CN107042309B - 一种水溶性型芯部件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种水溶性型芯部件及其制备方法，所述水溶性型芯部件的组成包括：水溶性氯化物、水溶性碳酸盐和陶瓷粉，其中，水溶性氯化物重量百分含量为40‑85％，水溶性碳酸盐重量百分含量为10‑30％，所述陶瓷粉的重量百分含量为5‑30％。所述水溶性型芯部件的制备方法，包括1)将水溶性氯化物、水溶性碳酸盐和陶瓷粉与有机粘结剂在混炼机上进行混合、冷却都得到混合料，其中，混合温度为150℃‑175℃；2)将所述混合料破碎至5mm以下，得到混合料颗粒；3)将所述混合料颗粒通过注射成型机进行注射成型，得到型芯坯体，其中，成型温度为155℃‑180℃；4)使用有机溶剂对所述型芯坯体进行脱脂，烘干，接着烧结，得到所述水溶性型芯部件。

Description

一种水溶性型芯部件及其制备方法
技术领域
本发明属于注射成型技术领域，特别涉及一种水溶性型芯部件及其制备方法。
背景技术
在粉末注射成型领域，零部件内孔主要靠模具的抽芯机构实现。复杂形状的内孔往往需要非常复杂的抽芯机构，造成注射成型模具体积笨重、庞大，制造成本很高。某些内孔结构甚至无法通过成型手段直接实现，要靠后期的机械加工得到。
发明内容
本发明人经过反复研究发现，若将水溶性型芯用于注射成型的模具设计和制造，通过复杂形状的水溶性型芯实现复杂形状的内孔，将会对具有复杂内孔结构部件的粉末注射成型制造带来极大便利。
但是，目前水溶性型芯主要应用于在金属铸造领域，一般采用熔融铸造法、压制烧结法和粘结法制造。这些传统技术无法快速低成本的制造形状复杂的型芯。
针对该问题，本发明主要目的在于为陶瓷粉末成型和金属粉末注射成型用模具提供一种高效、低成本、复杂形状和高精度的水溶性型芯部件及其制备技术，适宜于具有复杂形状内孔的零部件制造，简化模具结构，提高生产效率，降低生产成本。
根据本发明的一方面，提供了一种水溶性型芯部件，所述水溶性型芯部件的原料组成包括：水溶性氯化物、水溶性碳酸盐和陶瓷粉，其中，水溶性氯化物重量百分含量为40-85％，水溶性碳酸盐重量百分含量为10-30％，所述陶瓷粉的重量百分含量为5-30％。
根据本发明的一些实施例，所述水溶性氯化物是氯化钠、氯化钾、氯化钙中的一种、二种或三种的组合。
根据本发明的一些实施例，所述水溶性碳酸盐是碳酸钾、碳酸钠中的一种或二种的组合。
根据本发明的一些实施例，所述陶瓷粉包括氧化铝、氧化锆、二氧化硅、或其组合。
根据本发明的另一方面，提供一种水溶性型芯部件的制备方法，包括如下步骤：
1)将水溶性氯化物、水溶性碳酸盐和陶瓷粉与有机粘结剂在混炼机上进行混合、冷却都得到混合料，其中，混合温度为150℃-175℃；
2)将所述混合料破碎至5mm以下，得到混合料颗粒；
3)将所述混合料颗粒通过注射成型机进行注射成型，得到型芯坯体，其中，成型温度为155℃-180℃；
4)使用有机溶剂对所述型芯坯体进行脱脂，此后在烘箱中进行烘干，接着烧结得到所述水溶性型芯部件，其中，烧结温度为450-550℃。
根据本发明的一些实施例，所述水溶性氯化物是氯化钠、氯化钾、氯化钙中的一种、二种或三种的组合。
根据本发明的一些实施例，所述水溶性碳酸盐是碳酸钾、碳酸钠中的一种或二种的组合。
根据本发明的一些实施例，所述陶瓷粉为氧化铝、氧化锆、氧化硅、或其组合。
根据本发明的一些实施例，水溶性氯化物、水溶性碳酸盐和所述陶瓷粉的总重量：所述有机粘结剂的总重量比为3～9:1。
根据本发明的一些实施例，所述有机粘结剂包括聚乙烯、聚丙烯、石蜡和硬脂酸，其中，聚乙烯：聚丙烯：石蜡：硬脂酸的质量比为1:1:(3～6):(0.1～0.5)。
