一种金属粉末注射成型用粘接剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及金属粉末注射成型技术领域，公开了一种金属粉末注射成型用粘接剂，包括按重量百分比计的如下组分：聚乙二醇50wt%~65wt%，增塑剂30wt%~45wt%，硬脂酸4wt%~6wt%，邻磺酰苯甲酰亚胺钠0.1wt%~0.2wt%。还公开了上述金属粉末注射成型用粘接剂的制备方法，能够提高注射成型零件的力学性能。

An adhesive for metal powder injection molding and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种金属粉末注射成型用粘接剂及其制备方法
本专利技术涉及金属粉末注射成型
，具体涉及一种金属粉末注射成型用粘接剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，制备金属粉末的技术突飞猛进，近净成形技术迅速崛起，金属粉末注射成型技术（MetalPowderInjectionMoldingTechnology，简称MIM)也随之发展起来，通过制粉、混炼造粒、利用模具注射成形坯、脱脂、烧结、后处理等工艺快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件，可批量生产，该工艺技术不仅具有工序少、无切削或少切削、经济效益高等优点，还克服了传统粉末冶金工艺制品材质不均匀、机械性能低、不易成型薄壁、复杂结构的缺点，特别适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。但目前金属粉末注射成型技术（MIM）制备不同合金零件只有很少一部分实现工业化，其中一个重要的原因是没有良好的粘接剂，尤其是市场中针对钛及钛合金的MIM工艺使用的粘接剂种类少，效果也不佳。对于粘接剂，目前应用最广泛的粘接剂是热塑性的蜡基粘接剂和聚合物粘接剂，针对合金粉末的MIM工艺，蜡基粘接剂其溶剂脱脂率低，所制备的零件中碳含量高，影响零件的性能，因此发展受限。聚合物粘接剂中聚甲醛扩散速率较大，与其他黏结剂相比，其脱脂效率较高，且能够制备厚度较大的制品，但在注射过程中聚甲醛发生分解产生毒性较大的甲醛，且催化脱脂过程中使用的强酸对设备的腐蚀作用较大，因此聚缩醛基黏结剂的应用受到限制。水溶性粘接剂是环境友好型的粘接剂，但使用水溶性粘接剂注射成型的零件力学性能不佳。r>
技术实现思路
为了解决现有技术中使用水溶性粘接剂注射成型的零件力学性能不佳的问题，提供一种金属粉末注射成型用粘接剂及其制备方法。本专利技术提供一种金属粉末注射成型用粘接剂，包括按重量百分比计的如下组分：聚乙二醇50wt%~65wt%，增塑剂30wt%~45wt%，硬脂酸4wt%~6wt%，邻磺酰苯甲酰亚胺钠0.1wt%~0.2wt%。采用上述技术方案，由于本专利技术的金属粉末注射成型用粘接剂的组分中含有邻磺酰苯甲酰亚胺钠，采用本专利技术所述的粘接剂粘接金属粉末注射成型时，在金属粉末球受热、金属粉末球之间的距离减小的过程中，邻磺酰苯甲酰亚胺钠分子结构的-SO2NH基，一方面能够减小金属粉末球的湿润角，使金属粉末球更易融熔，另一方面能够提高金属粉末球的活跃度；两方面作用相结合，能够降低零件成型过程中的内应力；在此基础上，邻磺酰苯甲酰亚胺钠结合聚乙二醇良好的粘接性能和硬脂酸的润滑剂，可大大提高金属粉末之间的熔合效果，从而在宏观上提高零件的力学性能，此外还可以通过提高金属粉末之间的熔合效果来降低零件表面粗糙度。进一步的，按金属粉末注射成型用粘接剂的重量百分比计，还包括：硅烷偶联剂0.5wt%~1wt%，抗氧化剂0.1wt%~0.2wt%。采用上述技术方案，硅烷偶联剂可有效降低金属粉末之间结合张力，其具有极佳的流平性和展布性，还可提高注射成型喂料的耐磨性、抗刮性和防粘性并有增光效果；硅烷偶联剂与硬脂酸合理复配后，可提高注射充模时的流动性，大大提高粘接剂与金属粉末混炼而成的注射成型喂料注射成型时的充型性，便于制备尺寸、结构复杂的构件。抗氧化剂的加入，避免了粘接剂与金属粉末混料造粒过程中氧含量的增加，能减少和延缓金属粉末和粘接剂的氧化现象。进一步的，以重量百分比计，由如下组分组成：聚乙二醇60wt%~65wt%，增塑剂30wt%~35wt%，硬脂酸4wt%~5wt%，邻磺酰苯甲酰亚胺钠0.1wt%~0.2wt%，硅烷偶联剂0.5wt%~1wt%，抗氧化剂0.1wt%~0.2wt%。采用上述优选的组分配比方案，提高了组分间的配合效果，可进一步提高注射成型时的充型性和稳定性。进一步的，所述硅烷偶联剂为聚醚改性二甲基硅氧烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种。采用上述技术方案，通过加入特定的上述种类的硅烷偶联剂，可以大大提高粘接剂的流动性和展布性。尤其是，硅烷偶联剂采用聚醚改性二甲基硅氧烷时，可在水性体系中大大改善抗粘连性，发挥其较佳的流动性和展布性，防止缩孔，进一步提高粘接剂与金属粉末注射成型时的充型性，还可增进注射成型构件的表面光泽。