MIM脱脂的方法有哪几种?

从MIM技术产生以来，随着粘结剂体系的不同，形成了多种MIM工艺路径，脱脂方法也多种多样。脱脂时间由最初的几天缩短以了现在的几小时。从脱脂步骤上可以粗略地将所有的脱脂方法分为两大类：一类是二步脱脂法。二步脱脂法包括溶剂脱脂+热脱脂，虹吸脱脂——热脱脂等。一步脱脂法主要是一步热脱脂法，目前最先进的是Catamold催化脱脂方法。下面广东大宏新材料小编介绍几种有代表性的MIM脱脂方法。

1 Wiech法脱脂

Wiech法以Wiech于1980年发明的专利为代表，并经过了几次改进。可将其称为Wiech（1）、Wiech（2）和Wiech（3）法。Wiech所用的粘结剂为MIM中最常用的蜡基粘结剂体系，含一种或多种组元。Wiech（1）法的基本过程是：首先将MIM成形坯置于一直空容器内，将其加热到粘结剂的流动温度或高于这个温度，然后将溶剂以气态形式缓慢地加入成形坏所在的容器内。气态溶剂进入成形坯溶解粘结剂，溶解到一定程度，粘结剂的溶剂溶液会从成形坏中渗出。通过这种气态溶剂可以脱除大部分的粘结剂而不会产生裂纹或断裂现象。将已脱除了大部分粘结剂的成形坯再浸入液态溶剂中除去剩余的部分粘结剂。由于已经通过气态溶剂脱脂形成的孔隙能道，第二步浸入式溶剂脱脂速度很快，且不会产生裂纹和缺陷。最后将成形坯预热以除去残留的部分粘结剂和部分溶剂，并进行烧结得到成品。Wiech（1）法仅气态溶剂脱脂就需3天时间，脱脂效率很低。且由于脱脂温度高于粘结剂流动温度，变形较严重。Wiech于1981年发明了Wiech（3）法，其基本过程是：将MIM成形坯置于一惰性气体容器中，通过调节温度和气体流量，使得成形坯中粘结剂的蒸气压高于容器内气氛压力，这样粘结剂能从成形坏中蒸发出来进入容器气氛中，容器中有一个独立部分用来冷凝收集粘结剂，粘结剂脱除速度可以通过调节冷凝速度来控制。对于多组元粘结剂，还可以通过调节容器内温度和压力，有选择地逐步蒸发排除。此过程约需一天或一天以上时间。Wiech于1981年发明了Wiech（2）法，采用虹吸脱脂作为第一步，将MIM成形坯置于虹吸料上，缓慢升温至200℃保温3h以脱除大部分粘结剂，然后再将成形坯放入炉中于一个大气压的氢气氛中以约3℃/min的速率升至约800℃进行进一步脱脂和预烧结，整个脱脂过程约10h左右。这样，Wiech实际上采用了三种形式的二步法进行脱脂，先是采用溶剂蒸气脱脂，然后是蒸发法，后来又采用虹吸脱脂作为第一步，脱脂时间也由最初的3天缩短到了10个小时。但它人都存在一些缺点，Wiech（1）法效率低，成形坯易产生变形。Wiech（2）法脱脂炉内气氛压力需精确控制，且对于销大分子量的粘结剂组元，则蒸发法很难奏效。Wiech（3）法存在虹响应料粘附于成形坯和污染成形坯的问题。

2 Injectamax法脱脂

美国AMAX metal Injection　Molding公司的Johnson于1988年发明了Injectamax法，该方法的主要优点在于脱脂速度快且不会造成裂纹。其粘结剂由至少两种组元构成，脱脂时选用一种溶剂有选择地首先溶解脱除粘结剂中的可溶性组元，而不溶性组元则不溶解。这样打开孔隙通道，然后再利用热脱脂除去剩余的粘结剂。该法采用的粘结剂一般由植物油、石蜡和热塑性树脂构成，采用三氯乙烷溶剂首先除去油和石蜡。整个脱脂工艺过程时间短，只需6h，是一种快速的脱脂方法。这种溶剂脱脂+热脱脂两步法由于简单、投资少和高效率，是目前大多数MIM公司和生产厂家所采用的生产方法。

