專利名稱：用于熱塑性模塑化合物的連續(xù)熱脫粘合的方法
用于熱塑性模塑化合物的連續(xù)熱脫粘合的方法本發(fā)明涉及從使用熱塑性組合物通過注塑、擠出或壓制生產(chǎn)且包含至少一種聚甲醛均聚物或共聚物作為粘合劑的金屬和/或陶瓷成型體中連續(xù)熱除去粘合劑的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于進(jìn)行本發(fā)明方法的設(shè)備。一般使包含聚甲醛均聚物或共聚物(聚縮醛)作為成型輔助劑(粘合劑)的金屬和/或陶瓷成型體在成型以后在催化工藝步驟中經(jīng)受除粘合劑而成型體本身不改變形狀。這里，將所用粘合劑在特別是關(guān)于溫度的合適工藝條件下，在載氣中借助反應(yīng)伙伴如鹽酸或硝酸轉(zhuǎn)化成以氣態(tài)存在的低分子量組分，并通過在火焰中燃燒而將這些組分轉(zhuǎn)化成環(huán)境可接受的化合物。然而，酸性反應(yīng)伙伴如硝酸的使用特別對所用除粘合劑烘箱提出高要求且因此在處理方面是復(fù)雜的。 除去這類催化劑粘合劑的方法的實例可尤其在EP 0697931A1、EP 0595099A1、EP0701875A1 和 EP 0652190A1 中找到。然而，除去催化粘合劑的方法不總是適于“酸不穩(wěn)定”材料如Cu-、Co-、Mg-以及MgO-或Si3N4-基材料或包含它們的材料。作為該方法的選擇,過去已顯示出也可將聚縮醒從成型體中單純地?zé)岢ァＲ虼?，EP 0114746A2公開了一種通過將在注塑以后得到的成型體(稱為生坯)以
5-201或> 100°C /小時的加熱速率單級加熱至20-300°C的溫度而從含聚縮醛的成型體中熱除去粘合劑的方法。然而，該熱除粘合劑方法，特別是在相對大的成型體的情況下，具有以下缺點成型體中可出現(xiàn)泡沫和裂紋形成，這通常使該成型部件不可用。因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于熱除粘合劑的環(huán)境友好的連續(xù)方法，其中避免了現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點。該目的通過一種在除粘合劑烘箱中從使用熱塑性組合物通過注塑、擠出或壓制生產(chǎn)且包含至少一種聚甲醛均聚物或共聚物作為粘合劑的金屬和/或陶瓷成型體中連續(xù)熱除去粘合劑的方法，其包括如下步驟(a)在第一溫度階段中在含氧氣氛中在除粘合劑烘箱中在低于第二溫度階段的溫度5-20°C，優(yōu)選10-15°C的溫度下經(jīng)4-12小時將粘合劑從成型體中除去，(b)在第二溫度階段中在含氧氣氛中在> 160°C至200°C的溫度下經(jīng)4-12小時將粘合劑從成型體中除去，和(C)在第三溫度階段中在含氧或中性或還原氣氛中在200-600°C的溫度下經(jīng)2-8小時將粘合劑從成型體中除去，其中在工藝步驟(a)和(b)期間將成型體輸送通過除粘合劑烘箱。如果工藝步驟(C)在如工藝步驟(a)和(b)的含氧氣氛中進(jìn)行，在本發(fā)明優(yōu)選實施方案中，該工藝步驟(C)也在用于工藝步驟(a)和(b)中的除粘合劑烘箱中進(jìn)行。如果這是不可容忍的話，則該工藝步驟有利地結(jié)合到隨后的燒結(jié)工藝中。已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明方法容許從成型體中連續(xù)熱除去粘合劑，同時使得可完全省去使用酸性反應(yīng)伙伴作為粘合劑組合物的催化劑。對于第二溫度階段，工藝步驟(b)的溫度的選擇取決于成型體的粒度和填充密度。