粘合剂和粘合剂去除技术

金属粉末注射成型中的粘合剂和粘合剂去除技术

在 MIM 零件的成型中必不可少

金属粉末注射成型技术早期最困难的挑战是找到合适的粘合剂组合物。

粘结剂是整个过程中最重要的部分，必须完成几个任务。粘结剂必须：

● 能够加入大量细金属或陶瓷粉末，通常为体积的60%或以上

● 形成一个可以在高温下塑化和注塑成型的粘结块

● 允许在较短且环保的过程中去除主要粘结剂成分

● 通过“主干粘结剂”脱脂后仍能提供足够的强度

● 以规则粒状形式提供，可轻松送入注塑机

● 各批次具有一致、统一的特性

● 可回收和绿色环保

● 经济效益高

金属注射成型技术的发展在很大程度上是粘结剂组合物和相应脱脂技术的发展。这一发展可以追溯到 1970 年后期，当时 Raymond Wiech 的 MIM 工艺的基本发明的潜力得到了 PM 社区的认可，到 1990 年代初期，该技术开始真正的工业化。

热脱脂

收缩演示：传感器外壳用316L不锈钢制成的金属注射成型外壳盖。左边是绿色零件，右边是烧结零件。发表于2010年3月PIM国际第4卷第1期

一般来说，在最初的 MIM 工艺中开发的粘结剂是聚合物（例如聚乙烯或聚丙烯）、合成或天然蜡和硬脂酸的混合物。许多这些类型的粘结剂系统今天仍在成功使用。

基于这种粘合剂的原料很容易成型，但要去除粘合剂，需要在持续 24 小时或更长时间的热处理过程中非常小心地加热，然后才能形成互连孔隙，剩余的粘合剂很容易通过该孔隙蒸发而无需破坏部分。

催化脱脂

BASF SE基于聚甲醛（POM）的Catamold系统的发明为批量生产的可靠MIM制造工艺取得了重大进展。这种所谓的聚甲醛粘合剂系统具有良好的成型性和良好的形状保持性。

粘合剂的去除是在气态酸环境中完成的，即高浓度硝酸或草酸，温度约为 120°C，低于粘合剂的软化温度。酸在聚合物粘合剂的分解中充当催化剂。反应产物在 600°C 以上的温度下在天然气火焰中燃烧。该工艺在大约 3 小时内生产出具有互连孔隙的零件。

如今，很大一部分 MIM 零件都是根据这种工艺生产的，特别是在消费电子领域，并且许多原料制造商提供催化系统。

溶剂脱脂

已经开发了其他粘结剂去除技术，其中最成功的是溶剂脱脂。粘合剂组合物包括可以在低温下溶解在液体中的成分，从而在浸入溶剂中的同时在部件中形成互连孔隙的网络。

有时使用丙酮或庚烷作为溶剂，尽管水溶性粘合剂组合物是优选的，因为水性溶剂的处理比有机溶剂的处理更容易。脱脂后被粘合剂污染的溶剂被蒸馏回收。图 8 显示了几个用于溶剂脱脂的罐。

尽管溶剂脱脂可能需要比催化粘合剂去除更长的时间，但投资和运营成本较低，因此总加工成本具有竞争力。与其他脱脂工艺相比，还具有环境优势。