发明公布-202210218550.5-一种含有表面处理不锈钢粉末与官能化粘结剂的注射成型喂料的制备方法
-
<blockquote>
<p>以下内容整理自《发明公布-202210218550.5-一种含有表面处理不锈钢粉末与官能化粘结剂的注射成型喂料的制备方法.pdf》</p>
</blockquote><p>(19)国家知识产权局</p>
<p>(12)发明专利申请</p>
<p>(10)申请公布号 CN 114559042 A</p>
<p>(43)申请公布日 2022.05.31</p>
<p>(21)申请号 202210218550 .5</p>
<p>(22)申请日 2022 .03 .08</p>
<p>(71)申请人 合肥工业大学</p>
<p>地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路</p>
<p>193号</p>
<p>(72)发明人 马海红 张开榜 陈国明</p>
<p>谷鹏飞 向玺燃 施奕</p>
<p>翟浩鹏</p>
<p>(74)专利代理机构 合肥金安专利事务所(普通</p>
<p>合伙企业) 34114</p>
<p>专利代理师 金惠贞</p>
<p>(51)Int .Cl .</p>
<p>B22F 3/22 (2006 .01)</p>
<p>B22F 1/145 (2022 .01)</p>
<p>权利要求书1页</p>
<p>CN 114559042 A</p>
<p>(54)发明名称</p>
<p>一种含有表面处理不锈钢粉末与官能化粘</p>
<p>结剂的注射成型喂料的制备方法</p>
<p>(57)摘要</p>
<p>本发明涉及一种含有表面处理不锈钢粉末</p>
<p>与官能化粘结剂的注射成型喂料的制备方法，</p>
<p>于金属注射成型领域。所用原料包括：</p>
<p>表面带羧</p>
<p>基的不锈钢金属粉末、</p>
<p>表面带羟基的不锈钢金属</p>
<p>粉末、末端含有环氧基团的骨架聚合物和微晶</p>
<p>蜡。在混炼喂料过程中，</p>
<p>先分别用端羧改性剂和</p>
<p>端羟改性剂对不锈钢金属粉末进行表面处理，</p>
<p>到表面带羧基和带羟基的不锈钢金属粉末；</p>
<p>别与官能化骨架聚合物和微晶蜡密炼，</p>
<p>在化学键</p>
<p>相互作用下，</p>
<p>增强了表面带羧基和带羟基的不锈</p>
<p>钢金属粉末与粘结剂两相间的相容性和致密程</p>
<p>度，在保证喂料流动性和注射成型要求的前提</p>
<p>有效改善了喂料混炼均匀性，</p>
<p>提高了喂料临</p>
<p>界粉末装载量、生坯密度和弯曲性能，</p>
<p>直接热脱</p>
<p>脂后的坯体保型性。</p>
<p>说明书7页</p>
<p>附图2页</p>
<p>CN 114559042 A</p>
<p>1/1 页</p>
<p>1 .一种含有表面处理不锈钢粉末与官能化粘结剂的注射成型喂料的制备方法，</p>
<p>其特征</p>
<p>在于，</p>
<p>操作步骤如下：</p>
<p>（1）制备表面带羧基的不锈钢粉末</p>
<p>（1 .1）将100份不锈钢粉末倒入高速混合机中；</p>
<p>（1 .2）将0 .3份端羧基超支化聚酯和0 .4份丙酮加入烧杯中，</p>
<p>搅拌溶解，</p>
<p>得到端羧基超支</p>
<p>化聚酯改性剂；</p>
<p>（1 .3）将0 .3份端羟基超支化聚酯和0 .4份丙酮加入烧杯中，</p>
<p>搅拌溶解，</p>
<p>得到端羟基超支</p>
<p>化聚酯改性剂；</p>
<p>（1 .4）待高速混合机中的不锈钢粉末的温度达到130‑140℃时，</p>
<p>滴加入改性剂，</p>
<p>所述改</p>
<p>性剂为端羧基超支化聚酯改性剂或端羟基超支化聚酯改性剂；在转速850rpm下混合40‑</p>
<p>60min，</p>
