改良的粉末射出成型射料、其制造的产品与产品制造方法技术

本发明专利技术提供改良的粉末射出成型射料、其制造的产品与产品制造方法，其中改良的粉末射出成型射料包含：可烧结粉末以及结合剂，该结合剂包含带有烃蜡、界面活性剂、聚烯烃化合物、聚甲醛、以及流变改质剂。本发明专利技术的粉末射出成型射料经由包含流变改质剂，减少所述的粉末射出成型射料在高剪切应变率(高剪切率)区域内变为膨胀流体，从而可以在维持高射出速度的情况下，增加产品的质量。

Improved powder ejection molding products and manufacturing methods of products and products

The invention provides a modified powder injection molding filling, its manufacturing products and product manufacturing method, which improved the powder injection molding injection include: sintering powder and binder, the binder containing hydrocarbon wax, surfactants, polyolefin compounds, formaldehyde, and rheology modifier. The powder injection molding material of the invention can reduce the powder injection molding material into an expansion fluid within the high shear strain rate (high shear rate) area by including rheological modifier, so that the quality of the product can be increased while maintaining high ejection speed.

【技术实现步骤摘要】
改良的粉末射出成型射料、其制造的产品与产品制造方法
本专利技术关于一种改良的粉末射出成型射料，更具体而言，是关于利用将膨胀性流体改良为拟塑性流体的PIM射出成型射料改良法所得的一种具有改良的流变学行为的粉末射出成型射料、利用其制成的产品及该产品的制造方法。
技术介绍
粉末射出成型为一种零件制造技术，其结合了塑料射出成型与粉末的技术，其中主要又可分为金属粉末射出成型(MetalInjectionMolding,MIM)及陶瓷粉末射出成型(CeramicInjectionMolding,CIM)两大应用领域，此等技术具有表面状态良好、成型循环快、精密度高且质量均匀、适合大量生产复杂形状并可减少后续加工等等的优点，故受到工业界广泛的重视。粉末射出成型的基本步骤为将金属粉末或陶瓷粉末加入结合剂(binder)中，以结合剂为载体，于适当温度下混炼(kneading)为待塑料，之后经射出机射出成型为生胚，再经脱脂过程脱除生胚中的结合剂，然后烧结成零件。射料中的结合剂将会影响到注射成型的各个环节及材料的各项性能。理想的结合剂应能够很好地润湿粉末表面，并能够减小射料的黏度，满足金属流变性能的要求，且提高固体粉末的装载量。一般而言，黏合剂多为高分子化合物，而基于高分子化合物的拟塑性特性，理想上，射料的黏度会因射出成型过程中施加的剪切应变率变大而变低，然而实际上，射料的流变学行为会因为金属粉末或陶瓷粉末的存在而变得相当复杂而无法一直维持拟塑性特性。具体而言，在射出成型过程中，射料可能会在特定的剪切应变率范围内会发生如图1所示的黏度反转现象。详言之，由图1可以看出，原本射料的黏度随着剪切应变率的增加而下降，然而，在区域A中，射料的黏度却变成随着剪切应变率的增加而上升，即，在此剪切应变率范围内，射料会从拟塑性流体变为膨胀流体，此即本文中所称的「黏度反转现象」。黏度反转现象若发生于高剪切应变率区域内时，将会使射料的黏度上升且流动性下降，导致射料中的结合剂与金属粉末或陶瓷粉末分离，从而降低射出成型产品的质量。若为了维持产品质量而避开发生黏度反转现象的高剪切应变率区域，则会由于过低的剪切应变率而使产品产率降低。
技术实现思路
有鉴于上述现有技术的问题，本专利技术的目的在于提供一种粉末射出成型射料及利用其制成的产品与产品制造方法，其中所述射料经由抑制于高剪切应变率区域内发生膨胀性流体改良为拟塑性流体的情形，从而提高射出成型产品的质量。根据本专利技术的一目的，提出一种粉末射出成型射料，其包含可烧结粉末以及结合剂，其中结合剂包含烃蜡、界面活性剂、聚烯烃化合物、聚甲醛、以及选自由棕榈蜡(carnaubawax)、邻苯二甲酸二烯丙酯预聚物(diallylphthalateprepolymer)、聚氨酯及丙烯酸聚合物(acrylicpolymer)所组成的群组中的其一或其任意组合的流变改质剂。较佳者，粉末射出成型射料可进一步包含带有顺丁烯二酸酐基团的聚烯烃。较佳者，粉末射出成型射料中带有顺丁烯二酸酐基团的聚烯烃可具有约90,000至约110,000的平均分子量。较佳者，粉末射出成型射料中的可烧结粉末可选自由金属粉末、金属合金粉末、金属羰基粉末、陶瓷粉末及其组合所组成的群组中。