Các phương pháp tẩy dầu mỡ MIM là gì?

Nov 02, 2022

Tẩy dầu mỡ MIM có nghĩa là để tạo ra các sản phẩm có hình dạng phức tạp như ép nhựa, chúng ta cần thêm các vật liệu có thể tiêm vào, chẳng hạn như sáp, hoặc một số thành phần nhựa, vào bột kim loại. Tuy nhiên, các chất phụ gia (hoặc chất kết dính) này không bắt buộc phải có đối với các sản phẩm cuối cùng của chúng tôi, vì vậy chúng tôi cần loại bỏ các chất kết dính này theo một số cách sau khi đổ khuôn. Quá trình này được gọi là tẩy dầu mỡ (hoặc tẩy lông).

Kể từ khi công nghệ MIM xuất hiện, với các hệ thống chất kết dính khác nhau, một loạt các quy trình xử lý MIM và các phương pháp tẩy dầu mỡ đã được hình thành. Thời gian tẩy dầu mỡ đã được rút ngắn từ vài ngày đầu đến nay chỉ còn vài giờ. Về các bước tẩy dầu mỡ, tất cả các phương pháp tẩy dầu mỡ có thể được chia thành hai loại: một là phương pháp tẩy dầu mỡ hai bước. Phương pháp tẩy dầu mỡ hai bước bao gồm tẩy dầu mỡ bằng dung môi cộng với tẩy dầu mỡ nhiệt, tẩy dầu mỡ siphon - tẩy dầu mỡ bằng nhiệt, v.v ... Phương pháp tẩy dầu mỡ một bước chủ yếu là phương pháp tẩy dầu mỡ một bước. Hiện nay, phương pháp tiên tiến nhất là phương pháp khử dầu bằng xúc tác Catamold. Dưới đây là một số phương pháp tẩy dầu mỡ MIM điển hình.

1 Tẩy dầu mỡ bằng phương pháp Wiech

Phương pháp Wiech được đại diện bởi bằng sáng chế do Wiech phát minh vào năm 1980 và đã được cải tiến nhiều lần. Chúng có thể được gọi là các phương thức Wiech (1), Wiech (2) và Wiech (3). Chất kết dính mà Wiech sử dụng là hệ thống kết dính gốc sáp được sử dụng phổ biến nhất trong MIM, có chứa một hoặc nhiều thành phần. Quy trình cơ bản của phương pháp Wiech (1) là: đầu tiên, đặt mẫu trắng tạo MIM vào một thùng rỗng, đun nóng đến nhiệt độ chảy của chất kết dính hoặc cao hơn nhiệt độ này, sau đó thêm từ từ dung môi ở dạng khí vào thùng chứa nơi tạo hình được đặt. Dung môi dạng khí đi vào mẫu trắng để hòa tan chất kết dính. Khi chất kết dính bị hòa tan đến một mức độ nhất định, dung dịch dung môi của chất kết dính sẽ thấm ra ngoài do quá trình tạo hình không thành công. Dung môi dạng khí có thể loại bỏ hầu hết chất kết dính mà không bị nứt hoặc gãy. Phôi phôi với phần lớn chất kết dính được loại bỏ được ngâm trong dung môi lỏng để loại bỏ phần còn lại của chất kết dính. Do kênh năng lượng lỗ rỗng được hình thành bằng cách tẩy dầu bằng dung môi khí, bước thứ hai của quá trình tẩy dầu bằng dung môi ngâm diễn ra rất nhanh, và không có vết nứt và khuyết tật nào xảy ra. Cuối cùng, sơ bộ được làm nóng trước để loại bỏ một phần chất kết dính còn lại và một phần dung môi, và thành phẩm thu được bằng quá trình thiêu kết. Phương pháp Wiech (1) chỉ mất 3 ngày để tẩy dầu mỡ bằng dung môi dạng khí và hiệu quả tẩy dầu mỡ rất thấp. Và bởi vì nhiệt độ tẩy dầu mỡ cao hơn nhiệt độ chảy chất kết dính, sự biến dạng nghiêm trọng hơn. Wiech đã phát minh ra phương pháp Wiech (3) vào năm 1981. Quy trình cơ bản là: đặt phôi MIM vào một thùng chứa khí trơ, và điều chỉnh nhiệt độ và lưu lượng khí để làm cho áp suất hơi của chất kết dính trong phôi phôi cao hơn áp suất của bầu khí quyển trong vật chứa, để chất kết dính có thể bay hơi ra khỏi quá trình hình thành và đi vào bầu khí quyển của vật chứa. Một bộ phận độc lập trong thùng chứa được sử dụng để ngưng tụ và thu gom chất kết dính, Tốc độ loại bỏ chất kết dính có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh tốc độ ngưng tụ. Đối với chất kết dính nhiều thành phần, chúng cũng có thể được bay hơi một cách chọn lọc và dần dần bằng cách điều chỉnh nhiệt độ và áp suất trong thùng chứa. Quá trình này mất khoảng một ngày hoặc hơn. Wiech đã phát minh ra phương pháp Wiech (2) vào năm 1981. Tẩy dầu mỡ bằng xi-phông được áp dụng như bước đầu tiên. Phôi MIM được đặt trên vật liệu siphon, được làm nóng từ từ đến 200 độ trong 3 giờ để loại bỏ hầu hết chất kết dính, và sau đó phôi được đưa vào lò trong môi trường hydro khí quyển với tốc độ khoảng 3 độ / phút đến khoảng 800 độ để tẩy dầu mỡ và thiêu kết trước. Toàn bộ quá trình tẩy dầu mỡ diễn ra trong khoảng 10h. Theo cách này, Wiech thực sự sử dụng ba hình thức tẩy dầu mỡ hai bước, đầu tiên tẩy dầu mỡ bằng hơi dung môi, sau đó bay hơi, và sau đó tẩy dầu mỡ bằng xi phông như bước đầu tiên, giảm thời gian tẩy dầu mỡ từ ba ngày đầu tiên xuống còn 10 giờ. Tuy nhiên, những người khác có một số khuyết điểm. Phương pháp Wiech (1) không hiệu quả và phôi tạo hình dễ biến dạng. Áp suất khí quyển trong lò khử dầu của phương pháp Wiech (2) cần được kiểm soát chính xác, và phương pháp bay hơi khó hoạt động đối với thành phần chất kết dính có khối lượng phân tử lớn. Phương pháp Wiech (3) có các vấn đề là vật liệu phản ứng cầu vồng bám vào mẫu trống đã tạo thành và làm ô nhiễm mẫu trống đã tạo thành.

