Способ удаления пластификатора

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам удаления пластификатора. Способ капиллярного удаления связующего включает приготовление смеси, замешивание ее с пластификатором, прессование и последующий нагрев для удаления пластификатора. Перед прессованием в смесь вводят легколетучую жидкость, растворяющую пластификатор, в количестве 0,4 или 0,6 объема пор прессовки. Нагрев проводят перед спеканием до прекращения выделения легколетучей жидкости и появления пластификатора на поверхности прессовки. Техническим результатом является уменьшение времени удаления пластификатора, повышение качества изделий. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам удаления пластификатора из прессованного образца.

Известен способ термического разложения с последующим удалением связующего (пластификатора), включающий приготовление смеси, замешивание ее с пластификатором, прессование и последующие термическое разложение связки экстракцией с помощью растворов и всасывание расплавов методом фитиля (связка - парафин, фитиль - активированный порошок Al₂О₃) [Удаление методом фитиля связующего из материала, полученного инжекционным формованием / Patterson B.R., ... // J Om - 1989 - 41, - #8. - р.22-24 (РЖ Металлургия 1990 г., 3Е101)].

Известен способ удаления связующего вещества растворителем. Многокомпонентной низкомолекулярной смесью растворителей при температуре 45°С обрабатывают сформованный инжекцией образец. При толщине изделия 1 мм удаляют 70% связующего за 4 часа. При толщине 10 мм - только 43% за 6-8 часов. Удаление связующего растворителем сильно укорачивает время последующей термообработки [Исследование процесса удаления связующего вещества растворителем на деталях из вольфрамового сплава, полученных инжекцией / Fan Jing-Lian, ... // Chin. J. Nonfererrous Metals, 2001, 11, #4. р.651-654 (РЖ Металлургия 2002 г. 02.04. - 15Е96)].

Наиболее близким техническим решением является способ капиллярного удаления связующего (пластификатора), включающий приготовление смеси, замешивание ее с пластификатором, прессование и последующий нагрев до температуры расплавления связующего и помещение на слой дисперсного неактивного порошка, называемого тампоном. Связующее - полиэтилен: парафин: карнаубский воск = объемное соотношение 3,2:1:3,2, либо - парафин.

Удаление производили при 170-175°С в течение 1, 2, 4, 8 и 65 час. В качестве "тампона" использовали SiC с размером зерна 0,8; 3; 9,3 мкм и Al₂О₃ - 0,01 мкм. Удаление только при 0,8 и 0,01 мкм ["Капиллярное удаление связующего при инжекционном формовании порошков". Wick debinding in powders injection molding / Vetter Rob, Sanders Mounts J., Majewska - Glabus Iza, Zhuang Lin Z., Duszcszyk Jurek // Int / J / Powder Met/ - 1994. - 30, #1. - С.115-124 (РЖ Порошковая металлургия 1995 г. 1Е62)].

Недостатками наиболее близкого технического решения являются технологическая сложность, высокая себестоимость, большая продолжительность процесса и необходимость регенерации порошка - тампона.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение процесса, снижение себестоимости и увеличение производительности за счет снижения времени удаления пластификатора и необходимости регенерации порошка - тампона.

Техническим результатом является снижение времени удаления пластификатора и повышение качества изделий.

Для достижения поставленной цели в способе удаления пластификатора, включающем приготовление смеси, замешивание ее с пластификатором, прессование и последующий нагрев, для удаления пластификатора прессовку пропитывают легколетучей жидкостью, растворяющей пластификатор (предпочтительнее спиртом), и подвергают сушке в сушильном шкафу.

Предлагаемое изобретение стало возможным после того, как авторами было установлено, что при прессовании и сушке в сушильном шкафу при определенных условиях происходит "выпотевание" пластификатора на поверхность прессовки в виде микроскопических капель. После испарения спирта на поверхности остаются твердые, каплеобразные выделения (см. чертеж), которые легко удаляются механическим путем.

Для того чтобы произошло выделение на поверхности прессовки микрокапель, необходимо в процессе прессования с легко летучей жидкостью, растворяющей пластификатор, достичь такой величины плотности, при которой расстояния между частицами будет превосходить размер пограничных слоев. В настоящее время непосредственно измерить размер пограничного слоя на частице нельзя, поэтому используют косвенные методы измерения [Физический энциклопедический словарь. / М.: "Советская энциклопедия", 1984. с.555-556]. В данном случае размер пограничного слоя коррелируется с величиной относительной плотности после прессования, свойствами смеси, природой и количеством легколетучей жидкости.

Пример 1. Навеску 10 г гранулированной промышленной смеси твердого сплава ВК20, замешенного с каучуком, засыпали в пресс-форму, на поверхность порошка наносили 0,2 мл этанола (40% от объема пор прессовки) и уплотняли в стальной пресс-форме при давлении 500 кг/см².

Для удаления жидкости и пластификатора прессовку сушили в электрическом сушильном шкафу при температуре 60°С в течение 1,0 часа. В результате большая часть пластификатора выделилась на поверхности прессованного образца в виде микрочастиц твердого, сухого каучука, т.е. удалена из прессованного образца.

Из чертежа видно, что количество выделившегося пластификатора практически соответствует количеству введенного в смесь каучука.

Пример 2. Навеску 10 г гранулированной промышленной смеси твердого сплава ВК20, замешенного с каучуком, засыпали в пресс-форму, на поверхность порошка наносили 0,3 мл ацетона (60% от объема пор прессовки) и уплотняли в стальной пресс-форме при давлении 500 кг/см².

Для удаления жидкости и пластификатора прессовку сушили в электрическом сушильном шкафу при температуре 60°С в течение 0,5 часа. В результате большая часть пластификатора выделилась на поверхности прессованного образца в виде микрочастиц твердого сухого каучука, т.е. удалена из прессованного образца.

1. Способ капиллярного удаления пластификатора, включающий приготовление смеси, замешивание ее с пластификатором, прессование и последующий нагрев для удаления пластификатора, отличающийся тем, что перед прессованием в смесь вводят легколетучую жидкость, растворяющую пластификатор, в количестве 0,4 или 0,6 объема пор прессовки, а нагрев проводят перед спеканием до прекращения выделения легколетучей жидкости и появления пластификатора на поверхности прессовки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве легколетучей жидкости используют этанол или ацетон, при этом нагрев проводят при температуре 60°С в течение 0,5 или 1 ч.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что пластификатор с поверхности прессовки удаляют механическим путем.