專利名稱：一種粉末微注射成形用熱塑性粘結劑的制備及使用方法
技術領域：
本發明屬于粉末微注射成形技術領域，特別是提供了一種金屬和陶瓷粉末微注射成形用熱塑性粘結劑的制備及脫除方法。
背景技術：
隨著微系統技術在近年來的不斷發展和人們對產品的小型化、微型化的日益增長的需求，微系統技術的應用潛力巨大，目前已在電子、信息、通訊技術等領域的應用不斷擴大，其需求和發展潛力在今后將是無可估量的。而微型結構和零部件是微系統技術實現和 發展的基礎，微型結構和零部件的加工和生產成為決定該技術發展的關鍵因素之一。微型零件的制備方法發展成熟的主要有微型切削、激光切削、硅刻蝕技術、LIGA(光刻，電鍍和鑄造)技術等，但以激光切割為代表的加工方法往往受到微型尺寸的復雜形狀的加工時受到限制，僅適用于一些較簡單的形狀，而刻蝕技術等受到加工材料的局限，目前規模化生產僅限于硅，且無法同時滿足技術可行性與高性價比的雙重要求，且生產效率低，無法應用于批量生產。粉末微注射成形技術作為粉末注射成形技術的延伸發展，傳承了金屬材料和陶瓷材料的廣泛適用性、性價比高、宜于批量化生產等優勢，在近年來得到了快速發展，是一種有極大發展前景的微型零部件制造技術。粘結劑在粉末微注射成形過程中雖僅僅是中間媒介，但卻發揮著至關重要的作用，是決定產品成形精度的關鍵參數之一，需要對喂料提供良好的充型性能，同時具有一定的機械強度，保證在脫模和脫脂過程中坯體不會發生變形。相對粉末注射成形，粉末微注射成形技術對產品精度的要求要高得多，因此對注射過程、脫脂過程的控制的要求更加嚴格。因此，粘結劑的選擇和優化成為微型零部件生產的關鍵環節。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種克服傳統注射成形技術中常用粘結劑導致的喂料流動性不夠高、充型不完整的缺陷的金屬和陶瓷粉末微注射成形用熱塑性粘結劑的制備及使用方法。本發明的粉末微注射成形用熱塑性粘結劑為多聚合物組元熱塑性粘結劑，包括石蠟(PW)、蜂蠟(BW)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、高密度聚乙烯(HDPE)、硬脂酸(SA)等五種主要成分，以石蠟和蜂蠟的共同作用來保證喂料的良好的流動性，以乙烯-醋酸乙烯酯和高密度聚乙烯的共同作用來提供喂料在脫模和脫脂中的坯體的足夠的強度，同時不影響流動性，以硬脂酸為表面活性劑各組元的含量分別為石蠟10 40wt%，蜂蠟5 30wt%，乙烯-醋酸乙烯酯10 45wt%,高密度聚乙烯15 40 wt%,硬脂酸5 20wt%,其制備工藝為在恒溫裝置中，在110 150 ° C溫度下，先將高密度聚乙烯加入并熔化，然后依次加入乙烯-醋酸乙烯酯、石蠟和蜂蠟，以及硬脂酸，待全部組元融化后，連續加熱攪拌10分鐘，充分混合，得到預混態的粘結劑。
本發明的另一目的是提供上述粘結劑的使用方法，具體包括以下步驟
步驟I :將金屬或陶瓷粉與粘結劑按照體積比為30-60:70-40的比例，平均分3次加入粘結劑中混合均勻，混煉時間為I. 5 2小時，待其冷卻后取出、破碎，在溫度為145 170°C，壓力為60 95MPa進行喂料注射，
步驟2 :注射完成后采用溶劑脫脂+熱脫脂或熱脫脂去除掉粉末中的粘結劑成分；其中，溶劑脫脂的工藝浸泡6 12小時，溶劑為四氯化碳、正庚烷、三氯甲烷、正己烷、石油醚、無水乙醚或無水乙醇。表I所示各溶劑對粘結劑組分的溶解情況，高密度聚乙烯是維持坯體在脫脂過程中的強度的關鍵組分，在各溶劑中均不溶解。
表I粘結劑組分在各試劑中的溶解性
權利要求
1.一種粉末微注射成形用熱塑性粘結劑的制備方法，其特征在于，該熱塑性粘結劑成分中各組元的含量分別為石臘10 40wt%,蜂臘5 30wt%,乙烯-醋酸乙烯酯10 45wt%,高密度聚乙烯15 40 wt%,硬脂酸5 20wt%，其制備工藝為在恒溫裝置中，在110 150 °C溫度下，先將高密度聚乙烯加入并熔化，然后依次加入乙烯-醋酸乙烯酯、石蠟和蜂蠟，以及硬脂酸，待全部組元融化后，連續加熱攪拌10分鐘，充分混合，得到預混態的粘結劑。
2.根據權利要求I所述的粉末微注射成形用熱塑性粘結劑的使用方法，具體包括以下步驟步驟I :將金屬或陶瓷粉與粘結劑按照體積比為30-60:70-40的比例，平均分3次加入粘結劑中混合均勻，混煉時間為I. 5 2小時，待其冷卻后取出、破碎，在溫度為145 170°C，壓力為60 95MPa進行喂料注射； 步驟2 :注射完成后采用溶劑脫脂+熱脫脂或熱脫脂去除掉粉末中的粘結劑成分；其中，溶劑脫脂的工藝為浸泡6 12小時，溶劑為四氯化碳、正庚烷、三氯甲烷、正己烷、石油醚、無水乙醚或無水乙醇。
全文摘要
本發明公開了一種粉末微注射成形用熱塑性粘結劑的制備的使用方法。屬于粉末微注射技術領域。本發明的特點是粘結劑由多種成分組成，與金屬和陶瓷粉末的混煉過程操作簡單，注射溫度窗口寬，喂料的流動性好，脫模和脫脂時坯體的強度高，無注射和脫脂缺陷，脫脂后殘留量低。本發明中粘結劑中含有石蠟PW、蜂蠟BW、高密度聚乙烯HDPE、乙烯-乙酸乙烯酯EVA和硬脂酸SA，該粘結劑的成分為5～40%PW+5～20%BW+10～32%HDPE+10～40%EVA+5～25%SA，其中各成分的含量為質量百分比。本發明使粉末微注射成形技術生產微型零件時，零件的成形精度顯著提高，擴大了金屬和陶瓷微型零件的生產應用范圍。
文檔編號C04B35/632GK102775673SQ20121021605
公開日2012年11月14日 申請日期2012年6月26日 優先權日2012年6月26日
發明者倪新雷, 尹海清, 曲選輝 申請人:北京科技大學