Vad är bindemedelsmaterial?
Vid formsprutning av metall spelar bindemedlet en avgörande roll. Bindemedel är vanligtvis sammansatta av en blandning av olika polymerer, inklusive en huvudfas och flera tillsatsfaser (såsom dispergeringsmedel, stabilisatorer och mjukgörare). Bindemedlets huvudsakliga funktion är att öka pulvrets flytbarhet under injektion för att underlätta formning och ge en viss styrka till delen efter formning. Som en mellankomponent formar bindemedlet inte bara metallpulvret utan bibehåller också sin form innan sintringen påbörjas. Genom att blanda bindemedlet med metallpulvret skapas ett råmaterial som används vid formsprutning av metall. Bindemedlet avlägsnas efter formsprutning och innan sintringen påbörjas.
Och de slutliga egenskaperna efter sintring. Bindemedlets egenskaper påverkar fördelningen av metallpartiklar, formsprutningsprocessen, storleken på injektionsdelen och de slutliga egenskaperna hos den sintrade delen. Tabell 4.1 sammanfattar egenskaperna hos ett idealiskt bindemedelssystem för metallformsprutning. Bindemedlet och metallpartiklarna bör ha en liten kontaktvinkel, eftersom en mindre kontaktvinkel gör att bindemedlet bättre väter pulverytan, vilket underlättar blandning och formsprutning. Bindemedlet och metallpartiklarna bör förbli ömsesidigt inerta; dvs bindemedlet bör inte reagera med metallpartiklarna, och metallpartiklarna bör inte få bindemedlet att polymerisera eller brytas ned. Blandningen av bindemedel och pulver, dvs råvaran, bör uppfylla olika reologiska krav för att framgångsrikt forma delar fria från defekter. Råmaterialets viskositet bör ligga inom ett rimligt område för att säkerställa smidig formsprutning. En för låg råvaruviskositet kommer att orsaka fasseparation mellan pulvret och bindemedlet under formningen, medan en för hög råvaruviskositet kommer att påverka blandnings- och formsprutningsprocessen. Förutom att kräva att råvarans viskositet ligger inom ett idealiskt område under formning, krävs det också att råvarans viskositet ökar avsevärt vid kylning, vilket hjälper insprutningsförformen att bibehålla en viss form under kylning.
Tabell 4.1 Egenskaper för idealiska bindemedelssystem för metallformsprutning
| Punkt | Idealiska egenskaper |
|---|---|
| Interaktion med pulver | Liten kontaktvinkel, bra bindningsprestanda med pulver, ingen kemisk reaktion med pulver |
| Flödesegenskaper | Låg viskositet vid formningstemperatur, liten viskositetsförändring under formning, snabb viskositetsökning under kylning, hög fluiditet och fyllbarhet |
| Avbindande egendom | Stegvis sönderdelning, olika sönderdelningstemperaturer för olika komponenter i bindemedlet, låg kvarvarande kolhalt efter avbindning, icke-toxiska och icke-frätande sönderdelningsprodukter |
| Tillverkningsprocessbarhet | Lätt att erhålla, låg produktionskostnad, lång hållbarhet, säker och miljövänlig, ingen nedbrytning på grund av cyklisk uppvärmning, hög hållfasthet och hårdhet, låg värmeutvidgningskoefficient, lätt att lösa i vanliga lösningsmedel, hög smörjighet, ingen kedjeförgrening i molekyler, ingen orienterad fördelning |
Bindemedlet bör snabbt tas bort under avbindningen utan att orsaka defekter i den formsprutade delen. Det är mest sannolikt att defekter bildas i den gröna kroppen under avbindningsstadiet eftersom sannolikheten för defekter ökar när styrkan-tillhandahåller bindemedlet tas bort. Bristen på öppna porer i det inledande skedet av termisk avbindning leder till defekter som sprickor och blåsor i den formsprutade delen. Stress som genereras av att polymernedbrytningsprodukter inuti den formsprutade delen misslyckas kan också orsaka defekter. För att undvika detta är bindemedlet i allmänhet utformat som ett fler-komponentsystem som sönderdelas vid olika temperaturer. I det här fallet kan avbindningsprocessen delas upp i två steg: I det första steget avlägsnas komponenterna med låg-smältpunkt- i bindemedelssystemet, vilket skapar öppna porer i den gröna kroppen. Under denna process ger de återstående komponenterna i bindemedelssystemet styrka och bibehåller formen på den formsprutade delen. I det andra steget avlägsnas de andra komponenterna i bindemedelssystemet gradvis. Denna två-avbindningsmetod möjliggör snabbare borttagning av bindemedlet från den formsprutade-delen. Bindemedlet bör också vara helt nedbrytbart utan att lämna kolrester, och sönderdelningsprodukterna under termisk avbindning bör inte vara frätande för utrustningen.
Bindemedel som används vid formsprutning av metall bör vara lättillgängliga, billiga och ha en lång hållbarhetstid; grind- och löparavfall bör kunna återanvändas under formsprutningsprocessen; bindemedlet bör ha god återvinningsbarhet och bör inte brytas ned under återuppvärmning; bindemedlet bör ha hög värmeledningsförmåga och låg värmeutvidgningskoefficient för att förhindra defekter orsakade av termisk stress.
Det är osannolikt att ett enda bindemedel uppfyller alla foderegenskaper; bindemedelssystem som används vid formsprutning innehåller vanligtvis flera komponenter, som var och en utför en specifik funktion. Ett bindemedelssystem innehåller vanligtvis en huvudkomponent, med andra komponenter som fungerar som tillsatser för att uppnå önskade foderegenskaper.