulösen. Wenn das Bindemittel bis zu einem gewissen Grad aufgelöst ist, sickert die Lösungsmittellösung des Bindemittels aus dem Verformungsfehler heraus. Das gasförmige Lösungsmittel kann den größten Teil des Bindemittels ohne Rissbildung oder Bruch entfernen. Der Vorformling, aus dem das meiste Bindemittel entfernt ist, wird in das flüssige Lösungsmittel getaucht, um den verbleibenden Teil des Bindemittels zu entfernen. Aufgrund des durch Gaslösungsmittelentfettung gebildeten Porenenergiekanals ist der zweite Schritt der Immersionslösungsmittelentfettung sehr schnell und es treten keine Risse und Defekte auf. Schließlich wird der Vorformling vorgewärmt, um einen Teil des restlichen Bindemittels und einen Teil des Lösungsmittels zu entfernen, und das fertige Produkt wird durch Sintern erhalten. Das Wiech-Verfahren (1) benötigt zum Entfetten mit gasförmigem Lösungsmittel nur 3 Tage, und die Entfettungseffizienz ist sehr gering. Und weil die Entfettungstemperatur höher ist als die Fließtemperatur des Bindemittels, ist die Verformung schwerwiegender. Wiech erfand 1981 das Wiech (3)-Verfahren. Der grundlegende Prozess ist: Legen Sie die MIM-Vorform in einen Inertgasbehälter und stellen Sie die Temperatur und den Gasfluss so ein, dass der Dampfdruck des Bindemittels in der Vorform höher ist als der Druck des Atmosphäre im Behälter, so dass das Bindemittel aus dem Umformprozess verdunsten und in die Atmosphäre des Behälters gelangen kann. Ein unabhängiger Teil im Behälter wird verwendet, um das Bindemittel zu kondensieren und zu sammeln. Die Geschwindigkeit der Bindemittelentfernung kann durch Einstellen der Kondensationsgeschwindigkeit gesteuert werden. Bei Mehrkomponentenklebstoffen können sie auch durch Anpassung von Temperatur und Druck im Behälter gezielt und allmählich verdampft werden. Dieser Vorgang dauert etwa einen Tag oder länger. Wiech erfand 1981 das Wiech (2)-Verfahren. Als erster Schritt wurde die Siphonentfettung eingeführt. Die MIM-Vorform wurde auf das Siphonmaterial gelegt, 3 Stunden lang langsam auf 200 Grad erhitzt, um das meiste Bindemittel zu entfernen, und dann wurde die Vorform in einer atmosphärischen Wasserstoffatmosphäre mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 Grad/min bis etwa 800 in den Ofen gegeben Grad zum weiteren Entfetten und Vorsintern. Der gesamte Entfettungsprozess dauerte etwa 10 Stunden. Auf diese Weise verwendet Wiech tatsächlich drei Formen der zweistufigen Entfettung, zuerst Lösungsmitteldampfentfettung, dann Verdampfung und dann Siphonentfettung als ersten Schritt, wodurch die Entfettungszeit von den ersten drei Tagen auf 10 Stunden verkürzt wird. Andere Leute haben jedoch einige Mängel. Das Wiech-Verfahren (1) ist ineffizient und der Formblock ist leicht zu verformen. Der Atmosphärendruck im Entfettungsofen des Wiech-Verfahrens (2) muss genau gesteuert werden, und das Verdampfungsverfahren ist für die Bindemittelkomponente mit großem Molekulargewicht schwierig durchzuführen. Das Verfahren nach Wiech (3) weist die Probleme auf, dass das Regenbogenreaktionsmaterial an dem geformten Rohling haftet und den geformten Rohling verunreinigt.

2 Injectamax-Entfettung

Johnson vom amerikanischen Metallspritzgussunternehmen AMAX erfand 1988 das Injectamax-Verfahren. Der Hauptvorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es schnell entfettet und keine Risse verursacht. Das Bindemittel besteht aus mindestens zwei Komponenten. Beim Entfetten wird ein Lösungsmittel ausgewählt, um zuerst die löslichen Komponenten im Bindemittel selektiv aufzulösen, während die unlöslichen Komponenten unlöslich sind. Auf diese Weise wird der Porenkanal geöffnet und anschließend der restliche Binder durch thermisches Entfetten entfernt. Das bei diesem Verfahren verwendete Bindemittel besteht im Allgemeinen aus Pflanzenöl, Paraffin und thermoplastischem Harz, und das Öl und das Paraffin werden zuerst mit Trichlorethan-Lösungsmittel entfernt. Der gesamte Entfettungsprozess dauert nur 6 Stunden und ist eine schnelle Entfettungsmethode. Dieses zweistufige Verfahren der Lösungsmittelentfettung und der thermischen Entfettung ist derzeit aufgrund seiner Einfachheit, geringen Investition und hohen Effizienz eine Produktionsmethode, die von den meisten MIM-Unternehmen und -Herstellern übernommen wird.

