MIMステンレス部品生産技術(shù)の觸媒脫脂技術(shù)紹介

 

発売日：[2024/7/1]
 

Catamold?觸媒脫脂法はドイツBSAF社のBloemacherらが90年代初めに開発した金屬粉末射出成形のステップ脫脂方法であり、現(xiàn)在國(guó)內(nèi)の金屬射出成形メーカーが最もよく採(cǎi)用している觸媒脫脂方法である。

1.酸脫（觸媒脫脂）の動(dòng)作原理

Catamoldの?の接著剤の主成分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學(xué)構(gòu)造により、接著剤は觸媒気相によって直接分解される。

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(jié)合を特徴とする。ポリマー鎖の酸素原子は酸の作用に敏感であり、適切な酸觸媒に曝露すると、化學(xué)反応により高分子がCH 2 O（ホルムアルデヒド）単位に分裂する。

脫脂過程に用いられる觸媒は、現(xiàn)在一般的に用いられているのは高濃度のガス?fàn)钕跛幔ㄏ跛岷辛郡?8.5%を超える液體硝酸をガス化する）である。硝酸のこの觸媒反応は、粉末射出成形との脫脂プロセスに特に適している。

110℃では脫脂の速度が高く、この溫度はポリホルムアルデヒドの溶解區(qū)間（150℃?170℃）よりはるかに低い。このようにして、ポリマーは固體から直接ガスに変換される。

Catamoldのため?の種類によっては、接著剤?ガス界面は0.5 ~ 2 mm/hの線速度で內(nèi)向きに進(jìn)行する。

小さなホルムアルデヒドガス分子（沸點(diǎn)?21℃）は、粉末粒子堆積構(gòu)造を破壊することなく、形成された部品の多孔性外層を通じて容易にオーバーフローすることができる。

このとき、接著剤は依然として非常に強(qiáng)固であり、部品が脫脂する際に継続的な硬さを持ち、いかなる塑性変形も回避し、より良い公差を得ることができる。

ポリホルムアルデヒドを完全に除去した後、予備成形粉末に一定の輸送強(qiáng)度を與えることができる耐酸性接著剤成分（一般には接著剤含有量の10質(zhì)量%分）が殘っている。

この耐酸性有機(jī)成分は、その後の焼結(jié)作業(yè)中に除去（熱脫）することができる。

備考：脫脂プロセスは実際には接著剤をすべて脫落していない。接著剤には約10質(zhì)量%の耐酸成分が含まれているため、これらの成分は脫脂後の部品が脫脂爐、運(yùn)転、脫脂爐に入る過程で崩壊しないようにすることができる。これらの耐酸成分は最終的に焼結(jié)爐で除去される。

2.觸媒脫脂爐

脫脂が必要な部品はMIM觸媒脫脂爐の爐格の支持板に置かれている。ストーブにはファンが設(shè)置されており、ガスの十分な混合と循環(huán)流を保証している。觸媒を定量ポンプで定量した入力爐體をセラミックディスク上で気化させた。

擔(dān)體ガスとして窒素ガスを用いる。脫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作用します。

試験用脫脂爐（50 L）は、約40 g/hの硝酸と500 L/hの窒素ガスが必要である。一部の爐メーカーからは、容積420リットルの間欠式脫脂爐（ロット脫脂爐）を購(gòu)入することができる。脫脂作業(yè)には連続式脫脂爐を用いてもよい。

脫脂を開始する前に、まず1時(shí)間の洗浄作業(yè)を行い、それから爐の中で不活性ガスを統(tǒng)一し、同時(shí)に爐と生地を110℃に加熱する。

脫脂時(shí)間が長(zhǎng)すぎて部品が破損することはありませんが、脫脂時(shí)間が短すぎると廃棄物が発生します。そのため、脫脂時(shí)間を1時(shí)間當(dāng)たりの段差で大幅に減少させ、減量が低下し始めるまで合理的な脫脂時(shí)間を決定することをお?jiǎng)幛幛筏蓼埂?br />
試験時(shí)、特に小部品に比べて、フルロード爐の脫脂時(shí)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(chǎng)合には、もう一度これらの安全対策を講じるべきである。

排出されたガスは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。主に殘りの硝酸と主に硝酸によるNOx成分をN 2に還元する。ここでホルムアルデヒドガスは強(qiáng)い還元反応を示す。