2 Tẩy dầu mỡ bằng tiêm

Johnson của công ty đúc phun kim loại AMAX của Mỹ đã phát minh ra phương pháp Injectamax vào năm 1988. Ưu điểm chính của phương pháp này là tẩy dầu mỡ nhanh và không gây ra các vết nứt. Chất kết dính bao gồm ít nhất hai thành phần. Khi tẩy dầu mỡ, một dung môi được chọn để hòa tan có chọn lọc các thành phần hòa tan trong chất kết dính trước, còn các thành phần không hòa tan thì không hòa tan. Bằng cách này, kênh lỗ xốp được mở ra, và sau đó chất kết dính còn lại được loại bỏ bằng cách tẩy dầu mỡ bằng nhiệt. Chất kết dính được sử dụng trong phương pháp này thường bao gồm dầu thực vật, parafin và nhựa nhiệt dẻo, dầu và parafin được loại bỏ trước bằng dung môi trichloroethane. Toàn bộ quá trình tẩy dầu mỡ chỉ mất 6 giờ và là một phương pháp tẩy dầu mỡ nhanh chóng. Quy trình tẩy dầu mỡ bằng dung môi và tẩy dầu mỡ gồm hai bước này là phương pháp sản xuất được hầu hết các công ty và nhà sản xuất MIM áp dụng hiện nay do tính đơn giản, đầu tư thấp và hiệu quả cao.

3 Tẩy dầu mỡ bằng cách hòa tan trong nước

Phương pháp hòa tan trong nước dựa trên chất kết dính hòa tan trong nước được phát triển vào những năm 1990, tương tự như sự phát triển trực tiếp của phương pháp hai bước Injectamax (tẩy dầu bằng dung môi cộng với tẩy dầu bằng nhiệt). Do các vấn đề về độc tính và thu hồi dung môi hóa học, nếu nước rẻ và không ô nhiễm có thể được sử dụng làm dung môi, mức độ của quá trình MIM có thể được cải thiện đáng kể. Cao đã phát triển một dung dịch polyme rắn có thể loại bỏ 80% polyetylen glycol bằng cách ngâm trong nước cất khử oxy hóa trong khoảng 16 giờ, và sau đó loại bỏ chất kết dính còn lại bằng cách tẩy dầu mỡ bằng nhiệt. Anwar và Yang cũng đã thực hiện một số nghiên cứu với hệ thống chất kết dính polyethylene glycol cộng với polymethylmethacrylate. Bằng cách tăng nhiệt độ nước lên 60-80 độ, hơn 95 phần trăm polyetylen glycol có thể được loại bỏ vào giờ này. Bialo đã phát triển một dạng chất kết dính hòa tan trong nước khác, sử dụng polyoxyetylen làm phần hòa tan trong nước. Công thức chất kết dính của nó là 76% polyoxyetylen cộng với 23% sáp polyetylen - 1% axit stearic. Hầu hết polyoxyetylen có thể được loại bỏ bằng cách ngâm phôi trong nước trong 60-70 phút. Bởi vì nước rẻ, không độc hại và không gây ô nhiễm, hòa tan trong nước là phương pháp tẩy dầu mỡ có lợi cho môi trường và kinh tế nhất. Tuy nhiên, chất kết dính hòa tan trong nước có vấn đề về khả năng hấp thụ nước, dẫn đến cần phải có các thiết bị đặc biệt để lưu trữ và vận chuyển thức ăn MIM. Hơn nữa, có rất ít polyme tương thích với phần tan trong nước (chẳng hạn như polyetylen glycol) của chất kết dính tan trong nước, dễ bị trương nở trong quá trình trộn và thời gian trộn thức ăn rất lâu. Vì vậy, mặc dù phương pháp không hòa tan đã được giới thiệu trong năm năm, nó vẫn đang trong giai đoạn phòng thí nghiệm và chưa được sử dụng trong sản xuất thực tế.

