金属粉末注射成型真空脱脂烧结炉脱脂清洗工艺

摘要

本发明涉及金属粉末注射成型真空脱脂烧结炉，公开了一种金属粉末注射成型真空脱脂烧结炉脱脂清洗工艺，包括脱脂步骤和清洗步骤，其中清洗步骤包括重复第二阀门关闭、第一阀门打开充气和第一阀门关闭、第二阀门打开抽气的步骤来控制炉体内部的压力。本发明在脱脂工艺中增加清洗步骤，能实现保护性气体反复充斥料箱和零件，使料箱内部和零件内部残留的气态粘结剂逐渐被清除，避免了粘结剂在烧结工艺阶段裂解而影响零件烧结后的性能；在零件尺寸控制、提升密度和控制化学组成如不锈钢中的碳含量控制等方面都有帮助。

说明书

技术领域

本发明涉及金属粉末注射成型真空脱脂烧结炉，尤其涉及了一种金属粉末 注射成型真空脱脂烧结炉脱脂清洗工艺。

背景技术

目前金属粉末注射成型真空脱脂烧结炉炉体内部主要结构除了加热体和保 温层外，还设有一个密闭的料箱，料箱上设有安全阀，料箱内部与脱脂管道相 通，炉体内部与设置在炉体上的充气管道相通。在脱脂过程中，加热体加热， 真空泵不断通过脱脂管道抽气，充气管道不断充入保护性气体，使料箱内外形 成压差，促使气体单向流动。随着脱脂温度的上升，粘结剂转化成气态，通过 扩散和渗透穿过气孔到达零件表面。均匀的气流能去除大部分粘结剂，但仍有 少量粘结剂留在零件内部或料箱内的某些位置。原有的脱脂工艺中没有清洗工 艺步骤，无法彻底清除残留的粘结剂，在烧结工艺阶段会裂解成碳，从而影响 零件烧结后性能。

发明内容

本发明针对现有技术中无法彻底清除残留的粘结剂而影响零件烧结后性能 的缺点，提供了一种提高了零件烧结后的密度，从而获得良好的性能的金属粉 末注射成型真空脱脂烧结炉脱脂清洗工艺。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

金属粉末注射成型真空脱脂烧结炉脱脂清洗工艺，包括以下步骤：

A.标准脱脂步骤；

步骤一：炉体内部的加热体加热，真空泵对料箱内部不断地抽气，保护性 气体不断地通过充气管道进入炉体内部，并通过门缝及安全阀进入料箱内部， 再通过脱脂管道排出，粘结剂由设置在脱脂管道上的捕集器收集，料箱内外压 差处于平衡状态；

步骤二：加热体持续加热，粘结剂转化为气态粘结剂，保护性气体和部分 气态粘结剂形成混合气体，混合气体再通过脱脂管道排出；

B.清洗步骤；

步骤三：在标准脱脂工艺完成后，此时炉体内部仍处于加热状态，真空泵 也处于运行状态，料箱内部和零件内部仍有少量气态粘结剂没有被带走，此时 零件外部压力P和零件内部压力P0相等；关闭第二阀门，打开第一阀门，真空 泵工作但不对料箱内部抽气，保护性气体仍保持通过充气管道进入炉体内部， 此时料箱内外的压差增大，保护性气体加速进入料箱，进入料箱后冲洗残留的 气态粘结剂，并与气态粘结剂混合形成混合气体，瞬时零件外部压力P’大于零 件内部压力P0’，由于零件内外的压差增大，部分保护性气体渗入到零件内部并 与零件内部残留的气态粘结剂混合形成混合气体；

步骤四：当炉体内部的压力达到设定值后，该设定值为P2，零件外部压力 和零件内部压力也达到平衡；关闭第一阀门，打开第二阀门，真空泵对料箱内 部抽气，料箱内部的混合气体通过脱脂管道排出，瞬时零件外部压力P”小于零 件内部压力P0”，此时零件内部的混合气体向外扩散，并随着真空泵的抽气同 料箱内部的混合气体一同被带走；当炉体内部的压力达到设定值后，该设定值 为P1，零件内外压力再次达到平衡；

作为优选，重复步骤三和步骤四，重复的时间在0.5～3h间，重复多次后 料箱内部各角落及零件内部残留的气态粘结剂逐渐被清除。

作为优选，P1的设定范围为：1～30KPa。

作为优选，P2的设定范围为：11～80KPa。

作为优选，其中P2-P1≥10KPa。

作为优选，炉体内部的压力上升曲线斜率和下降曲线斜率可通过第一阀门 和第二阀门调节。

本发明在脱脂工艺中增加清洗步骤，通过炉体内部压力的瞬时上下变动， 势必也会在料箱内外和零件内外形成压差变动，从而实现料箱内部各个位置和 零件内部的残留的气态粘结剂被保护性气体不断“冲洗”带走，直至使料箱内 部和零件内部残留的气态粘结剂被彻底带走，避免了粘结剂在烧结工艺阶段裂 解而影响零件烧结后的性能；在零件尺寸控制、提升密度和控制化学组成如不 锈钢中的碳含量控制等方面都有帮助。