3 水溶解法脱脂

水溶解法是建立在90年代发展起来的水溶性粘结剂基础上的，它是类似于Injectamax二步法（溶剂脱脂+热脱脂）的直接发展。由于化学溶剂存在毒性、回收等问题，如果能用便宜、无污染的水作为溶剂则可将MIM工艺水平大大提高一步。Cao发展了一种固态聚合物溶液脱氧蒸馏水中浸泡约16h即可除去80%的聚乙二醇，然后再采用热脱脂法除去剩余的粘结剂。Anwar和Yang也采用聚乙二醇+聚甲基丙烯酸甲酯粘结剂体系做了一些工作，通过采用提高水温至60-80℃，可在此h除脱95%以上的聚乙二醇。Bialo发展了另一种形式的水溶性粘结剂，它采用聚氧化乙烯作为水溶性部分，其粘结剂配方为76%聚氧化乙烯+23%聚乙烯蜡——1%硬脂酸，成形坯只需在水中浸泡60-70min就脱除了大部分聚氧化乙烯。由于水价格便宜、无毒、无污染问题，水溶解法是一种经济且对环境最为有利的脱脂主法。但是水溶性粘结剂存在吸水问题，导致MIM喂料的贮存和运输需特殊装置，并且与水溶性粘结剂中的水溶性部分（如聚乙二醇）相容的聚合物很少且混炼时易发生溶胀，喂料混炼时间很长。所以虽然不溶解法问世五年，但到目前为止还处于实验室阶段，没有用于实际生产。

4 Catamold法催化脱脂

Catamold法是由德国BSAF公司的Bloemacher等于90年代初开发出来的MIM一步脱脂方法，是一种催化脱脂方法。MIM催化脱脂工作原理及该法的主要技术特点是采用聚醛树脂作为粘结剂并在酸性气氛中快速催化脱脂。采用长链聚醛树脂作为粘结剂，利用聚醛树脂的极性连接金属粉末，可以适合于很广泛的粉末种类范围。聚醛树脂在酸性气氛催化作用下分解为甲醛，这种分解反应在110 ℃以上快速发生，是一种直接的气-固转变，有利于控制生坯变形，保证了烧结后的尺寸精度。催化脱脂在气氛-粘结剂的界面进行，在成形坯内部没有气体存在，反应界面的推进速度可达到1-4mm/h。德国CREMER公司针对Catamold脱脂法设计了一种连续脱脂和烧结炉系统，操作过程是：将MIM成形坏放在脱脂的第一个加热区，并在氮气气氛下加热至86℃，以避免在随后的催化脱脂过程中硝酸冷凝在坯料上。然后将成形坯移动进入催化脱脂区，将聚醛树脂分解为甲醛。经过初步脱脂后，坯料通过第一个清洁室进入烧结炉，在烧结炉的第一个加热区脱除残余的粘结剂。随后，在氮气、氢气、氩气、分解氨和其它一些混合物的作用下进行烧结。国内目前也有好几家做MIM催化脱脂炉的厂家。Catamold法的一个重要特点是采用催化剂脱脂，脱脂时不出现液相，避免了MIM产品容易发生变形和尺寸精度控制困难的弱点，是MIM产业的一个重大突破，并且由于是催化脱脂，大大缩短了脱脂时间，从而降低了成本。并且应用metamold法能产生较大尺寸的MIM零部件。采用CREMER公司的连续脱脂和烧结系统，能够实现连续化生产，使得MIM真正成为一种具有竞争力的PM近净成形技术。

Catamold法是目前应用于工业生产中最先进的MIM脱脂方法。不过这种方法存在酸性气氛腐蚀设备、废气处理等问题，且设备投资成本相对其它方法更高。

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