<p>得到表面处理过的不锈钢粉末；</p>
<p>（1 .5）使用丙酮多次洗涤上述表面处理过的不锈钢粉末，</p>
<p>在鼓风干燥箱中，</p>
<p>温度85℃下</p>
<p>干燥4‑6h，</p>
<p>得到表面带羧基或带羟基的不锈钢粉末；</p>
<p>（2）制备注射成型喂料</p>
<p>将重量百分含量为93 .2%～93 .9%的表面带羧基或带羟基的不锈钢粉末、</p>
<p>3 .8%～4 .2%的</p>
<p>骨架聚合物和2 .3%～2 .6%微晶蜡加入到密炼室内，</p>
<p>转速50‑100rpm、</p>
<p>温度140‑160℃条件下，</p>
<p>混炼15‑30min，</p>
<p>得到表面处理不锈钢金属粉末与官能化粘结剂的注射成型喂料；</p>
<p>所述表面处理不锈钢金属粉末与官能化粘结剂的注射成型喂料的粉末体积装载量为</p>
<p>60 .5～63 .5 vol%；</p>
<p>生坯密度为5 .02～5 .16 g/cm3 ；</p>
<p>弯曲模量为4100～4500 Mpa，</p>
<p>生坯脱脂</p>
<p>后的尺寸变化率为0 .5～1 .5 %。</p>
<p>2 .一种含有表面处理不锈钢粉末与官能化粘结剂的注射成型喂料的制备方法，</p>
<p>其特征</p>
<p>在于，</p>
<p>步骤（1 .4）中，</p>
<p>所述端羧基超支化聚酯改性剂由0 .3份的端羧基超支化聚酯溶解于0 .4</p>
<p>份丙酮中制成。</p>
<p>3 .一种含有表面处理不锈钢粉末与官能化粘结剂的注射成型喂料的制备方法，</p>
<p>其特征</p>
<p>在于，</p>
<p>步骤（1 .4）中，</p>
<p>所述端羟基超支化聚酯改性剂由0 .3份的端羟基超支化聚酯溶解于0 .4</p>
<p>份丙酮中制成。</p>
<p>CN 114559042 A</p>
<p>1/7 页</p>
<p>一种含有表面处理不锈钢粉末与官能化粘结剂的注射成型喂</p>
<p>料的制备方法</p>
<p>技术领域</p>
<p>[0001] 本发明属于金属注射成型技术领域，</p>
<p>尤其涉及改性后表面分别带有羧基和氨基的</p>
<p>不锈钢粉末与含环氧基的粘结剂组成的注射成型喂料的制备方法。</p>
<p>背景技术</p>
<p>[0002] 金属注射成型（Metal Injection Molding , MIM）是一种将传统粉末冶金与塑料</p>
<p>注塑成型整合起来，</p>
<p>以相对较低的价格生产尺寸精度高的复杂几何形状零件的粉末冶金近</p>
<p>净成型技术。相对于传统金属铸造工艺存在的缺点，</p>
<p>如生产成本高、零件表面粗糙、尺寸精</p>
<p>度差、</p>
<p>难以铸造形状复杂且小型的金属零件、</p>
<p>较难大批量生产，</p>
<p>金属注射成型技术可以获得</p>
<p>广泛应用于医疗器械、</p>
<p>电子产品元件和汽车金</p>
<p>尺寸精度高、力学强度大且小型精美的零件，</p>
<p>属配件等领域。</p>
<p>金属注射成型现有技术主要集中于研究金属粉末形状和粒径、粘结剂配方、加工</p>
<p>工艺如脱脂烧结等方面，</p>
<p>但是涉及到金属粉末表面处理及与官能化粘结剂相互作用混炼喂</p>
<p>料的研究相对较少，</p>
<p>而粉末与粘结剂相互作用可以较好地改善粘结剂‑粉末相分离问题。</p>
<p>[0003] 金属注射成型发展了多种喂料体系，</p>
<p>如乙烯‑醋酸乙烯共聚物(EVA)、</p>
<p>石蜡(PW)、</p>
<p>晶石蜡(MW)、</p>
<p>高密度聚乙烯(HDPE)和硬脂酸(SA)为粘结剂体系与不锈钢粉末混炼组成的喂</p>
<p>料等，</p>
<p>但所制备的喂料中大多存在粉末‑粘结剂间相容性不太好、</p>
<p>喂料粘度过大、粉末装载</p>
<p>量低、生坯密度小等问题，</p>