此外，所選擇的粘合劑和合金在工藝步驟(b)中的除粘合劑溫度的選擇中均起重要作用。如果成型體例如為POM中銅的成型體，則工藝步驟(b)中的優(yōu)選溫度為約200°C。保持時間為3-8小時，優(yōu)選5-7小時。如果成型體為Cu比例基于合金為10重量％的POM中的W-Cu合金，則工藝步驟(b)中的優(yōu)選溫度為約175°C。保持時間為4-10小時，優(yōu)選6-8小時。如果成型體為POM中的ZrO2陶瓷，則工藝步驟(b)中的優(yōu)選溫度為約160°C。保持時間為6-12小時，優(yōu)選8-10小時。第三除粘合劑步驟，工藝步驟(C)確保在工藝步驟(a)和(b)以后保留的有機組分基本完全從成型體中除去。這有利地大大降低了在隨后的成型體燒結(jié)期間含碳分解產(chǎn)物從成型部件中釋放，因此用于燒結(jié)的爐遭遇顯著更少的污染。本發(fā)明進(jìn)一步提供通過如下步驟由熱塑性組合物生產(chǎn)金屬和/或陶瓷成型體的方法 (d)通過注塑、擠出或壓制使熱塑性組合物成型以形成生坯，(e)通過如上所述方法除去粘合劑，和(f)隨后將已在步驟(e)中除去粘合劑的生坯燒結(jié)。就本發(fā)明而言，術(shù)語“除粘合劑烘箱”指烘箱或具有一個或多個室的烘箱裝置。相應(yīng)的烘箱更詳細(xì)地描述于以下說明書部分中。就本發(fā)明而言，金屬成型體為可通過將包含金屬粉末的熱塑性模塑組合物注塑、擠出或壓制而得到的組件。金屬粉末的實例為Fe、Al、Cu、Nb、Ti、Mn、V、Ni、Cr、Co、Mo、W和Si的粉末。金屬粉末同樣可以以合金的形式使用，例如銅基合金如黃銅、青銅、Monel 和具有高Co含量的合金如Kovar 和Permendur 。當(dāng)然，也可以使用所述金屬的混合物。就本發(fā)明而言，優(yōu)選的金屬成型體為可由粉末注塑組合物，特別優(yōu)選由銅基合金如純銅、Monel 和W-Cu合金的粉末注塑組合物得到的那些。就本發(fā)明而言，陶瓷成型體為通過將氧化陶瓷粉末如A1203、Y2O3> SiO2, ZrO2, TiO2或Al2TiO5的粉末的熱塑性模塑組合物注塑、擠出或壓制而得到的部件。非氧化陶瓷粉末如Si3N4, SiC, BN、B4C, AIN、TiC, TiN, TaC和WC也是合適的。當(dāng)然，也可以使用所述陶瓷材料的混合物或陶瓷和金屬的混合物如燒結(jié)碳化物(WC和Co)。就本發(fā)明而言，優(yōu)選的陶瓷成型體為可由包含Al203-、Zr02-或Si3N4的熱塑性模塑組合物得到的那些。由于上述Co的反應(yīng)性，WC-Co混合物也是優(yōu)選的陶瓷/金屬粉末混合物。就本發(fā)明而言，術(shù)語“注塑”(也稱為粉末注塑)、“擠出”和“壓制”以來自粉末技術(shù)，特別是粉末冶金學(xué)的方法的意義使用，其中例如隨后從中除去粘合劑并然后燒結(jié)以產(chǎn)生最終工件的成型體通過將包含金屬或陶瓷粉和比例通常為至少30體積％的熱塑性粘合劑的熱塑性注塑組合物注塑而生產(chǎn)。金屬粉末注塑結(jié)合了通過由塑料技術(shù)已知的注塑或擠出而成型的優(yōu)點與傳統(tǒng)粉末冶金的優(yōu)點。在傳統(tǒng)粉末冶金(也稱為“P/Μ”)的情況下，通常將金屬粉末與至多10體積％的潤滑劑如油或蠟混合，通過壓制達(dá)到所需形狀，隨后將壓制體燒結(jié)。粉末冶金方法的優(yōu)點是可自由選擇材料。粉末冶金方法容許燒結(jié)金屬粉末混合物以生產(chǎn)不可通過熔體冶金方法生產(chǎn)的材料。通過壓制和燒結(jié)的傳統(tǒng)粉末冶金的顯著缺點是它不適于生產(chǎn)具有相對復(fù)雜的幾何形狀的工件。