2段目の燃焼器では、設(shè)計(jì)され、追加された空気が完全燃焼される。燃焼後に煙道に入る排出ガスは現(xiàn)行の環(huán)境規(guī)制に適合している。

3.部品支持

脫脂爐內(nèi)の部品支持の形態(tài)は部品の幾何形狀に依存する。

成形品を最適な直立側(cè)面狀態(tài)で焼結(jié)トレイ上に置く。部品間の間隔は十分に大きく、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(zhì)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、脫脂時(shí)間を短縮することができます。

メモ：

脫脂爐內(nèi)は一般的にステンレストレイであり、成形品は一定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、各爐はできるだけ最適な積載量を達(dá)成する。

4.脫脂溫度

硝酸沸點(diǎn)との安全差を保つために、実際の下限値は100℃であり、上限値は接著剤の溶融化溫度（150℃?170℃）に基づいて設(shè)定される。

実際、上限溫度は140℃であり、一般的には110℃~ 120℃が推奨されている。

5.硝酸

原則として脫脂速度は硝酸の流量速度が増加するにつれて加速する。

しかし、規(guī)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(chǎng)合、自然発火を引き起こす可能性があり、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(guī)定している。

安全な生産を確保するために、脫脂爐メーカーは一般的に硝酸の濃度を強(qiáng)要している。

6.脫脂速度

爐溫110℃において、脫脂前線の典型的な速度は1 ~ 2 mm/hである。ストーブの積載量が増えると、脫脂時(shí)間が長(zhǎng)くなります。

爐內(nèi)での部品の滯留時(shí)間は最低脫脂時(shí)間を超え、一般的に部品に悪影響はない。

小技：脫脂後の部品は空気中の水分と接觸してサビが発生しやすいので、脫脂後の部品を直接爐內(nèi)に置いて、爐を出る必要がある時(shí)になってから爐を出ることがあります。脫脂済みの焼成済み成形品を保管するために、窒素ガス保護(hù)箱を?qū)熼Tに作る企業(yè)もある。

7.脫脂作業(yè)制御

脫脂の効果は2つの方法で検出できます。

7.1重量を測(cè)定し、1つ以上の脫脂部品を検出することにより、脫脂作業(yè)を制御することができる。部品の脫脂前と脫脂後の品質(zhì)の変化をはかることにより、脫脂率を計(jì)算する。

パラメータを調(diào)整する時(shí)、脫脂時(shí)間、脫脂溫度などのパラメータを調(diào)整することによって、毎回の脫脂率をテストして、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(bǔ)助検査方法：部品の肉厚が最も厚い部位を切開し、新鮮な破斷表面を観察して脫脂の狀況を評(píng)価する。脫脂完了していないコアの切れ目には異なる色が表示され、脫脂が十分であれば切れ目の色が一致します。

脫脂率=（脫脂前重量-脫脂後重量）/脫脂前重量

8.連続脫脂

Catamold?成形品は脫脂時(shí)間が短く、連続脫脂と焼結(jié)を可能にします。

バッチ爐（バッチ爐）と同様に、連続爐でも窒素＆觸媒混合ガスを使用することができ、ガスの流れ方向と部品の搬送方向は逆であり、同時(shí)に上部から排出して燃焼することができる。

ストーブの入口では、觸媒が部品の表面に凝結(jié)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必要があります。
深セン市御嘉鑫科技株式會(huì)社はCatamold?脫脂法は連続脫脂と焼結(jié)爐システムを設(shè)計(jì)した。次の手順で操作します。

MIM成形を脫脂の最初の加熱ゾーンに破壊し、その後の觸媒脫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、成形ブランクを觸媒脫脂ゾーンに移動(dòng)させ、ポリアルデヒド樹脂をホルムアルデヒドに分解する。

>予備脫脂後、ブランクは最初の洗浄室を通って焼結(jié)爐に入り、焼結(jié)爐の最初の加熱ゾーンで殘りの接著剤を除去する。

＞次いで、焼結(jié)は、窒素、水素、アルゴン、アンモニア及び他の混合物の分解によって行われる。

9.まとめ

Catamold?法の重要な特徴は觸媒脫脂を採(cǎi)用し、脫脂時(shí)に液相が現(xiàn)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回避し、MIM産業(yè)の重大な突破であり、しかも觸媒脫脂であるため、脫脂時(shí)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。