4 Tẩy dầu mỡ xúc tác Catamold

Phương pháp Catamold là phương pháp tẩy dầu mỡ một bước của MIM được phát triển bởi Bloemacher của BSAF ở Đức vào đầu những năm 1990. Nó là một phương pháp tẩy dầu mỡ bằng xúc tác. Nguyên lý hoạt động của tẩy dầu mỡ bằng xúc tác MIM và đặc điểm kỹ thuật chính của phương pháp này là nhựa polyformaldehyde được sử dụng làm chất kết dính và quá trình tẩy dầu mỡ xúc tác diễn ra nhanh trong môi trường axit. Nhựa polyformaldehyde chuỗi dài được sử dụng làm chất kết dính và phân cực của nhựa polyformaldehyde được sử dụng để kết nối bột kim loại, có thể phù hợp với nhiều loại bột. Nhựa fomanđehit phân hủy thành fomanđehit dưới xúc tác của môi trường axit. Phản ứng phân hủy này xảy ra nhanh chóng trên 110 độ. Đây là sự chuyển tiếp khí-rắn trực tiếp, có lợi cho việc kiểm soát biến dạng xanh và đảm bảo độ chính xác về kích thước sau khi thiêu kết. Quá trình tẩy dầu mỡ xúc tác được thực hiện tại bề mặt phân cách giữa khí quyển và chất kết dính. Không có khí trong mẫu trắng và tốc độ di chuyển của bề mặt phản ứng có thể đạt đến 1-4 mm / h. CREMER của Đức đã thiết kế một hệ thống lò nung kết và tẩy dầu mỡ liên tục cho phương pháp tẩy dầu mỡ Catamold. Quy trình vận hành là: đặt lỗi tạo MIM vào vùng gia nhiệt đầu tiên của quá trình tẩy dầu mỡ và gia nhiệt đến độ 86 trong môi trường nitơ để tránh ngưng tụ axit nitric trên phôi trong quá trình tẩy dầu mỡ bằng xúc tác tiếp theo. Sau đó, phôi được chuyển vào khu vực khử dầu xúc tác để phân hủy nhựa polyformaldehyde thành formaldehyde. Sau khi tẩy dầu mỡ ban đầu, phôi đi vào lò nung kết qua khoang làm sạch đầu tiên, và chất kết dính còn lại được loại bỏ trong vùng gia nhiệt đầu tiên của lò nung kết. Sau đó, quá trình thiêu kết được thực hiện dưới tác dụng của nitơ, hydro, argon, amoniac đã phân hủy và một số hỗn hợp khác. Hiện tại, có một số nhà sản xuất lò khử dầu bằng xúc tác MIM ở Trung Quốc. Đặc điểm quan trọng của phương pháp Catamold là chất xúc tác được sử dụng để tẩy dầu mỡ và pha lỏng không xuất hiện trong quá trình tẩy dầu mỡ, điều này tránh được điểm yếu của sản phẩm MIM là dễ bị biến dạng và khó kiểm soát độ chính xác về kích thước. Đây là một bước đột phá lớn trong ngành công nghiệp MIM, và bởi vì nó là chất tẩy dầu mỡ bằng xúc tác, thời gian tẩy dầu mỡ được rút ngắn đáng kể, do đó giảm chi phí. Và việc áp dụng phương pháp metamold có thể tạo ra các thành phần MIM kích thước lớn hơn. Hệ thống khử dầu mỡ và thiêu kết liên tục của CREMER có thể thực hiện sản xuất liên tục, làm cho MIM trở thành công nghệ tạo hình gần lưới PM cạnh tranh.

Phương pháp Catamold là phương pháp tẩy dầu mỡ MIM tiên tiến nhất hiện nay được áp dụng trong sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, phương pháp này có các vấn đề như ăn mòn thiết bị trong môi trường axit và xử lý khí thải, chi phí đầu tư thiết bị cao hơn các phương pháp khác.

Nếu bạn muốn biết thêm về công nghệ đúc bột kim loại, vui lòng tham khảo Công nghệ MIM đúc bột kim loại chính xác ZHONGWEI tại Qinhuangdao