例如，具有切槽(undercut)，即垂直于壓制方向的凹槽(recess)的形狀不可通過壓制和燒結(jié)生產(chǎn)。另一方面，在注塑的情況下，可生產(chǎn)基本任何所需形狀。然而，金屬粉末注塑的缺點是在相對大的工件的情況下有時在鑄模中發(fā)生各向異性且必須進(jìn)行除去粘合劑的分離步驟。因此，金屬粉末注塑主要用于具有復(fù)雜形狀的相對小的工件。作為粘合劑提到的聚甲醛均聚物和共聚物和它們的制備是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的且描述于文獻(xiàn)中。均聚物通常通過甲醛或三5惡燒的聚合(主要是催化聚合)而制備。為制備聚甲醛共聚物，一種環(huán)狀醚或多種環(huán)狀醚通常與甲醛和/或三5惡烷一起在聚合中用作共聚單體，使得具有其(-OCH2)-單元序列的聚甲醛鏈被其中在兩個氧原子之間存在多于一個碳原子的單元間隔。適用作共聚單體的環(huán)狀醚的實例為氧化乙烯、1，2_氧化丙烯、1，
2-氧化丁烯、I，3-二^惡烷、I，3-二氧戊環(huán)、二氧雜環(huán)庚烷、線性低聚縮醛和聚甲醛如聚二氧戊環(huán)或聚二氧環(huán)庚烷以及甲醛三聚物。
一般而言，粘合劑包含至少80重量％的聚甲醛(POM)并可另外包含其它聚合物如聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物以及可能需要的其它助劑如分散劑、增塑劑和脫模劑。特別是，將所提到的其它聚合物如聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物以及可能需要的任何其它助劑如分散劑、增塑劑和脫模劑在本發(fā)明方法的工藝步驟(C)中從成型部件中除去。這類粘合劑例如公開于EP 446708A2、EP 465940A2 和 WO 01/81467A1 中。根據(jù)本發(fā)明，在除粘合劑烘箱中連續(xù)熱除去粘合劑使用工藝步驟(a)、(b)和(C)中定義的溫度/時間范圍進(jìn)行。工藝步驟(C)可在進(jìn)行工藝步驟(a)和(b)的同一烘箱中進(jìn)行。然而，工藝步驟(C)也可在單獨的烘箱中進(jìn)行。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，工藝步驟(a)、(b)和(C)在同一除粘合劑烘箱中進(jìn)行。在本發(fā)明該實施方案中，成型部件在工藝步驟(a)、(b)和(C)期間連續(xù)移動通過烘箱。根據(jù)本發(fā)明，連續(xù)熱除粘合劑在含氧氣氛中，在大氣氧的存在下，或特別是在空氣的存在下進(jìn)行。就本發(fā)明而言，術(shù)語“氣氛”或“烘箱氣氛”意指空氣或已加熱至合適溫度且圍繞成型體，同時進(jìn)行本發(fā)明方法的空氣。在本發(fā)明優(yōu)選實施方案中，烘箱氣氛，即空氣在工藝步驟(a)和(b)期間或在工藝步驟(a)期間或在工藝步驟(b)期間圍繞成型體流動。所選擇的流速可以在寬范圍內(nèi)變化且一般> lm/s,優(yōu)選> 3m/s,特別優(yōu)選> 5m/s。輸送通過除粘合劑烘箱的空氣的量取決于烘箱的尺寸且一般為l-50m3/小時,優(yōu)選15_25m3/小時。在本發(fā)明優(yōu)選實施方案中，烘箱氣氛，在這種情況下為惰性氣體氣氛如氮氣氣氛，或還原氣氛如氫氣氣氛，在工藝步驟(C)期間圍繞成型體流動。所選擇的流速可以在寬范圍內(nèi)變化且一般> lm/s,優(yōu)選> 3m/s,特別優(yōu)選> 5m/s。輸送通過除粘合劑烘箱的氣氛的量取決于烘箱的尺寸且一般為l_50m3/小時,優(yōu)選15-25m3/小時。