MIMステンレス部品生産技術の触媒脱脂技術紹介

 

発売日：[2024/7/1]
 

Catamold®触媒脱脂法はドイツBSAF社のBloemacherらが90年月初めに開発した金属粉末射出成形のステップ脱脂方式であり、現在国际の金属射出成形メーカーが最もよく採用している触媒脱脂方式である。

1.酸脱（触媒脱脂）の動作道理

Catamoldの®の接着剤の主成份はポリホルムアルデヒド樹脂であり、ポリホルムアルデヒド樹脂の固有の化学構造により、接着剤は触媒気相によって间接分化される。

ポリオキシホルムアルデヒド樹脂鎖は、図1に示すように繰り返し炭素−酸素結合を特徴とする。ポリマー鎖の酸素原子は酸の感化に敏感であり、適切な酸触媒に曝露すると、化学反応により高份子がCH 2 O（ホルムアルデヒド）単位に割裂する。

脱脂過程に用いられる触媒は、現在普通的に用いられているのは高濃度のガス状硝酸（硝酸含有量が98.5%を超える液体硝酸をガス化する）である。硝酸のこの触媒反応は、粉末射出成形との脱脂プロセスに特に適している。

110℃では脱脂の速率が高く、この温度はポリホルムアルデヒドの消融区間（150℃〜170℃）よりはるかに低い。このようにして、ポリマーは固体から间接ガスに変換される。

Catamoldのため®の種類によっては、接着剤−ガス界面は0.5 ~ 2 mm/hの線速率で外向きに進行する。

小さなホルムアルデヒドガス份子（沸点−21℃）は、粉末粒子堆積構造を破壊することなく、构成された部品の多孔性外層を通じて轻易にオーバーフローすることができる。

このとき、接着剤は仍然として很是に強固であり、部品が脱脂する際に継続的な硬さを持ち、いかなる塑性変形も躲避し、より良い公役を得ることができる。

ポリホルムアルデヒドを完整に撤除した後、予備成形粉末に必然の輸送強度を与えることができる耐酸性接着剤成份（普通には接着剤含有量の10質量%分）が残っている。

この耐酸性有機成份は、その後の焼結作業中に撤除（熱脱）することができる。

備考：脱脂プロセスは実際には接着剤をすべて零落していない。接着剤には約10質量%の耐酸成份が含まれているため、これらの成份は脱脂後の部品が脱脂炉、運転、脱脂炉に入る過程で崩壊しないようにすることができる。これらの耐酸成份は最終的に焼結炉で撤除される。

2.触媒脱脂炉

脱脂が须要な部品はMIM触媒脱脂炉の炉格の撑持板に置かれている。ストーブにはファンが設置されており、ガスの非常な夹杂と循環流を保証している。触媒を定量ポンプで定量した入力炉体をセラミックディスク上で気化させた。

担体ガスとして窒素ガスを用いる。脱脂された金具を腐食させてはいけません。そうしないと、ガス雰囲気中で発生する反応に反感化します。

試験用脱脂炉（50 L）は、約40 g/hの硝酸と500 L/hの窒素ガスが须要である。一部の炉メーカーからは、容積420リットルの間欠式脱脂炉（ロット脱脂炉）を購入することができる。脱脂作業には連続式脱脂炉を用いてもよい。

脱脂を開始する前に、まず1時間の洗浄作業を行い、それから炉の中で不活性ガスを統一し、同時に炉と生地を110℃に加熱する。

脱脂時間が長すぎて部品が破損することはありませんが、脱脂時間が短すぎると廃棄物が発生します。そのため、脱脂時間を1時間当たりの段差で大幅に減少させ、減量が低下し始めるまで公道的な脱脂時間を決定することをお勧めします。

試験時、特に小部品に比べて、フルロード炉の脱脂時間を50%増加させることができる。同様に、割合が増加した場合には、もう一度これらの宁静対策を講じるべきである。

排挤されたガスは2段燃焼処理を経なければならない。

第1段燃焼器では、反応ガスは酸素欠乏プロパンガス炎で燃焼する。主に残りの硝酸と主に硝酸によるNOx成份をN 2に還元する。ここでホルムアルデヒドガスは強い還元反応を示す。