进一步的，所述抗氧化剂为KL-1041水性金属粉抗氧化剂、RY-P321抗氧化剂或Q3270抗氧化剂中的一种或多种。采用上述技术方案，通过加入特定的上述种类的抗氧化剂可以大大提高粘接剂的抗氧化性能。尤其是，采用水溶性较好的KL-1041水性金属粉抗氧化剂，在粘接剂体系中分散均匀，可充分发挥其保护性，不仅能延缓、减弱粘接剂的氧化现象，还可以对金属粉末起到抗氧化的作用，且无毒害作用。进一步的，所述增塑剂为聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚丙烯，其中，所述增塑剂为所述聚甲基丙烯酸甲酯和所述聚丙烯时，按所述增塑剂的重量计，所述聚甲基丙烯酸甲酯和所述聚丙烯的重量比为(3~5):(3~5)。采用上述技术方案，聚丙烯在常温下稳定性好且成本低，聚甲基丙烯酸甲酯的塑型强度高、抗蠕变性强；聚丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯组合使用时，两者合理复配后相互作用，一方面，在注射成型时起到保形的作用，提高注射成型时坯体的稳定性；另一方面，可降低注射成型坯体的收缩率，提高注射成型的构件的抗冲击性能和强度，改善去离子水脱脂后残余水分对注射成型的构件的水缩率的影响，还可避免环境湿度对注射成型的构件的影响。进一步的，所述聚乙二醇的分子量为500~5000，所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为100万~200万。采用上述技术方案，分子量为500~5000的聚乙二醇具有一定的吸湿性，可防止注射成型时坯体变形。分子量为100万~200万的聚甲基丙烯酸甲酯与聚丙烯复配后，强度和抗蠕变性更佳。本专利技术还提供一种制备上述的金属粉末注射成型用粘接剂的方法，方法步骤如下：步骤一、恒温条件下融化一定量的聚乙二醇；步骤二、向所述步骤一中分别加入一定量的增塑剂、硬脂酸和邻磺酰苯甲酰亚胺钠，搅拌均匀并静置一定时间；步骤三、冷却得到均匀乳状的粘接剂。采用上述技术方案，分别加料混合，有利于粘接剂的均匀性，进而有利于金属粉末与粘接剂混料造粒的均匀性。采用上述方法制备的粘接剂，注射成型时充模型和稳定性好，且成本低、脱脂容易、对环境友好无污染。进一步的，所述步骤二中，还分别加入一定量的硅烷偶联剂和抗氧化剂。进一步的，所述步骤一中，恒温条件的温度为160℃~180℃；所述步骤二中，静置的时间为20min~40min。采用上述技术方案，在160℃~180℃范围内，聚乙二醇可以快速高效的融化。本专利技术与现有技术相比，有益效果如下：1、由于本专利技术的金属粉末注射成型用粘接剂的组分中含有邻磺酰苯甲酰亚胺钠，采用本专利技术所述的粘接剂粘接金属粉末注射成型时，在金属粉末球受热、金属粉末球之间的距离减小的过程中，邻磺酰苯甲酰亚胺钠分子结构的-SO2NH基，一方面能够减小金属粉末球的湿润角，使金属粉末球更易融熔，另一方面能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属粉末注射成型用粘接剂，其特征在于，包括按重量百分比计的如下组分：/n聚乙二醇50wt%~65wt%，增塑剂30wt%~45wt%，硬脂酸4wt%~6wt%，邻磺酰苯甲酰亚胺钠0.1wt%~0.2wt%。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属粉末注射成型用粘接剂，其特征在于，包括按重量百分比计的如下组分：
聚乙二醇50wt%~65wt%，增塑剂30wt%~45wt%，硬脂酸4wt%~6wt%，邻磺酰苯甲酰亚胺钠0.1wt%~0.2wt%。


2.根据权利要求1所述的金属粉末注射成型用粘接剂，其特征在于，按金属粉末注射成型用粘接剂的重量百分比计，还包括：硅烷偶联剂0.5wt%~1wt%，抗氧化剂0.1wt%~0.2wt%。


3.根据权利要求2所述的金属粉末注射成型用粘接剂，其特征在于，以重量百分比计，由如下组分组成：
聚乙二醇60wt%~65wt%，增塑剂30wt%~35wt%，硬脂酸4wt%~5wt%，邻磺酰苯甲酰亚胺钠0.1wt%~0.2wt%，硅烷偶联剂0.5wt%~1wt%，抗氧化剂0.1wt%~0.2wt%。


4.根据权利要求2~3任一项所述的金属粉末注射成型用粘接剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为聚醚改性二甲基硅氧烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种。


5.根据权利要求2~4任一项所述的金属粉末注射成型用粘接剂，其特征在于，所述抗氧化剂为KL-1041水性金属粉抗氧化剂、RY-P321抗氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志桐，高正江，王山，秦亚洲，殷雷，陈鹏，陈帅，
申请(专利权)人：中航迈特粉冶科技徐州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32