根据本发明的一些实施例，在步骤4)中，所述有机溶剂为煤油、正庚烷或二氯甲烷的溶液，所述脱脂具体为：将所述型芯坯体浸泡于所述有机溶剂中。
可选地，浸泡时间为10-24小时，浸泡温度为35-45℃。
根据本发明的一些实施例，在步骤4)中，所述烘干具体为在烘箱中烘干10-24小时，烘箱温度45-55℃。
根据本发明的一些实施例，在步骤4)中，烧结制度为从室温开始以5-10℃/h的升温速度升温至烧结温度，并在所述烧结温度保温1-4小时。
发明的有益效果
根据本发明实施例提供的水溶性型芯部件及其制备方法，可以快速、低成本制备形状复杂、高强度、尺寸精密的水溶性型芯部件，可以用于具有复杂内孔结构的部件的注射成型工艺。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
根据以下步骤制造水溶性型芯部件：
(1)按照质量百分数，称取如下原料：
氯化钠85％；
碳酸钾10％；
陶瓷粉5％。
本实施例中，碳酸钾和氯化钠过100目筛，陶瓷粉过200目筛。陶瓷粉为氧化铝粉。
有机粘结剂为聚乙烯、聚丙烯、石蜡和硬脂酸的组合，聚乙烯：聚丙烯：石蜡：硬脂酸＝1:1:6:0.5。
碳酸钾、氯化钠和陶瓷粉的总重量：有机粘结剂的总重量为9:1。
(2)将上述原料和有机粘结剂在混炼机上进行混合，混合温度150℃，混合后的混合料破碎至5mm以下。
(3)将混合料在注射成型机上注射成型城一定形状的坯体，注射成型温度为155℃。
(4)将注射成型得到的型芯在煤油中脱脂，脱脂温度45℃，脱脂时间24小时。然后在烘箱中烘干24小时，烘干温度45℃。
(5)烘干的型芯坯体在烧结炉中进行烧结，烧结制度为室温开始每小时5℃升温至450℃，在450℃保温4小时，得到水溶性型芯部件。
实施例2
根据以下步骤制造水溶性型芯部件：
(1)按照质量百分数，称取如下原料：
氯化钙55％；
碳酸钠20％；
陶瓷粉25％。
本实施例中，碳酸钾和氯化钠过100目筛，陶瓷粉过200目筛。陶瓷粉为重量比1:1的氧化铝粉和二氧化硅粉。有机粘结剂为聚乙烯、聚丙烯、石蜡和硬脂酸的组合，碳酸钾、氯化钠和陶瓷粉的总重量：有机粘结剂的总重量为3:1，聚乙烯：聚丙烯：石蜡：硬脂酸＝1:1:4:0.1。
(2)将上述原料和有机粘结剂在混炼机上进行混合，混合温度175℃，混合后的混合料破碎至5mm以下。
(3)将混合料在注射成型机上注射成型城一定形状的坯体，注射成型温度为180℃。
(4)将注射成型得到的型芯在正庚烷中脱脂，脱脂温度40℃，脱脂时间15小时。然后在烘箱中烘干15小时，烘干温度50℃。
(5)烘干的型芯坯体在烧结炉中进行烧结，烧结制度为室温开始每小时8℃升温至550℃，在550℃保温1小时。
实施例3
根据以下步骤制造水溶性型芯部件：
(1)按照质量百分数，称取如下原料：
氯化钾40％；
碳酸钾30％；
陶瓷粉30％。
本实施例中，碳酸钾和氯化钠过100目筛，陶瓷粉过200目筛。陶瓷粉为重量比1:1的氧化铝粉和氧化锆粉。有机粘结剂为聚乙烯、聚丙烯、石蜡和硬脂酸的组合，碳酸钾、氯化钠和陶瓷粉的总重量：有机粘结剂的总重量为7:1，聚乙烯：聚丙烯：石蜡：硬脂酸＝1:1:3:0.4。
(2)将上述原料和有机粘结剂在混炼机上进行混合，混合温度160℃，混合后的混合料破碎至5mm以下。
(3)将混合料在注射成型机上注射成型城一定形状的坯体，注射成型温度为170℃。
(4)将注射成型得到的型芯在二氯甲烷中脱脂，脱脂温度35℃，脱脂时间10小时。然后在烘箱中烘干10小时，烘干温度55℃。
(5)烘干的型芯坯体在烧结炉中进行烧结，烧结制度为室温开始每小时10℃升温至500℃，在500℃保温3小时。
实施例4：
根据以下步骤制造水溶性型芯部件：
(1)按照质量百分数，称取如下原料：
氯化钠65％；氯化钾25％
碳酸钾10％；
陶瓷粉5％。