<p>使得生坯机械强度小、表面粗糙甚至出现孔洞和裂纹，</p>
<p>脱脂烧结</p>
<p>后坯体出现鼓泡、变形等缺陷，</p>
<p>导致烧结零件精密度和保型性无法满足某些小型异形件的</p>
<p>技术要求。</p>
<p>发明内容</p>
<p>[0004] 为了解决粉末和粘结剂相互作用有效改善了相分离问题，</p>
<p>进而提升喂料的性能，</p>
<p>本发明提供一种含有表面处理不锈钢粉末与官能化粘结剂的注射成型喂料的制备方法。</p>
<p>[0005] 一种含有表面处理不锈钢粉末与官能化粘结剂的注射成型喂料的制备操作步骤</p>
<p>如下：</p>
<p>（1）制备表面带羧基的不锈钢粉末</p>
<p>（1 .1）将100份不锈钢粉末倒入高速混合机中；</p>
<p>（1 .2）将0 .3份端羧基超支化聚酯和0 .4份丙酮加入烧杯中，</p>
<p>搅拌溶解，</p>
<p>得到端羧基</p>
<p>超支化聚酯改性剂；</p>
<p>（1 .3）将0 .3份端羟基超支化聚酯和0 .4份丙酮加入烧杯中，</p>
<p>搅拌溶解，</p>
<p>得到端羟基</p>
<p>超支化聚酯改性剂；</p>
<p>（1 .4）待高速混合机中的不锈钢粉末的温度达到130‑140℃时，</p>
<p>滴加入改性剂，</p>
<p>述改性剂为端羧基超支化聚酯改性剂或端羟基超支化聚酯改性剂；</p>
<p>在转速850rpm下混合</p>
<p>40‑60min，</p>
<p>得到表面处理过的不锈钢粉末；</p>
<p>CN 114559042 A</p>
<p>2/7 页</p>
<p>（1 .5）使用丙酮多次洗涤上述表面处理过的不锈钢粉末，</p>
<p>在鼓风干燥箱中，</p>
<p>温度85</p>
<p>℃下干燥4‑6h，</p>
<p>得到表面带羧基或带羟基的不锈钢粉末；</p>
<p>（2）制备注射成型喂料</p>
<p>将重量百分含量为93 .2%～93 .9%的表面带羧基或带羟基的不锈钢粉末、3 .8%～</p>
<p>4 .2%的骨架聚合物和2 .3%～2 .6%微晶蜡加入到密炼室内，</p>
<p>转速50‑100rpm、</p>
<p>温度140‑160℃</p>
<p>条件下，</p>
<p>混炼15‑30min，</p>
<p>得到表面处理不锈钢金属粉末与官能化粘结剂的注射成型喂料；</p>
<p>所述表面处理不锈钢金属粉末与官能化粘结剂的注射成型喂料的粉末体积装载</p>
<p>量为60 .5～63 .5 vol%；</p>
<p>生坯密度为5 .02～5 .16 g/cm3 ；</p>
<p>弯曲模量为4200～4500 Mpa，</p>
<p>脱脂后的尺寸变化率为0 .5～1 .5 %。</p>
<p>[0006] 进一步地技术方案如下：</p>
<p>步骤（1 .4）中，</p>
<p>所述端羧基超支化聚酯改性剂由0 .3份的端羧基超支化聚酯溶解于</p>
<p>0 .4份丙酮中制成。</p>
<p>[0007] 步骤（1 .4）中，</p>
<p>所述端羟基超支化聚酯改性剂由0 .3份的端羟基超支化聚酯溶解于</p>
<p>0 .4份丙酮中制成。</p>
<p>[0008] 本发明的有益技术效果体现在以下方面：</p>
<p>1 .本发明采用端羧基或端羟基超支化聚酯对不锈钢粉末进行表面处理，</p>
<p>采用带环</p>
<p>氧基的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝高密度聚乙烯（HDPE‑g ‑GMA）为粘结剂中骨架聚合物，</p>
<p>面带羧基和带羟基的两种不锈钢粉末分别与官能化粘结剂骨架聚合物的环氧基发生化学</p>
<p>相互作用，</p>
<p>使不锈钢粉末与粘结剂之间产生化学键连接，</p>
<p>使不锈钢粉末与粘结剂之间连接</p>
<p>更加紧密</p><hr>
<p>各位师傅觉得这个方案怎么样？有更好的做法吗？</p>