制造金屬、陶瓷制品的金屬、陶瓷粉末與聚合物混融物及聚合物從成型品中的脫除方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于制造金屬、陶瓷及復（混）合材料（材質組份）制品的金屬、陶瓷粉末與高分子材料混融物及高分子材料從成型品中的脫除方法?；烊谖矬w積比材質組份占40-70%，高分子材料粘合劑組份占60-30%(由質量比50-95%較低溫度熔融分解脫除的主要材料，46-4.5%較高溫度熔融分解脫除的輔助材料和4-0.5%助劑組成)?；烊谖锝浕旌稀⒚軣?、擠出、造粒，用于成型。成型后的生坯經較低溫度脫除主要高分子材料，較高溫度脫除輔助高分子材料及助劑，燒結得到目標制品。本發(fā)明具有粘結劑脫除時間短，脫除物經回收、冷凝、分離，再生利用，對環(huán)境無害；成型后澆口、流道剔除物可反復回用，降低制品成本等優(yōu)點。
【專利說明】制造金屬、陶瓷制品的金屬、陶瓷粉末與聚合物混融物及聚 合物從成型品中的脫除方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于制造金屬、陶瓷及其復合材料制品的金屬、陶瓷粉末與高分 子材料混融物。該混融物適于用作粉末注射(模壓、模鑄)成型，成型制品經熱熔融分解脫除 高分子材料、燒結得到金屬、陶瓷及其復合材料制品。

【背景技術】
[0002] 粉末注射成型是相對于傳統(tǒng)制造方法的新型近凈成型制造技術，尤其適合制造微 小型、結構形狀復雜、大批量制品。
[0003] 國內外對粉末注射成型技術的研究開發(fā)已有二十多年的歷史，形成了一些由高分 子材料組成的粘結劑體系及其相對應的脫粘方法和設備。比如：開發(fā)較早、國內目前比較 流行的蠟基粘結體系及其脫粘技術、設備；申請?zhí)?00810143137. 7專利所公開的聚甲醛基 粘結體系及其酸催化脫粘方法；申請?zhí)?00780026523. 1專利所公開的聚甲醛基粘結體系， 以及申請?zhí)?01080028060. 4專利所公開的對聚甲醛基粘結體系的連續(xù)熱脫粘方法。事實 上，任何一種粘結體系都有其對應于所采用高分子材料性能的脫粘工藝(溫度、時間）；反過 來說，粘結體系任一組份的變化，都會帶來脫粘工藝的變化。其優(yōu)劣的判別在于其材料、工 藝成本，以及是否環(huán)保、循環(huán)低碳。
[0004] 就現(xiàn)在流行的蠟基、甲醛基粘粘結劑體系而言，都無法對脫除后的高分子材料進 行回收利用。蠟基粘結劑在脫粘時，即便是回收，所回收的組合物也無法再生利用，有時甚 至是直排；聚甲醛體系無論是連續(xù)熱脫粘，還是酸催化脫粘，都是以聚甲醛解聚成氣態(tài)甲醛 為前提，爾后將甲醛燃燒掉，既浪費了資源，又對環(huán)境增加了碳排，酸催化對環(huán)境更是有害， 且對設備有更高的要求。
[0005] 再者，注射成型主要用于制造微小型制品，每次注射因澆口、流道的剔除料都是制 品坯重的幾倍甚至幾十倍，由于聚甲醛遇熱解聚的性質，澆口流道的剔除料經一定次數(shù)的 循環(huán)混煉、注射后，多有解聚，不能再摻入使用，造成大量浪費。
[0006] 所以，開發(fā)高效、節(jié)能、循環(huán)、低碳的粘結體系及其相應的脫粘技術，關系到注射成 型這項新技術能否健康、持續(xù)發(fā)展。


【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的高分子材料與金屬、陶瓷及其混(復）合粉末混融物，由金屬、陶瓷及其 混(復）合粉末（以下稱材質組份）和所采用的高分子材料粘結體系（以下簡稱粘合劑組合） 兩類材料組成。
[0008] 任一種混融物中采用何種金屬、陶瓷及其混(復）合粉末，由所制造的目標產品規(guī) 定的材質決定。包括：一種金屬粉末或多種金屬粉末的混合物，比如鐵粉、鈷粉、鑰粉、鉻粉、 鈮粉、鎳粉、錳粉、鎢粉、銅粉、鋁粉等等及其兩種或兩種以上不同比例粉末的混合物；多種 金屬的合金粉末，比如不同牌號的不銹鋼粉末、低合金粉末；陶瓷粉末，包括：氧化物陶瓷， 比如氧化鋯、氧化鋁等，氮化物陶瓷，比如氮化硅、氮化鋁等，碳化物陶瓷，比如碳化硅等；金 屬陶瓷復(混）合材料，比如鐵鍍氧化鋁、鐵鍍氧化鋯，鎳鍍氧化鋁、鎳鍍氧化鋯等。
[0009] 粘合劑組合所采用的高分子材料由在較低溫度下熱脫粘的主粘合劑、較高溫度下 熱脫粘的輔助粘合劑，以及助劑組成。
[0010] 所述在較低溫度熱脫粘的主粘合劑包括：乙烯丙烯酸乙酯、乙烯-醋酸乙烯共聚 物、SAN樹脂、ABS樹脂等。
[0011] 所述在較高溫度熱脫粘的輔助粘合劑為聚乙烯醇縮丁醛、聚對苯二甲酸丁二醇 酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丁烯-1、聚苯醚等。
[0012] 所述輔助材料主要是分散劑、增塑劑類材料，本發(fā)明優(yōu)選聚異丁烯胺、聚異丁烯基 丁二酰亞胺。
[0013] 本發(fā)明所述混融物中材質組份與粘合劑組份的體積組成：材質組份占40-70%，粘 合劑組份占60-30%。
