[发明专利]一种粉末微注射成形用热塑性粘结剂的制备及使用方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末微注射成形技术领域，特别是提供了一种金属和陶瓷粉末微注射成形用热塑性粘结剂的制备及脱除方法。

背景技术

随着微系统技术在近年来的不断发展和人们对产品的小型化、微型化的日益增长的需求，微系统技术的应用潜力巨大，目前已在电子、信息、通讯技术等领域的应用不断扩大，其需求和发展潜力在今后将是无可估量的。而微型结构和零部件是微系统技术实现和发展的基础，微型结构和零部件的加工和生产成为决定该技术发展的关键因素之一。

微型零件的制备方法发展成熟的主要有微型切削、激光切削、硅刻蚀技术、LIGA（光刻，电镀和铸造）技术等，但以激光切割为代表的加工方法往往受到微型尺寸的复杂形状的加工时受到限制，仅适用于一些较简单的形状，而刻蚀技术等受到加工材料的局限，目前规模化生产仅限于硅，且无法同时满足技术可行性与高性价比的双重要求，且生产效率低，无法应用于批量生产。

粉末微注射成形技术作为粉末注射成形技术的延伸发展，传承了金属材料和陶瓷材料的广泛适用性、性价比高、宜于批量化生产等优势，在近年来得到了快速发展，是一种有极大发展前景的微型零部件制造技术。

粘结剂在粉末微注射成形过程中虽仅仅是中间媒介，但却发挥着至关重要的作用，是决定产品成形精度的关键参数之一，需要对喂料提供良好的充型性能，同时具有一定的机械强度，保证在脱模和脱脂过程中坯体不会发生变形。相对粉末注射成形，粉末微注射成形技术对产品精度的要求要高得多，因此对注射过程、脱脂过程的控制的要求更加严格。因此，粘结剂的选择和优化成为微型零部件生产的关键环节。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种克服传统注射成形技术中常用粘结剂导致的喂料流动性不够高、充型不完整的缺陷的金属和陶瓷粉末微注射成形用热塑性粘结剂的制备及使用方法。

本发明的粉末微注射成形用热塑性粘结剂为多聚合物组元热塑性粘结剂，包括石蜡（PW）、蜂蜡（BW）、乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）、高密度聚乙烯（HDPE）、硬脂酸（SA）等五种主要成分，以石蜡和蜂蜡的共同作用来保证喂料的良好的流动性，以乙烯-醋酸乙烯酯和高密度聚乙烯的共同作用来提供喂料在脱模和脱脂中的坯体的足够的强度，同时不影响流动性，以硬脂酸为表面活性剂：各组元的含量分别为石蜡：10～40wt%，蜂蜡：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%，其制备工艺为：在恒温装置中，在110～150 oC温度下，先将高密度聚乙烯加入并熔化，然后依次加入乙烯-醋酸乙烯酯、石蜡和蜂蜡，以及硬脂酸，待全部组元融化后，连续加热搅拌10分钟，充分混合，得到预混态的粘结剂。

本发明的另一目的是提供上述粘结剂的使用方法，具体包括以下步骤：

步骤1：将金属或陶瓷粉与粘结剂按照体积比为30-60:70-40的比例，平均分3次加入粘结剂中混合均匀，混炼时间为1.5～2小时，待其冷却后取出、破碎，在温度为145～170oC，压力为60～95MPa进行喂料注射，

步骤2：注射完成后采用溶剂脱脂+热脱脂或热脱脂去除掉粉末中的粘结剂成分；其中，溶剂脱脂的工艺浸泡6～12 小时，溶剂为四氯化碳、正庚烷、三氯甲烷、正己烷、石油醚、无水乙醚或无水乙醇。

表1所示各溶剂对粘结剂组分的溶解情况，高密度聚乙烯是维持坯体在脱脂过程中的强度的关键组分，在各溶剂中均不溶解。

表1  粘结剂组分在各试剂中的溶解性

本发明获得制备形状良好、无缺陷的微型金属和陶瓷零件所需的粘结剂，从而实现形状良好、尺寸形状精度高、无气孔、合模线等缺陷的微型零件的粉末微注射成形方法的制备。使粉末微注射成形技术生产微型零件时，零件的成形精度显著提高，扩大了金属和陶瓷微型零件的生产应用范围。

附图说明

图1为粘结剂与ZrO₂-3mol%Y₂O₃粉末以体积百分比54:46混合得到的喂料的流变行为示意图。

具体实施方式

    下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1：