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四张表看懂:塑基、蜡基粘结剂在MIM设备和制程上有什么不同?

图:MIM原料,来源鑫迪科技

之前,我们有一篇文章介绍了塑基、蜡基粘结剂组成上的差别,今天,我们来介绍一下塑基、蜡基粘结剂在混炼、注塑、脱脂和烧结制程上的差异。

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一、混炼阶段

蜡基粘结剂

塑基粘结剂

1)混料温度低于120℃,混炼时间较短;

2)密封式搅拌混合,气密设计来减少石蜡加热损失;

3)可用塑基混炼设备,但剪切力大要注意温度控制。

1)混料温度大于150℃,柔炼时间长;

2)采用开放式混炼捏合;

3)不可用蜡基搅拌混合机,剪切力不足;

4)特殊粉末混合要采用加氮气保护;

5)高剪切力方可充分柔化塑基胶料。

蜡基粘结剂以石蜡为主,粘度小、易挥发;故易混炼,但也要注意温度不宜太高(低于120℃),具备气密性设计减少挥发损失。

塑基粘结剂以POM为主,粘度大、挥发小;需采用剪切力大的混炼机,且温度设定的高一些(大于150℃),以降低粘结剂粘度;由于温度较高,且常为开放式,为了防止一些特殊金属粉末被氧化,特殊情况需采用氮气保护。

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二、注塑阶段

蜡基粘结剂

塑基粘结剂

1)润滑性好,射速慢也可达成,油压机也可以注射;

2)模温和注射料管温度低;

3)射速快易导致粉胶分离出现壳层效应明显,这是由于蜡的粘性较低,所以高抛光亮度的零件不易挽救其砂孔缺陷。

1)高速电动机方能打好塑基喂料;

2)注塑机的射速、射压高,保压时间长;

3)螺杆压缩比非常重要,螺杆长度要短;

4)模温要高(>120),以减少注射坯残留应力;

5)料管的温度控制要更严格,不注射作业要立刻降温,避免POM裂解!

和混炼类似,塑基粘结剂的高粘度给注塑也带来了难度。蜡基粘结剂由于粘度低、润滑性好,低压力、低射速、低模温注塑机即可满足要求,反而射速快易导致粉胶分离,从而导致最终产品的砂孔缺陷。

塑基粘结剂则需要高速电动注塑机,螺杆要短,射速、射压、模温高,保压时间长;另外,料管的温度控制要更严格,不注射作业要立刻降温,避免POM裂解!

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三、脱脂阶段

蜡基(溶脱/热脱)

塑基(酸催化脱)

1)溶脱使产品易形变;

2)一脱效率低,溶脱设备安全性差,溶剂防火、回收都造成环保和安全问题;

3)溶脱适合巨大零件结构要具有支撑平面。

1)速催化,适合肉厚5mm以下,效率高;

2)设备简单,安全性高;

3)附产物都是气体(CO2N2),易管理。

基粘结剂主要溶剂或热气氛脱脂,溶剂会劣化骨架支撑剂,在溶脱后干燥往往使坯体翘曲变形,相应的溶剂还需要防火,溶剂的回收和脱脂炉的安全性能需要重点关注。

塑基粘结剂主要通过酸的催化作用脱脂,这种方法快速,附产物都是CO2、N2类安全气体,设备简单,易管理。


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四、烧结阶段

蜡基(溶脱/热脱)

塑基(酸催化脱)

1)溶脱使产品易形变;

2)一脱效率低,溶脱设备安全性差,溶剂防火、回收都造成环保和安全问题;

3)溶脱适合巨大零件结构要具有支撑平面。

1)速催化,适合肉厚5mm以下,效率高;

2)设备简单,安全性高;

3)附产物都是气体(CO2N2),易管理。

腊基粘结剂烧结前段(<600℃)时间较长,产生鼻涕状、黄色蜡渣;由于脱脂时骨架剂受到劣化,产品变形大;热脱型蜡基粘结剂价格虽高,由于可以使用脱脂烧结一体炉,人工成本低,在日本地区受到欢迎。

塑基粘结剂烧结前段(<600℃)时间较短,产生沥青状、墨绿黄蜡渣,且不易清理。另外,塑基粘结剂相对变形小。

总结 以上四个制程的差别,可以看出,蜡基粘结剂混炼和注塑过程要求简单,但烧结件变形较大;塑基粘结剂混炼和注塑过程要求较高,正是由于其粘度相对较大等原因,烧结件变形小。当然,不同企业具体细节参数不同,也会有一定的出入。

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五、粘结剂全球市场趋势如何?


图:全球MIM粘结剂使用情况

全球范围内,有六个地区值得关注。下面通过表格说明:


催化脱脂/塑基

溶剂脱脂/蜡基

热脱脂/蜡基

大陆

80%

20%


台湾

30%

70%


日本



100%

欧洲

最普及



北美


大部分


印度

20%

80%


由上图看出,酸脱酯在欧洲应用最多,其次是国内;北美地区主要使用溶剂脱脂/蜡基粘结剂,日本主要使用热脱脂/蜡基粘结剂,但这两个地区也在13年起慢慢接受塑基粘结剂。塑基粘结剂由于产品变形小,相对不易产生砂孔等缺陷,开始慢慢得到全球市场的肯定!

本文节选《MIM工程开发:喂料的粘结剂系统的优缺点》,作者:赵育德;粉末成型圈独家整理,转载请联系我们,邮箱:jiangbinghua@polytpe.com


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