制造金属、陶瓷制品的金属、陶瓷粉末与聚合物混融物及聚合物从成型品中酸催化脱除方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于制造金属、陶瓷及复（混）合材料（材质组份）制品的金属、陶瓷粉末与高分子材料混融物及高分子材料从成型品中酸催化脱除方法。混融物体积比材质组份占40-70%，高分子材料粘合剂组份占60-30%(由质量比50-95%较低温度酸催化脱除的主要材料、46-4.5%较高温度热脱除的辅助材料和4-0.5%助剂组成)。混融物经混合、密炼、挤出、造粒，用于成型。成型后的生坯经较低温度酸催化脱除主要高分子材料，较高温度热熔融分解脱除辅助高分子材料及助剂，烧结得到目标制品。本发明具有粘结剂脱除温度低、时间短，脱除物经回收、冷凝、分离，再生利用，环境相对友好；成型后浇口、流道剔除物可反复回用，降低制品成本等优点。
【专利说明】制造金属、陶瓷制品的金属、陶瓷粉末与聚合物混融物及聚 合物从成型品中酸催化脱除方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于制造金属、陶瓷及其复(混）合材料制品的金属、陶瓷粉末与 高分子材料混融物。该混融物适于用作粉末注射(模压、模铸)成型，成型品经酸催化脱除高 分子材料，得到金属、陶瓷及其复合材料制品。
【背景技术】
[0002] 粉末注射成型是相对于传统制造方法的新型近净成型制造技术，尤其适合制造微 小型、结构形状复杂、大批量制品。
[0003] 国内外对粉末注射成型技术的研究开发已有二十多年的历史，形成了一些由高分 子材料组成的粘结剂体系及其相对应的脱粘方法和设备。比如：开发较早、国内目前比较 流行的蜡基粘结体系及其脱粘技术、设备；申请号200810143137. 7专利所公开的聚甲醛基 粘结体系及其酸催化脱粘方法；申请号200780026523. 1专利所公开的聚甲醛基粘结体系， 以及申请号201080028060. 4专利所公开的对聚甲醛基粘结体系的连续热脱粘方法。事实 上，任何一种粘结体系都有其对应于所采用高分子材料性能的脱粘工艺(温度、时间）；反过 来说，粘结体系任一组份的变化，都会带来脱粘工艺的变化。其优劣的判别在于其材料、工 艺成本，以及是否环保、循环低碳。
[0004] 就现在流行的蜡基、甲醛基粘结剂体系而言，都无法对脱除后的高分子材料进行 回收利用。蜡基粘结剂在脱粘时，即便是回收，所回收的组合物也无法再生利用，有时甚至 是直排；聚甲醛体系无论是连续热脱粘，还是酸催化脱粘，都是以聚甲醛解聚成气态甲醛为 前提，尔后将甲醛燃烧掉，既浪费了资源，又对环境增加了碳排。
[0005] 再者，注射成型主要用于制造微小型制品，每次注射因浇口、流道的剔除料都是制 品坯重的几倍甚至几十倍，由于聚甲醛遇热解聚的性质，浇口流道的剔除料经一定次数的 循环混炼、注射后，多有解聚，不能再掺入使用，造成大量浪费。
[0006] 所以，开发高效、节能、循环、低碳的粘结体系及其相应的脱粘技术，关系到注射成 型这项新技术能否健康、持续发展。
【发明内容】
[0007] 本发明的高分子材料与金属、陶瓷及其混(复）合粉末混融物，由金属、陶瓷及其混 (复）合粉末和所采用的粘结体系组合两类材料组成。
[0008] 任一种混融物中采用何种金属、陶瓷及其混(复）合粉末，由所制造的目标产品规 定的材质决定（以下称材质组份)。包括：一种金属粉末或多种金属粉末的混合物，比如铁 粉、钴粉、钥粉、铬粉、铌粉、镍粉、锰粉、钨粉、铜粉、铝粉等等及其两种或两种以上不同比 例粉末的混合物；多种金属的合金粉末，比如不同牌号的不锈钢粉末、低合金粉末；陶瓷粉 末，包括：氧化物陶瓷，比如氧化锆、氧化铝等，氮化物陶瓷，比如氮化硅、氮化铝等，碳化物 陶瓷，比如碳化硅等；金属陶瓷复(混）合材料，比如铁镀氧化铝、铁镀氧化锆，镍镀氧化铝、 镍镀氧化锆等。
[0009] 粘结剂组合所采用的高分子材料由在较低温度下可酸催化分解脱粘的主要高分 子材料，热熔融分解脱除的辅助高分子材料及助剂组成。
[0010] 所述酸催化分解脱粘的主要高分子材料包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙基纤维 素、羟丙基纤维素、乙烯-丁烯纤维素、醋酸纤维、邻苯二甲亚酰亚胺等。
[0011] 所述热熔融分解脱除的辅助高分子材料为聚烯烃类材料，如聚乙烯（PE)、聚丙烯 (PP)等。
[0012] 所述助剂主要是分散剂、增塑剂类材料，本发明优选聚异丁烯胺、聚异丁烯基丁二 酰亚胺。
[0013] 本发明所述混融物中材质组份与粘合剂组份的体积组成：材质组份占40-70%，粘 合剂组份占60-30%。