3 Entfettung durch Wasserauflösung

Das Wasserauflösungsverfahren basiert auf dem in den 1990er Jahren entwickelten wasserlöslichen Bindemittel, das der direkten Entwicklung des Injectamax-Zweistufenverfahrens (Lösungsmittelentfettung plus thermische Entfettung) ähnelt. Aufgrund der Toxizitäts- und Rückgewinnungsprobleme von chemischen Lösungsmitteln kann das Niveau des MIM-Prozesses stark verbessert werden, wenn billiges und schadstofffreies Wasser als Lösungsmittel verwendet werden kann. Cao hat eine feste Polymerlösung entwickelt, die 80 Prozent des Polyethylenglykols durch etwa 16-stündiges Einweichen in desoxidiertem destilliertem Wasser und dann das restliche Bindemittel durch thermisches Entfetten entfernen kann. Anwar und Yang arbeiteten auch mit dem Bindemittelsystem Polyethylenglykol plus Polymethylmethacrylat. Durch Erhöhen der Wassertemperatur auf 60-80 Grad können zu dieser Stunde mehr als 95 % des Polyethylenglykols entfernt werden. Bialo hat eine andere Form von wasserlöslichem Bindemittel entwickelt, das Polyoxyethylen als wasserlöslichen Teil verwendet. Seine Bindemittelformel besteht aus 76 % Polyoxyethylen plus 23 % Polyethylenwachs - 1 % Stearinsäure. Das meiste Polyoxyethylen kann entfernt werden, indem die Vorform 60-70 Minuten lang in Wasser eingeweicht wird. Da Wasser billig, ungiftig und umweltfreundlich ist, ist die Wasserauflösung die wirtschaftlichste und umweltfreundlichste Entfettungsmethode. Das wasserlösliche Bindemittel weist jedoch das Problem der Wasserabsorption auf, was dazu führt, dass spezielle Vorrichtungen für die Lagerung und den Transport von MIM-Futter benötigt werden. Darüber hinaus gibt es wenige Polymere, die mit dem wasserlöslichen Teil (wie Polyethylenglykol) des wasserlöslichen Bindemittels kompatibel sind, das beim Mischen zum Quellen neigt, und die Mischzeit des Futters ist sehr lang. Obwohl die unlösliche Methode seit fünf Jahren eingeführt wird, befindet sie sich daher immer noch im Laborstadium und wurde nicht in der tatsächlichen Produktion verwendet.

4 Catamold katalytische Entfettung

Das Catamold-Verfahren ist ein einstufiges MIM-Entfettungsverfahren, das Anfang der 1990er Jahre von Bloemacher von BSAF in Deutschland entwickelt wurde. Es ist ein katalytisches Entfettungsverfahren. Das Arbeitsprinzip der katalytischen MIM-Entfettung und das wichtigste technische Merkmal dieser Methode bestehen darin, dass das Polyformaldehydharz als Bindemittel verwendet wird und die katalytische Entfettung in saurer Atmosphäre schnell erfolgt. Das langkettige Polyformaldehydharz wird als Bindemittel verwendet, und die Polarität des Polyformaldehydharzes wird verwendet, um das Metallpulver zu verbinden, das für eine Vielzahl von Pulvertypen geeignet sein kann. Polyaldehydharz zersetzt sich unter der Katalyse einer sauren Atmosphäre zu Formaldehyd. Diese Zersetzungsreaktion tritt schnell über 110 Grad auf. Es handelt sich um einen direkten Gas-Feststoff-Übergang, der dazu beiträgt, die Grünverformung zu kontrollieren und die Maßhaltigkeit nach dem Sintern sicherzustellen. Die katalytische Entfettung erfolgt an der Grenzfläche zwischen Atmosphäre und Binder. Es gibt kein Gas im sich bildenden Rohling und die Vorschubgeschwindigkeit der Reaktionsschnittstelle kann 1-4 mm/h erreichen. CREMER of Germany hat ein kontinuierliches Entfettungs- und Sinterofensystem für das Catamold-Entfettungsverfahren entwickelt. Der Betriebsprozess ist: Platzieren Sie das MIM, das einen Fehler bildet, in der ersten Heizzone des Entfettens und erhitzen Sie es unter Stickstoffatmosphäre auf 86 Grad, um eine Salpetersäurekondensation auf dem Barren im anschließenden katalytischen Entfettungsprozess zu vermeiden. Dann wird die Vorform in den katalytischen Entfettungsbereich bewegt, um das Polyformaldehydharz zu Formaldehyd zu zersetzen. Nach der ersten Entfettung gelangt der Barren durch die erste Reinigungskammer in den Sinterofen und wird in der ersten Heizzone des Sinterofens von Restbindern befreit. Anschließend wird unter Einwirkung von Stickstoff, Wasserstoff, Argon, zersetztem Ammoniak und einigen anderen Mischungen gesintert. Derzeit gibt es in China mehrere Hersteller von katalytischen MIM-Entfettungsöfen. Ein wichtiges Merkmal des Catamold-Verfahrens ist, dass ein Katalysator zum Entfetten verwendet wird und während des Entfettens keine flüssige Phase auftritt, wodurch die Schwäche von MIM-Produkten vermieden wird, die zu Verformungen neigen und die Größengenauigkeit schwer zu kontrollieren sind. Es ist ein großer Durchbruch in der MIM-Industrie, und da es sich um eine katalytische Entfettung handelt, wird die Entfettungszeit stark verkürzt, wodurch die Kosten gesenkt werden. Und die Anwendung des Metamold-Verfahrens kann größere MIM-Komponenten produzieren. Das kontinuierliche Entfettungs- und Sintersystem von CREMER kann eine kontinuierliche Produktion realisieren, was MIM zu einer wettbewerbsfähigen PM-near-net-forming-Technologie macht.

Das Catamold-Verfahren ist das fortschrittlichste MIM-Entfettungsverfahren, das derzeit in der industriellen Produktion angewendet wird. Dieses Verfahren weist jedoch Probleme auf, wie z. B. Korrosion der Ausrüstung in saurer Atmosphäre und Abgasbehandlung, und die Investitionskosten für die Ausrüstung sind höher als bei anderen Verfahren.

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