2段目の燃焼器では、設計され、追加された空気が完整燃焼される。燃焼後に煙道に入る排挤ガスは現行の環境規制に適合している。

3.部品撑持

脱脂炉内の部品撑持の形態は部品の幾何外形に依存する。

成形品を最適な竖立側面状態で焼結トレイ上に置く。部品間の間隔は非常に大きく、ガスの流れを妨げないようにしてください。

部品を多孔質板やスクリーンに置くことができ、部品の下部にもガス交換を行うことができ、脱脂時間を短縮することができます。

メモ：

脱脂炉内は普通的にステンレストレイであり、成形品は必然サイズ仕様のセラミック板（例えば100 mm*100 mm）の上に置かれ、セラミック板はステンレストレイの上に整然と並んでいる。

最適な経済効果を得るために、各炉はできるだけ最適な積載量を達成する。

4.脱脂温度

硝酸沸点との宁静差を保つために、実際の下限値は100℃であり、下限値は接着剤の溶熔化温度（150℃〜170℃）に基づいて設定される。

実際、下限温度は140℃であり、普通的には110℃~ 120℃が推奨されている。

5.硝酸

原則として脱脂速率は硝酸の流量速率が増加するにつれて加快する。

しかし、規定の流量を超えると、酸化性ガスにホルムアルデヒドの濃度が加わり、極端な場合、天然発火を引き起こす能够性があり、経験に基づいて、硝酸の濃度は98.5%を上回ることを推奨し、規定している。

宁静な生産を確保するために、脱脂炉メーカーは普通的に硝酸の濃度を強要している。

6.脱脂速率

炉温110℃において、脱脂前線の典范的な速率は1 ~ 2 mm/hである。ストーブの積載量が増えると、脱脂時間が長くなります。

炉内での部品の滞留時間は最低脱脂時間を超え、普通的に部品に悪影響はない。

小技：脱脂後の部品は空気中の水份と打仗してサビが発生しやすいので、脱脂後の部品を间接炉内に置いて、炉を出る须要がある時になってから炉を出ることがあります。脱脂済みの焼成済み成形品を保存するために、窒素ガス保護箱を専門に作る企業もある。

7.脱脂作業制御

脱脂の効果は2つの方式で検出できます。

7.1分量を測定し、1つ以上の脱脂部品を検出することにより、脱脂作業を制御することができる。部品の脱脂前と脱脂後の品質の変化をはかることにより、脱脂率を計算する。

パラメータを調整する時、脱脂時間、脱脂温度などのパラメータを調整することによって、毎回の脱脂率をテストして、データが変化しなくなるまで、最適なパラメータの組み合わせを見つけることができます。

7.2補助検査方式：部品の肉厚が最も厚い部位を切開し、新鮮な破断外表を観察して脱脂の状況を評価する。脱脂完了していないコアの切れ目には異なる色が表现され、脱脂が非常であれば切れ目の色が分歧します。

脱脂率=（脱脂前分量-脱脂後分量）/脱脂前分量

8.連続脱脂

Catamold®成形品は脱脂時間が短く、連続脱脂と焼結を能够にします。

バッチ炉（バッチ炉）と同様に、連続炉でも窒素＆触媒夹杂ガスを利用することができ、ガスの流れ标的目的と部品の搬送标的目的は逆であり、同時に上部から排挤して燃焼することができる。

ストーブの进口では、触媒が部品の外表に凝結するのを防ぐために、部品は予熱されたシャッタを通って入る须要があります。
深セン市御嘉鑫科技股份有限公司はCatamold®脱脂法は連続脱脂と焼結炉システムを設計した。次の手順で操纵します。

MIM成形を脱脂の最后の加熱ゾーンに破壊し、その後の触媒脱脂中に硝酸がブランク上に凝縮しないように窒素雰囲気下で86℃に加熱した。

>次に、成形ブランクを触媒脱脂ゾーンに移動させ、ポリアルデヒド樹脂をホルムアルデヒドに分化する。

>予備脱脂後、ブランクは最后の洗浄室を通って焼結炉に入り、焼結炉の最后の加熱ゾーンで残りの接着剤を撤除する。

＞次いで、焼結は、窒素、水素、アルゴン、アンモニア及び他の夹杂物の分化によって行われる。

9.まとめ

Catamold®法の主要な特徴は触媒脱脂を採用し、脱脂時に液相が現れないことであり、MIM製品の変形や寸法精度制御の困難さを躲避し、MIM産業の严重な冲破であり、しかも触媒脱脂であるため、脱脂時間を大幅に短縮し、それによってコストを低減し、そして大きな寸法のMIM部品を生産することができる。