本实施例中，碳酸钾、氯化钾和氯化钠过100目筛，陶瓷粉过200目筛。陶瓷粉为氧化锆。
其余步骤同实施例1。
实施例5：
根据以下步骤制造水溶性型芯部件：
(1)按照质量百分数，称取如下原料：
氯化钠65％；氯化钾20％；氯化钙5％；
碳酸钾10％；
陶瓷粉5％。
本实施例中，碳酸钾、氯化钾、氯化钠和氯化钙过100目筛，陶瓷粉过200目筛。陶瓷粉为重量比1：1的氧化锆和氧化硅粉。
其余步骤同实施例1。
实施例6：
根据以下步骤制造水溶性型芯部件：
(1)按照质量百分数，称取如下原料：
氯化钠20％；氯化钙20％；
碳酸钾15％；
碳酸钠15％；
陶瓷粉30％。
本实施例中，碳酸钾和氯化钠过100目筛，陶瓷粉过200目筛。陶瓷粉为二氧化硅粉。其余步骤同实施例3。
根据上述实施例，可以快速、低成本地制备形状复杂、高强度、尺寸精密的水溶性型芯部件，其可以用于具有复杂内孔结构的部件的注射成型工艺。

Claims (6)

1.一种水溶性型芯部件，其特征在于，所述水溶性型芯部件的原料组成包括：水溶性氯化物、水溶性碳酸盐和陶瓷粉，
其中，以水溶性氯化物、水溶性碳酸盐和陶瓷粉的总重量为100％，水溶性氯化物重量百分含量为40-55％，水溶性碳酸盐重量百分含量为20-30％，陶瓷粉的重量百分含量为25-30％，所述陶瓷粉包括氧化铝粉、氧化锆粉、二氧化硅粉中的一种、二种或三种的组合，其中，所述水溶性氯化物是氯化钠、氯化钾、氯化钙中的一种、二种或三种的组合，所述水溶性碳酸盐是碳酸钾、碳酸钠中的一种或二种的组合。
2.一种水溶性型芯部件的制备方法，包括如下步骤：
1)将水溶性氯化物、水溶性碳酸盐和陶瓷粉与有机粘结剂在混炼机上进行混合和冷却得到混合料，其中，混合温度为150℃-175℃，水溶性氯化物、水溶性碳酸盐和所述陶瓷粉的总重量：所述有机粘结剂的总重量比为3～9:1，
其中，以水溶性氯化物、水溶性碳酸盐和所述陶瓷粉的总重量为100％，水溶性氯化物重量百分含量为40-55％，水溶性碳酸盐重量百分含量为20-30％，陶瓷粉的重量百分含量为25-30％，
所述陶瓷粉为氧化铝粉、氧化锆粉、二氧化硅粉的一种、二种或三种的组合，
所述水溶性氯化物是氯化钠、氯化钾、氯化钙中的一种、二种或三种的组合，
所述水溶性碳酸盐是碳酸钾、碳酸钠中的一种或二种的组合；
2)将所述混合料破碎至5mm以下，得到混合料颗粒；
3)将所述混合料颗粒通过注射成型机进行注射成型，得到型芯坯体，其中，成型温度为155℃-180℃；
4)使用有机溶剂对所述型芯坯体进行脱脂，此后在烘箱中进行烘干，接着烧结得到所述水溶性型芯部件，其中，烧结温度为450-550℃，所述有机粘结剂包括聚乙烯、聚丙烯、石蜡和硬脂酸，其中，聚乙烯：聚丙烯：石蜡：硬脂酸的质量比为1:1:(3～6):(0.1～0.5)。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，所述有机溶剂为煤油、正庚烷或二氯甲烷的溶液，所述脱脂具体为：将所述型芯坯体浸泡于所述有机溶剂中。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，浸泡时间为10-24小时，浸泡温度为35-45℃。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，所述烘干具体为在烘箱中烘干10-24小时，烘箱温度45-55℃。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，烧结制度为从室温开始以5-10℃/h的升温速度升温至烧结温度，并在所述烧结温度保温1-4小时。
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