发明公布-202511382847.5-一种低流动性铁粉注射成型用塑基粘结剂及注射成型方法

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(19)国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 121104086 A
(43)申请公布日 2025.12.12
(21)申请号 202511382847 .5
(22)申请日 2025 .09 .25
(71)申请人合肥工业大学
地址 230009 安徽省合肥市屯溪路193号
(72)发明人罗来马黄竹品
丁希鹏王鑫祥
(74)专利代理机构合肥辉达知识产权代理事务
所(普通合伙) 34165
专利代理师张丽园
(51)Int .Cl .
B22F 1/103 (2022 .01)
B22F 3/22 (2006 .01)
B22F 3/10 (2006 .01)
CN 121104086 A
权利要求书1页
(54)发明名称
一种低流动性铁粉注射成型用塑基粘结剂
及注射成型方法
(57)摘要
一种低流动性铁粉注射成型用塑基粘结剂
及注射成型方法，属于金属注射成型技术领域。
塑基粘结剂由聚甲醛70wt%、
骨架剂5~15wt%以及
添加剂5~30wt%组成，骨架剂选自高密度聚乙烯、
乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物、
热塑性弹性体；添加剂
中增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯，
润滑剂选自硬
脂酸或石蜡，稳定剂选自硬脂酰胺。本发明采用
硬脂酰胺作为稳定剂提高了塑基粘结剂在密炼
及注射的稳定性。利用邻苯二甲酸二辛酯作为增
塑剂提高喂料的流变性能，采用乙烯‑醋酸乙烯
共聚物作为增容剂提高邻苯二甲酸二辛酯与聚
甲醛的相容性。
使用这种塑基粘结剂对低流动性
铁粉进行密炼和注射成型后，
生坯均匀性得到大
幅提高，且脱脂性能未发生明显变化。
说明书6页
附图3页
CN 121104086 A
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1 .一种低流动性铁粉注射成型用塑基粘结剂，其特征在于，由聚甲醛（POM）70wt%、
剂5~15wt%以及添加剂5~30wt%组成，其中：
所述骨架剂选自高密度聚乙烯（HDPE）、乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物（EVA）、
热塑性弹性体
（POE）中的一种或多种的组合；
所述添加剂由增塑剂、
润滑剂以及稳定剂中的一种构成或多种组合构成；
所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯（DOP），所述润滑剂选自硬脂酸（SA）或石蜡（PW），所
述稳定剂选自硬脂酰胺（SR）。
2 .如权利要求1所述的低流动性铁粉注射成型用塑基粘结剂，其特征在于，所述增塑剂
含量为0~5wt%，
润滑剂选择硬脂酸（SA）时含量为0~15wt%，
润滑剂选择石蜡（PW）时含量为5~
10wt%，稳定剂含量为0~15wt%；增塑剂、
润滑剂以及稳定剂含量均为占粘结剂总质量的百分
比，且不同时取0。
3 .如权利要求2所述的低流动性铁粉注射成型用塑基粘结剂，其特征在于，由聚甲醛
（POM）70wt%、
乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物（EVA）1wt%、
热塑性弹性体（POE）4wt%、邻苯二甲酸二
辛酯（DOP）5wt%、
石蜡（PW）5wt%以及硬脂酰胺（SR）15wt%组成。
4 .基于权利要求1、
2或3所述塑基粘结剂的注射成型方法，其特征在于，
包括以下步骤：
（1）原料准备：喂料由金属粉末与粘结剂经密炼制得；所述金属粉末为粒径2~5 μm的超
细不规则形貌铁基合金粉末；
（2）预热混炼：将聚甲醛加入密炼机，加热搅拌；
（3）复合混炼：向密炼机中加入骨架剂、
添加剂以及金属粉末，继续加热搅拌；
（4）加压密炼：对混合物料施加压力并持续密炼，待物料形成均匀面团状后，冷却至室
温并经破碎处理，
得到颗粒状喂料；
（5）注射成型：
喂料制备完成后，根据金属零件的外形进行注塑，
得到成型生坯；
（6）草酸脱脂：将步骤（5）中成型的生坯进行草酸脱脂，最终制得金属零件。
5 .如权利要求4所述的注射成型方法，其特征在于，步骤（1）中按45vol%的金属粉末与
55vol%的粘结剂的比例制备喂料。
6 .如权利要求4所述的注射成型方法，其特征在于，步骤（2）中将聚甲醛加入密炼机，在