较佳者，粉末射出成型射料中的烃蜡可为石蜡且流变改质剂可为棕榈蜡。根据本专利技术的另一目的，提供一种制造粉末射出成型产品的方法，其包含以下步骤：以上述的粉末射出成型射料，利用射出成型方式制得生胚；将生胚直接以约600至约1000℃加热约90至约150分钟进行脱酯；以及将经脱酯的生胚在约1200至约1360℃烧结约120至约240分钟。根据本专利技术的又一目的，提供一种粉末射出成型产品，其系由上述的方法制得。承上所述，根据本专利技术的粉末射出成型射料可防止或减少射料于高剪切应变率区域内时，由于黏度反转现象所致的结合剂与金属粉末或陶瓷粉末分离的现象，同时维持射料中金属粉末或陶瓷粉末在60vol％以上，以提高射出成型形成的生胚的密度、减轻射出成型生胚后续的脱酯步骤的困难度、维持射出成型产品的强度及质量、同时维持产率。附图说明图1为用以说明黏度反转现象的黏度与剪切应变率的关系图。图2为依据本专利技术实施例的利用本专利技术的粉末射出成型射料制造射出成型产品的流程图。图3至图11为依据本专利技术实例的射料的黏度(η(Pa.s))与剪切应变率()的关系图。图12为依据本专利技术实例与比较例的射料的黏度与剪切应变率的关系图。图13及图14分别为依据本专利技术制造粉末射出成型产品的方法，利用本专利技术实例与比较例的射料制成的产品俯视图。图中：S1～S5：步骤具体实施方式本专利技术实施例提供一种具有改良的流变学行为的粉末射出成型射料，其包含：可烧结粉末以及结合剂，其中结合剂包含烃蜡、界面活性剂、聚烯烃化合物、聚甲醛、以及选自由棕榈蜡、邻苯二甲酸二烯丙酯预聚物、聚氨酯及丙烯酸聚合物所组成的群组中的其一或其任意组合的流变改质剂。在一实施例中，带有顺丁烯二酸酐基团的聚烯烃的平均分子量可为约90,000至约110,000，较佳为约100,000。聚烯烃化合物可包含密度为约0.950至约0.965g/cm3的高密度聚乙烯(HDPE)或密度为约0.915至约0.930g/cm3的低密度聚乙烯(LDPE)，较佳为高密度聚乙烯。本文中所用的「界面活性剂」指可润湿粉体、减少黏模、改善粉末与结合剂间的结合力及颗粒间的滑移的化合物。在一实施例中，界面活性剂为硬脂酸。本文中所用的「烃蜡」指由碳和氢所组成的物质。所述的烃蜡基本上不含杂原子(即氧、氮)，而是由纯烃反应物制成。烃蜡的烃结构可以是直链、支链或环状的。烃蜡可来自于合成或天然，其来源包括但不限于费托合成、烯烃聚合、凡士林和矿物质。烃蜡的例子包含石蜡、蜜蜡、微晶蜡等，但不限于此。在一实施例中，烃蜡为石蜡；在一较佳实施例中，烃蜡为石蜡及微晶蜡的混合物。本文中所用的「流变改质剂」指具有官能基以增加射料黏度的化合物，流变改质剂的例子包含棕榈蜡、邻苯二甲酸二烯丙酯预聚物、聚氨酯及丙烯酸聚合物，但不限于此。在一实施例中，使用的烃蜡为石蜡时，流变改质剂为棕榈蜡。本文中所用的可烧结粉末可选自金属粉末、金属合金粉末、金属羰基粉末、陶瓷粉末及其组合所组成的群组中，但不限于此。其中，当可烧结粉末占粉末射出成型射料60vol％以下时，射出成型的生胚可能无法具有令人满意的密度、使得后续脱酯步骤的困难度增加、并降低烧结后产品的强度，因此可烧结粉末较佳者为占粉末射出成型射料60vol％以上。在本专利技术另一实施例中，粉末射出成型射料中聚烯烃化合物占粉末射出成型射料约1wt％～3wt％；聚甲醛占粉末射出成型射料约0.5wt％～1wt％；界面活性剂占粉末射出成型射料约0.2wt％～1wt％；烃蜡占粉末射出成型射料1wt％～3wt％；流变改质剂占粉末射出成型射料1wt％～2wt％；以及可烧结粉末占粉末射出成型射料90wt％～95wt％。在本专利技术另一实施例中，粉末射出成型射料可进一步包含带有顺丁烯二酸酐基团的聚烯烃，其中带有顺丁烯二酸酐基团的聚烯烃占粉末射出成型射料约0.01wt％～0.4wt％；聚烯烃化合物占粉末射出成型射料约2wt％～4wt％；聚甲醛占粉末射出成型射料约0.5wt％～0.9wt％；界面活性剂占粉末射出成型射料约0.15wt％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改良的粉末射出成型射料，其特征在于，包括：一可烧结粉末；以及一结合剂，包括：一烃蜡；一界面活性剂；一聚烯烃化合物；聚甲醛；以及一流变改质剂，其选自由棕榈蜡、聚氨酯、邻苯二甲酸二烯丙酯预聚物及丙烯酸聚合物所组成的群组中的其一或其任意组合。

【技术特征摘要】
2016.08.15 TW 1051259621.一种改良的粉末射出成型射料，其特征在于，包括：一可烧结粉末；以及一结合剂，包括：一烃蜡；一界面活性剂；一聚烯烃化合物；聚甲醛；以及一流变改质剂，其选自由棕榈蜡、聚氨酯、邻苯二甲酸二烯丙酯预聚物及丙烯酸聚合物所组成的群组中的其一或其任意组合。2.如权利要求1所述的粉末射出成型射料，其特征在于，进一步包括一带有顺丁烯二酸酐基团的聚烯烃。3.如权利要求2所述的粉末射出成型射料，其特征在于，该带有顺丁烯二酸酐基团的聚烯烃的平均分子量为90,000至110,000。4.如权利要求1所述的粉末射出成型射料，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢曙旭，
申请(专利权)人：晟铭电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71