在本發(fā)明方法期間，在工藝步驟(a)和(b)期間將一個或多個成型體連續(xù)輸送通過除粘合劑烘箱。在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方案中，在工藝步驟(a)、(b)和(C)期間將一個或多個成型體連續(xù)輸送通過除粘合劑烘箱。成型體例如沿著輸送路徑在分批運輸裝置(batchcarrier)中輸送通過除粘合劑烘箱，其中輸送能例如通過輸送帶、滑軌或具有緩沖工具的滾輪軌等進(jìn)行。設(shè)備可具有一個輸送路徑或彼此相接排列的多個輸送路徑。待經(jīng)受除粘合劑的成型體有利地位于在輸送帶或滑軌或滾輪軌上移動通過除粘合劑烘箱的可透氣分批運輸裝置中。在本發(fā)明一個實施方案中，多個分批運輸裝置可堆疊在彼此之上。分批運輸裝置優(yōu)選為可透氣的且優(yōu)選具有側(cè)穿孔壁，其確保待經(jīng)受除粘合劑的成型體與烘箱氣氛良好接觸。粘合劑的連續(xù)熱除去在烘箱裝置中進(jìn)行，其中使成型體，也稱為生坯在含氧氣氛中，優(yōu)選在空氣氣氛中經(jīng)受指定溫度經(jīng)過指定時間。優(yōu)選的烘箱為除粘合劑烘箱，如例如WO2006/134054A2或EP 1898170A2中關(guān)于從PM部件催化除去粘合劑所述。在本發(fā)明第一優(yōu)選實施方案中，除粘合劑烘箱為一種成型體以輸送方向移動通過，同時達(dá)到上述溫度上述時間的烘箱。
在本發(fā)明一個實施方案中，可存在一種或多種尤其導(dǎo)致烘箱氣氛垂直于成型體的輸送方向流動的裝置。待經(jīng)受除粘合劑的成型體分布在輸送箱上以經(jīng)合適的停留時間輸送通過烘箱?？膳渲幂斔拖涫沟么龠M(jìn)氣體圍繞待經(jīng)受除粘合劑的成型體均勻流動。為此，輸送箱有利地具有可透氣的底部和可透氣的側(cè)壁，因此實現(xiàn)通過輸送箱的垂直流和在成型體上的所需橫流。一般而言，輸送帶將負(fù)載有待經(jīng)受除粘合劑的成型體的輸送箱以相應(yīng)于待設(shè)置的停留時間的速度輸送通過烘箱。在本發(fā)明實施方案中，在輸送帶往復(fù)移動的情況下，帶例如通過穿孔金屬板相互隔開。在輸送帶的部分長度或整個長度上，穿孔金屬板特別優(yōu)選被密閉金屬板置換。這樣，使輸送帶返回區(qū)域中烘箱氣氛的向下的短路流最小化。有利地，在除粘合劑烘箱的上部區(qū)域和輸送帶區(qū)域中提供的導(dǎo)向板均通過降低自由流動橫截面而降低短路流。另外，在本發(fā)明優(yōu)選實施方案中，它們限定相對于輸送方向很大程度上垂直地輸送的烘箱氣氛的流路并因此改進(jìn)圍繞待經(jīng)受除粘合劑的成型體的流動。在輸送帶運行的除粘合劑烘箱的下部區(qū)域中提供的導(dǎo)向板迫使氣體流豎直向上輸送通過輸送箱并因此對均勻的烘箱氣氛有貢獻(xiàn)。在除粘合劑烘箱的上部區(qū)域中提供的導(dǎo)向板可位于除粘合劑烘箱的天花板上。優(yōu)選這些導(dǎo)向板置于負(fù)載有成型體的輸送箱的最上層，因為待經(jīng)受除粘合劑且位于輸送箱上的成型體的高度可以以這種方式變化。在本發(fā)明實施方案中，除粘合劑烘箱可具有沿著除粘合劑烘箱均勻分布的一個或多個循環(huán)裝置，例如為風(fēng)扇的形式。僅置于除粘合劑烘箱的側(cè)壁上或優(yōu)選作為選擇在兩個相對側(cè)壁上的循環(huán)裝置影響烘箱氣氛的湍流和因此除粘合劑烘箱內(nèi)部的均勻混合。同時，實現(xiàn)在成型體上有效增加的橫流。在一個有利實施方案中，提供一個或多個用于空氣，特別是用于加熱空氣進(jìn)入除粘合劑烘箱中的入口。