170~190 ℃条件下加热搅拌，控制搅拌转速为45~50 r/min，加热时间10~15 min。
7 .如权利要求4所述的注射成型方法，其特征在于，步骤（3）中向密炼机中加入骨架剂、
添加剂以及金属粉末，继续在170~190 ℃下加热搅拌20~30 min。
8 .如权利要求4所述的注射成型方法，其特征在于，步骤（4）中对混合物料施加压力并
持续密炼30~40 min，待物料形成均匀面团状后，冷却至室温并经破碎处理，得到颗粒状喂
9 .如权利要求4所述的注射成型方法，其特征在于，步骤（5）中根据金属零件的外形进
行注塑，其中注射温度为160~190 ℃，注射压力为60~90 bar，注射速率为45%，保压压力为
40 bar，保压速率为40%，保压时间为2 s，
得到成型生坯。
10 .如权利要求4所述的注射成型方法，其特征在于，步骤（6）中将成型的生坯进行草酸
脱脂，脱脂温度为100~150 ℃，进酸量为0 .1~0 .3 g/min，脱脂时间为6~10 h，最终制得金属
零件。
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一种低流动性铁粉注射成型用塑基粘结剂及注射成型方法
技术领域
[0001] 本发明属于金属注射成型技术领域，
具体是涉及一种低流动性铁粉注射成型用塑
基粘结剂及注射成型方法。
背景技术
[0002] 金属注射成型用粘结剂是金属注射成型（MIM）技术的核心组成部分，
其通过整合
塑料注射成型的高效率与金属材料的卓越特性，旨在精确制造形状复杂的金属构件。粘结
剂主要由热塑性聚合物和增塑剂两大要素复合而成，在MIM流程中承担着不可或缺的功能，
作为金属粉末的支撑载体，它不仅保持粉末形状的稳定性，同时在热处理环节能够被高效
移除。
[0003] 粘结剂本质上是一种复合型多组分聚合物混合物，
其主要作用是在注射成型工艺
中为构件提供成型支撑，并赋予成品所需的结构强度。
作为专门针对注射成型设计的介质，
其主要职能是整合并维系金属颗粒的团聚结构，直至烧结工序启动。
粘结剂具备以下特性：
流动性优良，以确保金属粉末在模具内均匀填充，形成预定的形状；粘度适中，既能实现粉
末的均匀分布，又便于注射成型操作；热稳定性良好，在密炼及注射过程中保持稳定，不分
解产生有害物质，且易于从金属部件中移除；可去除性高效，金属注射成型的最终阶段，粘
结剂能够通过热解、
熔融或化学方法被彻底去除。
[0004] 在金属注射成型（MIM）工艺中，
粘结剂的选用对于保障最终产品的品质具有决定
性作用。
粘结剂的性能指标直接影响产品的几何尺寸精度、
表面光洁度以及机械性能表现。
塑基粘结剂，作为一类核心粘结材料，主要由聚甲醛成分构成，具备卓越的保形性能、迅速
的成型与脱脂效率，
以及脱脂后的低污染特性。尽管如此，传统塑基粘结剂在密炼过程中易
发生分解，且流变性能较差，导致注射均匀性不足等问题。
特别是在与流动性较差的金属粉
末混合时，其低劣的流变性能会对注射成型的生坯均匀度产生不利影响。
[0005] 鉴于此，
针对低流动性的金属粉末，研发一种新型高效能的塑基粘结剂配方，成为
确保成型工艺稳定性及优化产品质量的紧迫需求。
发明内容
[0006] 本发明旨在提出一种低流动性铁粉注射成型用塑基粘结剂，
用于解决低流动性铁
粉注射不稳定及生坯不均匀等问题。通过引入硬脂酰胺（SR）降低聚甲醛的分解，提高密炼
及注射过程中的稳定性。并通过引入邻苯二甲酸二辛酯（DOP）及乙烯‑醋酸乙烯共聚物
（EVA）改善喂料的流变性能，
确保注射生坯均匀性的提高。
[0007] 为了实现上述目的，
本发明所采用的技术方案为：
[0008] 一种低流动性铁粉注射成型用塑基粘结剂，
由聚甲醛（POM）70wt%、
骨架剂5~15wt%
以及添加剂5~30wt%组成，其中：
[0009] 所述骨架剂选自高密度聚乙烯（HDPE）、
乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物（EVA）、
热塑性弹
性体（POE）中的一种或多种的组合；
CN 121104086 A
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所述添加剂由增塑剂、
润滑剂以及稳定剂中的一种构成或多种组合构成；
[0011] 所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯（DOP），
所述润滑剂选自硬脂酸（SA）或石蜡
（PW），所述稳定剂选自硬脂酰胺（SR）。
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