[发明专利]改良的粉末射出成型射料、其制造的产品与产品制造方法

说明书

本发明提供改良的粉末射出成型射料、其制造的产品与产品制造方法，其中改良的粉末射出成型射料包含：可烧结粉末以及结合剂，该结合剂包含带有烃蜡、界面活性剂、聚烯烃化合物、聚甲醛、以及流变改质剂。本发明的粉末射出成型射料经由包含流变改质剂，减少所述的粉末射出成型射料在高剪切应变率(高剪切率)区域内变为膨胀流体，从而可以在维持高射出速度的情况下，增加产品的质量。

技术领域

本发明关于一种改良的粉末射出成型射料，更具体而言，是关于利用将膨胀性流体改良为拟塑性流体的PIM射出成型射料改良法所得的一种具有改良的流变学行为的粉末射出成型射料、利用其制成的产品及该产品的制造方法。

背景技术

粉末射出成型为一种零件制造技术，其结合了塑料射出成型与粉末的技术，其中主要又可分为金属粉末射出成型(Metal Injection Molding,MIM)及陶瓷粉末射出成型(Ceramic Injection Molding,CIM)两大应用领域，此等技术具有表面状态良好、成型循环快、精密度高且质量均匀、适合大量生产复杂形状并可减少后续加工等等的优点，故受到工业界广泛的重视。粉末射出成型的基本步骤为将金属粉末或陶瓷粉末加入结合剂(binder)中，以结合剂为载体，于适当温度下混炼(kneading)为待塑料，之后经射出机射出成型为生胚，再经脱脂过程脱除生胚中的结合剂，然后烧结成零件。

射料中的结合剂将会影响到注射成型的各个环节及材料的各项性能。理想的结合剂应能够很好地润湿粉末表面，并能够减小射料的黏度，满足金属流变性能的要求，且提高固体粉末的装载量。一般而言，黏合剂多为高分子化合物，而基于高分子化合物的拟塑性特性，理想上，射料的黏度会因射出成型过程中施加的剪切应变率变大而变低，然而实际上，射料的流变学行为会因为金属粉末或陶瓷粉末的存在而变得相当复杂而无法一直维持拟塑性特性。具体而言，在射出成型过程中，射料可能会在特定的剪切应变率范围内会发生如图1所示的黏度反转现象。详言之，由图1可以看出，原本射料的黏度随着剪切应变率的增加而下降，然而，在区域A中，射料的黏度却变成随着剪切应变率的增加而上升，即，在此剪切应变率范围内，射料会从拟塑性流体变为膨胀流体，此即本文中所称的「黏度反转现象」。黏度反转现象若发生于高剪切应变率区域内时，将会使射料的黏度上升且流动性下降，导致射料中的结合剂与金属粉末或陶瓷粉末分离，从而降低射出成型产品的质量。若为了维持产品质量而避开发生黏度反转现象的高剪切应变率区域，则会由于过低的剪切应变率而使产品产率降低。

发明内容

有鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种粉末射出成型射料及利用其制成的产品与产品制造方法，其中所述射料经由抑制于高剪切应变率区域内发生膨胀性流体改良为拟塑性流体的情形，从而提高射出成型产品的质量。

根据本发明的一目的，提出一种粉末射出成型射料，其包含可烧结粉末以及结合剂，其中结合剂包含烃蜡、界面活性剂、聚烯烃化合物、聚甲醛、以及选自由棕榈蜡(carnauba wax)、邻苯二甲酸二烯丙酯预聚物(diallyl phthalate prepolymer)、聚氨酯及丙烯酸聚合物(acrylic polymer)所组成的群组中的其一或其任意组合的流变改质剂。

较佳者，粉末射出成型射料可进一步包含带有顺丁烯二酸酐基团的聚烯烃。

较佳者，粉末射出成型射料中带有顺丁烯二酸酐基团的聚烯烃可具有约90,000至约110,000的平均分子量。

较佳者，粉末射出成型射料中的可烧结粉末可选自由金属粉末、金属合金粉末、金属羰基粉末、陶瓷粉末及其组合所组成的群组中。

较佳者，粉末射出成型射料中的烃蜡可为石蜡且流变改质剂可为棕榈蜡。

根据本发明的另一目的，提供一种制造粉末射出成型产品的方法，其包含以下步骤：以上述的粉末射出成型射料，利用射出成型方式制得生胚；将生胚直接以约600至约1000℃加热约90至约150分钟进行脱酯；以及将经脱酯的生胚在约1200至约1360℃烧结约120至约240分钟。