[0014] 本發(fā)明所述粘合劑組份中，按質量百分比計，較低溫度下熱脫粘的主粘合劑占 50-95% ;較高溫度下熱脫粘的輔助粘合劑46-4. 5% ;輔助材料分散劑、增塑劑類占4-0. 5%。
[0015] 本發(fā)明所述混融物的混融方法是：先將輔助材料分散劑、增塑劑，在較高溫度熱脫 粘的輔助粘合劑與材質組份混融至均勻，再加入在較低溫度主粘合劑混融至均勻。
[0016] 混融設備是市面上常見的混合機、捏合機、密煉機、螺桿擠出機、顆粒成型機等。
[0017] 一種用于金屬、陶瓷制品的金屬、陶瓷粉末與高分子材料混融物的制備方法，其特 征在于，工藝步驟包括：①先按粘合劑組份質量比，將占46-4. 5%的較高溫度熱熔融分解脫 除的輔助高分子材料，占4-0. 5%分散劑、增塑劑類材料，與占體積比40-70%的材質材料混 勻，在110-275°C捏合、密煉至均勻；②按粘合劑組份質量比，將占50-95%的主粘合劑加入 ①中，在60-220°C密煉至均勻；③將密煉均勻的混融物在螺桿擠出機中擠出；④將擠出料 在顆粒成型機中造粒，以便于下道工序的成型。
[0018] 本發(fā)明的特征在于，所述混融物中的高分子材料，在成型后的脫除方法，包括如下 步驟： ① 將成型后的制品放入脫除爐，在100°c -270°c之間脫除在較低溫度下熱熔融分解脫 除的高分子材料，脫除時間為2-10小時； ② 在270°C -560°C之間脫除在較高溫度下熱熔融分解的輔助高分子材料和分散劑、增 塑劑，脫除時間為4-8小時。
[0019] 脫除高分子材料后的凈坯進入燒結工序，燒結工藝根據(jù)制品的材質組份確定，可 以與脫除工序在同一臺設備中連續(xù)進行，也可以分開在不同設備中進行。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點：脫除的高分子材料經水環(huán)式真空泵抽取、冷凝、回收、分離利用，對 環(huán)境無害，注射后剔除下來的混融物回用過程中很少發(fā)生降解，降低了制品成本。
[0021] 實施例
[0022] 實施例一 制造低合金制品。材質材料1010粉末與熱分解高分子材料體系組合混融物。體積比 59%的1010粉末，高分子材料體系組合體積41%。其中：質量比7%的聚乙烯醇縮丁醛，3%的
【權利要求】
1. 一種由金屬、陶瓷及其復(混）合粉末與高分子粘結劑兩類材料組成的混融物，以及 高分子材料從成型制品中加熱熔融分解脫除的方法。
2. 權利要求1所述混融物，金屬、陶瓷及其復(混)合粉末(材質材料)體積比占40-70%， 高分子粘結劑體積占60-30%。
3. 權利要求2所述體積比占40-70%的金屬、陶瓷及其復(混)合粉末品種，由所制造的 目標產品規(guī)定的材質決定。
4. 權利要求2所述體積比占60-30%的粘結劑，由占粘結劑質量百分比50-95%在較低 溫度熔融分解脫除的主要成分高分子材料，占粘結劑質量百分比46-4. 5%在較高溫度熔融 分解脫除的輔助高分子材料；占粘結劑質量百分比4-0. 5%分散劑、增塑劑輔助材料組成。
5. 權利要求4所述占粘結劑質量百分比50-95%在較低溫度熔融分解脫除的主要成分 高分子材料包括：乙烯丙烯酸乙酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、SAN樹脂、ABS樹脂等的一種或 一種以上組成。
6. 權利要求4所述占粘結劑質量百分比46-4. 5%在較高溫度熔融分解脫除的輔助 高分子材料包括：聚乙烯醇縮丁醛、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丁 烯-1、聚苯醚等的一種或一種以上組成。
7. 權利要求4所述占粘結劑質量百分比4-0. 5%分散劑、增塑劑輔助材料包括：聚異丁 烯胺、聚異丁烯基丁二酰亞胺等。
8. 權利要求1所述一種由金屬、陶瓷及其復(混)合粉末與以熱脫除的高分子粘結劑兩 類材料組成的混融物，特征在于為了使注射的生坯在后期的脫除制程中不因高分子材料的 脫除而不均勻塌縮，保證制品的完整和強度均勻，在制取混融物時，先將在較高溫度下熔融 分解脫除的輔助高分子材料、助劑與材質材料混合、捏合及密煉，再加入在較低溫度下熔融 分解脫除的主要高分子材料密煉、擠出、造粒。
9. 權利要求1所述混融物中的高分子材料主要成分，在混融物成型成生坯，對生坯脫 除高分子材料時，可以在較低溫度下使主要高分子材料熔融分解脫除；脫除物可回收利用， 環(huán)境友好。
10. 權利要求1所述混融物，特征在于注射生坯時產生的澆口、流道剔除料，具有較好 的穩(wěn)定性，可以反復混煉、擠出、造粒、注射，降低成本。
【文檔編號】C04B35/634GK104057092SQ201310089971
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月20日 優(yōu)先權日:2013年3月20日
【發(fā)明者】高為鑫, 戴靜, 王飛 申請人:江蘇天一超細金屬粉末有限公司