[发明专利]一种实时控温的冷封式脱脂炉胆以及脱脂方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉末注射成形的气体脱脂装置，特别地，涉及一种实时控温的冷封式脱脂炉胆以及使用上述炉胆进行脱脂的方法。

背景技术

粉末注射成形(Powder Injection Molding，简称PIM)是传统粉末冶金工艺与现代塑料注射成型工艺相结合而形成的一门新型近净成形技术。PIM过程划分为几个阶段：原料选配、混炼、制粒、注射成形、脱脂、烧结等。其中，注射坯在烧结前必须将其中的粘结剂从粉末中脱除，否则会造成产品的变形、开裂、成分污染等缺陷，也就是说，脱脂过程是PIM工艺中最关键和最困难的环节。

现有技术中，脱脂过程往往比较复杂，且需要结合多种脱脂方式，例如热脱脂法、 Wiech法、水溶解法、Metamold法等，但上述方法均会产生各种缺陷。以热脱脂法为例，其过程主要包括：首先，这是一个化学反应过程，即粘结剂的热分解；其次，也是一个物理的传热和传质过程，即形成的粘结剂分解气体传输到脱脂坯表面进入外部气氛。因此，提高热脱脂的控温精度不仅有利于脱脂坯的成分稳定，而且可以避免产生表面开裂、内部裂纹，降低尺寸偏差和变形等缺陷。

目前，在有关热处理炉的文献中，一般通过测取炉体和炉胆之间的温度，再由操作人员依靠经验来推算炉胆内的实际温度，然后再对炉体进行控温；在PIM工艺中，脱脂炉的专用性强、成本较高；另外，常用的热封式炉胆难以满足对于脱脂过程的碳含量控制。

因此，为了降低热脱脂成本、适应实验室实际需求、提高控温精度和碳含量控制，研发实时控温的冷封式脱脂炉胆意义重大。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种可以降低热脱脂成本、适应实验室实际需求、提高控温精度和碳含量控制的气氛脱脂炉，特别是一种实时控温的冷封式脱脂炉胆，包括炉胆总成、进气系统、排气系统、冷封水套8和热电偶11，所述炉胆总成包括炉胆主体9、炉胆盖2和支管3，炉胆主体9与炉胆盖2之间采用螺栓进行连接，采用氟橡胶密封圈进行密封，支管3焊接在炉胆盖2上；所述进气系统包括进气管10，其一端设置在炉胆总成外部，另一端插入炉胆主体9内，其上设置有多个气孔；所述排气系统包括集脂罐4、水平排气支管5、竖向排气支管6，集脂罐4与水平排气支管5之间、集脂罐4与竖向排气支管6之间均采用螺纹连接；所述冷封水套8设置在炉胆主体9的外部，包括进水口1、出水口7；所述热电偶11一端设置在炉胆总成外部，另一端为热敏部分，通过炉胆盖2上的支管3插入炉胆主体9内，热电偶11与支管3之间采用橡胶密封。

优选地，所述集脂罐4用于收集有机粘结剂分解成分。

优选地，所述进气管10、竖向排气支管6上均设置有阀门。

本发明还提供了一种使用上述脱脂炉胆进行的脱脂方法，包括以下步骤，1)通过升降导轨将脱脂炉胆放置于马弗炉炉膛内，其中脱脂炉胆热处理区置于炉膛均温区，冷封部分外露，除了冷封水套8外，其余外露部分均裹覆石棉，脱脂炉胆与马弗炉炉口之间采用石棉进行热封；2)将溶剂脱脂后的台阶状超细晶WC/12Co注射成形坯放置于舟皿，将三层式不锈钢焊接挡板放置于脱脂炉胆热处理区的后端，在脱脂炉胆外露部分紧靠不锈钢焊接挡板布置保温砖，在不锈钢焊接挡板和保温砖周边留有气流通道；3)开启循环冷却水，使得冷却水套8处于工作状态；4)在通入保护气体前，关闭竖向排气支管6上的阀门，打开真空泵，通过进气管10预抽真空和预充氮气；5)打开进气管10上的阀门，通入保护气体，经过检验氢气纯度后，在竖向排气支管6出口处点燃氢气，以调节气体流量大小；6)打开加热控制台，按照预设程序开始加热，综合考虑脱脂炉胆的热电偶11 测得的温度与马弗炉炉膛的热电偶测得的温度以调控加热程序；7)完成热处理后，取下石棉，通过升降导轨将脱脂炉胆进行空冷，冷却后取出舟皿，获得脱脂坯。

优选地，所述超细晶WC/12Co脱脂坯的碳含量为5.50wt.％、氧含量为0.40wt.％。

本发明的优点和积极效果有：

1、采用独立冷封式炉胆的设计方式，密封性好、控温精度高、安全可靠，有利于控制脱脂坯碳含量，降低脱脂坯开裂、变形等缺陷，炉胆和炉体通过石棉进行热封，结构简单、成本较低、操作灵活度大，可以满足粉末注射成形热脱脂工艺需求；

2、将热电偶的热敏部分直接伸入脱脂炉胆热处理区，直接测得脱脂炉胆内的动态温度，既可以掌握热处理区均温性，又有利于提高实际控温精度；

3、通过集脂罐可以收集因冷却而液化的有机粘结剂挥发成分和分解成分，有效降低脱脂气路的堵塞，提高脱脂效率和使用安全性。

附图说明