[0014] 本发明所述粘合剂组份中，按质量百分比计，酸催化分解脱除的主要高分子材 料占50-95% ;热熔融分解脱除的辅助高分子材料占46-4. 5% ;分散剂、增塑剂类助剂占 4-0. 5%。
[0015] 本发明所述混融物的混融方法是：先将助剂，聚烯烃类辅助高分子材料与材质组 份混融至均匀，再加入主粘合剂混融至均匀。
[0016] 混融设备是市面上常见的混合机、捏合机、密炼机、螺杆挤出机、颗粒成型机等。
[0017] 一种用于金属、陶瓷基成型的高分子材料与金属、陶瓷粉末混融物的制备方法，其 特征在于，工艺步骤包括如下：①先按粘合剂组份质量比，将占46-4. 5%的热熔融分解脱除 辅助高分子材料，占4-0. 5%助类，与占体积比40-70%的材质组份混匀、在110-275°C密炼 至均匀；②按粘合剂组份质量比，将占50-95%的酸催化分解脱除的主要高分子材料加入① 中，在100-250°C密炼至均匀；③将密炼均匀的混融物在螺杆挤出机中挤出；④将挤出料在 颗粒成型机中造粒，以便于下道工序的成型。
[0018] 本发明的特征在于，所述混融物中的高分子材料，在成型后的脱除方法，包括如下 步骤： ① 将成型后的制品放入脱除炉，在100°c -250°c之间通入酸雾，脱除在较低温度下酸 催化分解脱除的高分子材料，脱除时间为2-6小时； ② 脱除在较高温度下热熔融分解的辅助高分子材料及助剂。该温度区间为 250°C _500°C，脱除时间为2-10小时。
[0019] 脱除高分子材料后的净坯进入烧结工序，烧结工艺根据制品的材质组份确定，可 以与脱除工序在同一台设备中连续进行，也可以分开在不同设备中进行。
[0020] 本发明的优点：脱除温度低、时间短，所用催化脱除产物经水环式真空泵抽取，经 冷凝、分离、回收，能实现大部分资源再生循环利用，环境相对友好，注射后浇口、流道剔除 下来的混融物回用过程中很少发生降解，降低了制品成本。
[0021] 实施例
[0022] 实施例一 制造不锈钢制品。材质材料304不锈钢粉末与酸催化分解脱除主要成分的高分子材料
【权利要求】
1. 一种由金属、陶瓷及其复(混)合粉末与以酸催化脱除为主要成分的高分子粘结剂两 类材料组成的混融物，其特征在于混融物中的高分子材料主要成分，在混融物成型后可以 在较低温度下酸催化脱除。
2. 权利要求1所述混融物，金属、陶瓷及其复(混)合粉末(材质材料)体积比占40-70%， 以酸催化脱除为主要成分的高分子粘结剂体积占60-30%。
3. 权利要求2所述体积比占40-70%的金属、陶瓷及其复(混)合粉末品种，由所制造的 目标产品规定的材质决定。
4. 权利要求2所述体积比占60-30%的粘结剂，由占粘结剂质量百分比50-95%在较 低温度以酸催化脱除为主要成分的高分子材料，占粘结剂质量百分比46-4. 5%在较高温度 熔融分解脱除的辅助高分子材料；占粘结剂质量百分比4-0. 5%分散剂、增塑剂辅助材料组 成。
5. 权利要求4所述占粘结剂质量百分比50-95%在较低温度下酸催化脱除的主要成分 高分子材料包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙基纤维素、羟丙基纤维素、乙烯-丁烯纤维素、 醋酸纤维、邻苯二甲亚酰亚胺等的一种或一种以上组成。
6. 权利要求4所述占粘结剂质量百分比46-4. 5%在较高温度熔融分解脱除的辅助高 分子材料主要指聚烯烃类的聚乙烯（PE)、聚丙烯（PP)等。
7. 权利要求4所述占粘结剂质量百分比4-0. 5%分散剂、增塑剂辅助材料包括：聚异丁 烯胺、聚异丁烯基丁二酰亚胺等。
8. 权利要求1所述一种由金属、陶瓷及其复(混)合粉末与以酸催化脱除为主要成分的 高分子粘结剂两类材料组成的混融物，特征在于为了使注射的生坯在后期的脱除制程中不 因高分子材料的脱除而不均匀塌缩，保证制品的完整和强度均匀，在制取混融物时，先将在 较高温度下熔融分解脱除的辅助高分子材料、助剂与材质材料混合、捏合及密炼，再加入在 较低温度下酸催化脱除的主要高分子材料密炼、挤出、造粒。
9. 权利要求1所述混融物中的高分子材料主要成分，在混融物注射成型成生坯，对生 坯脱除高分子材料时，可以在较低温度下酸催化脱除；脱除物可回收利用，环境相对友好。
10. 权利要求1所述混融物，特征在于注射生坯时产生的浇口、流道剔除料，具有较好 的稳定性，可以反复混炼、挤出、造粒、注射，降低成本。
【文档编号】B22F3/22GK104057089SQ201310089837
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月20日 优先权日:2013年3月20日
【发明者】高为鑫, 戴静, 韩奎 申请人:江苏天一超细金属粉末有限公司