附图说明

图1是本发明的排气系统示意图。

图2是标准脱脂工艺完成后零件外部压力P和零件内部压力P0相等时的示 意图。

图3是步骤三瞬时零件外部压力P’大于零件内部压力P0’的示意图。

图4是步骤四零件外部压力和零件内部压力达到平衡状态的示意图。

图5是步骤四瞬时零件外部压力P”小于零件内部压力P0”的示意图。

图6是炉体内部压力随时间的变化曲线图。

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中1—充气管道、2—第一阀 门、3—炉体、4—料箱、5—压力传感器、6—脱脂管道、7—第二阀门、8—真 空泵、9—捕集器、10—气态粘结剂、11—混合气体、12—加热体。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

金属粉末注射成型真空脱脂烧结炉脱脂清洗工艺，如图1所示，零件设置 在料箱4内部，其中充气管道1一端与炉体3内部相通，脱脂管道6一端与料 箱4内部相通，脱脂管道6另一端与真空泵8相通，加热体12设置在炉体3内 部，捕集器9设置在脱脂管道6上。

脱脂清洗工艺包括以下步骤：

A.标准脱脂步骤；

步骤一：炉体3内部的加热体12加热，真空泵8对料箱4内部不断地抽气， 保护性气体不断地通过充气管道1进入炉体3内部，并通过门缝及安全阀进入 料箱4内部，再通过脱脂管道6排出，粘结剂由设置在脱脂管道6上的捕集器9 收集，料箱4内外压差处于平衡状态；

步骤二：加热体12持续加热，粘结剂转化为气态粘结剂10，保护性气体和 部分气态粘结剂10混合形成混合气体11，混合气体11再通过脱脂管道6排出；

B.清洗步骤；

如图2所示，步骤三：在标准脱脂工艺完成后，此时炉体3内部仍处于加 热状态，真空泵8也处于运行状态，料箱4内部和零件内部仍有少量气态粘结 剂10没有被带走，此时零件外部压力P和零件内部压力P0相等，即P=P0；关 闭第二阀门7，打开第一阀门2，真空泵8工作但不对料箱4内部抽气，保护性 气体仍保持通过充气管道1进入炉体3内部，此时料箱4内外的压差增大，保 护性气体加速进入料箱4，进入料箱4后冲洗残留的气态粘结剂10，并与气态 粘结剂10混合形成混合气体11，瞬时零件外部压力P’大于零件内部压力P0’， 即P’>P0’，如图3所示，由于零件内外的压差增大，部分保护性气体渗入到 零件内部并与零件内部残留的气态粘结剂10混合形成混合气体11；

步骤四：当炉体3内部的压力达到设定值后，该设定值为P2，如图4所示， 零件外部压力和零件内部压力也达到平衡；关闭第一阀门2，打开第二阀门7， 真空泵8对料箱4内部抽气，料箱4内部的混合气体11通过脱脂管道6排出， 如图5所示，瞬时零件外部压力P”小于零件内部压力P0”，即P”<P0”，此 时零件内部的混合气体11向外扩散，并随着真空泵8的抽气同料箱4内部的混 合气体11一同被带走；当炉体3内部的压力达到设定值后，该设定值为P1，零 件内外压力再次达到平衡；

重复步骤三和步骤四，重复的时间在0.5～3h间，重复多次后料箱4内部 各角落及零件内部残留的气态粘结剂10逐渐被清除。

炉体3内部的压力上升曲线斜率和下降曲线斜率可通过第一阀门2和第二 阀门7调节。在本实施例中，第一阀门2即为质量流量控制器，第二阀门7即 为比例调节阀门。炉体3内部的压力由压力传感器5采集读取，压力传感器5 将采集到的信息传递到控制器，并由控制器进行判断，进而控制阀门的开闭。

图1和图3中的箭头均为保护性气体的流向。图5中的箭头为混合气体的 流向。

如图6所示，炉体3内部的压力P随着时间T的变化而上下浮动，其变化 曲线为锯齿形。

P1的设定范围为：1～30KPa。

P2的设定范围为：11～80kPa。

其中P2-P1≥10KPa。P1和P2的值均可人为设定。

表1为清洗时间和所设定的P1、P2对不锈钢17-4ph零件烧结后密度的影 响情况。

序号 T/h P1/KPa P2/KPa 密度（g/cm^-3）

1 0.5 1 11 7.61 2 0.5 10 35 7.61 3 0.5 20 55 7.67 4 0.5 30 80 7.68 5 1 1 11 7.61 6 1 10 35 7.62 7 1 20 55 7.67 8 1 30 80 7.69 9 2 1 11 7.62 10 2 10 35 7.64 11 2 20 55 7.69 12 2 30 80 7.70 13 3 1 11 7.62 14 3 10 35 7.65 15 3 20 55 7.69 16 3 30 80 7.71

在现有的技术中，脱脂工艺中没有清洗步骤，零件烧结后的密度一般在 7.5-7.6g/cm^-3间，由表1可以看出，采用本发明的清洗步骤，在增加清洗步骤 时间以及提高P2与P1差值的条件下，能有效的清除粘结剂，提高了零件烧结 后的密度，从而获得良好的性能。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作 的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。