特別是，多個均勻分布的除粘合劑位置是有利的，因為這樣實現(xiàn)了烘箱內(nèi)部氣氛的另外混合。因此，將預(yù)熱的含氧空氣在多個點處，優(yōu)選以高速自上引入除粘合劑烘箱中導(dǎo)致有利的縱流。除粘合劑烘箱的另一優(yōu)選實施方案尋求得到很大程度上垂直于輸送方向送到位于輸送箱上的成型體上的流。為此，將除粘合劑所需的氣氛，特別是除粘合劑所需的空氣經(jīng)由一個或優(yōu)選多個側(cè)置入口引入除粘合劑烘箱中。這些側(cè)入口可均勻地分布在除粘合劑烘箱的整個長度上或可僅在其一段上提供。此處，除粘合劑烘箱一側(cè)上的入口，優(yōu)選交替地置于兩個相對側(cè)上的入口是可能的。入口可配置成狹縫、孔或噴嘴。這樣引入的氣氛由側(cè)面流過輸送箱并因此很大程度上垂直于輸送方向地通過待經(jīng)受除粘合劑的成型體。通過氣氛的側(cè)入口實現(xiàn)的在成型體上的這種橫流可通過置于一側(cè)或兩側(cè)上的循環(huán)裝置補充。根據(jù)以下所述本發(fā)明的第二優(yōu)選實施方案，除粘合劑烘箱為在成型體的輸送方向上分成至少兩個連續(xù)處理室，輸送路徑延伸通過處理室的烘箱。因此，烘箱具有彼此分離且在成型體的輸送方向上依次配置的至少兩個處理室，使得在這些處理室中可進(jìn)行成型體的不同熱處理。為此，各個處理室具有用于處理氣氛的入口工具，即各個處理室獨立于另一個地在合適溫度下被供應(yīng)合適的氣氛，即空氣。在各個處理室中，氣氛通過對于各個處理室設(shè)計的循環(huán)裝置循環(huán)，使得通過處理室的成型體與合適的氣氛接觸。此處，在各個處理室中提供空氣入口工具，其導(dǎo)致合適氣氛垂直于成型體的輸送方向流到成型體上。
在相應(yīng)處理室中氣氛到成型體上的橫流基本容許設(shè)置相同的條件并在處理室的長度上保持，因為例如這樣避免了室縱向的溫度梯度。此外，可實現(xiàn)良好的流到具有特別復(fù)雜結(jié)構(gòu)的成型體上，使得除粘合劑也可以以這種方式改進(jìn)。除粘合劑烘箱可具有并排配置的一個或多個輸送路徑。除粘合劑烘箱優(yōu)選具有并排配置的兩個輸送路徑。特別好的除粘合劑結(jié)果在以下除粘合劑烘箱中實現(xiàn)，其中配置或設(shè)置/可調(diào)節(jié)相鄰處理室的循環(huán)裝置和/或氣氛導(dǎo)向裝置，使得氣氛在相鄰處理室中從反方向流到成型體上。從室到室至成型體上的交替流確保了烘箱縱向上的處理梯度(溫度梯度)的均等并確保了至成型體上的特別好且均勻的流(由兩側(cè))。相應(yīng)地，好的結(jié)果通過以下烘箱實現(xiàn)，其中配置或設(shè)置/可調(diào)節(jié)處理室的循環(huán)裝置和/或氣氛導(dǎo)向裝置，使得氣氛在處理室內(nèi)由相反方向流到成型體上。該實施方案不同于上述實施方案之處在于至部件上的交替流出現(xiàn)在處理室內(nèi)而不是從處理室到處理室。在后提到的實施方案中，其中每種情況下出現(xiàn)合適氣氛至成型體上(例如從室的一部分的左邊和從室的另一部分的右邊)的交替流的多個處理室可串聯(lián)連接。如果定向流從室到室改變，則例如在一個室中出現(xiàn)從左邊流動，在相鄰室中出現(xiàn)從右邊流動。在具有兩個平行輸送路徑的實施方案中，優(yōu)選將相應(yīng)氣氛從兩側(cè)引入一個室中，同時在相鄰室中，氣氛以反方向流動，即在兩側(cè)上離開部件。徑流式吹風(fēng)機優(yōu)選用作烘箱中的循環(huán)裝置。該吹風(fēng)機特別當(dāng)單一輸送路徑一路延長通過烘箱時使用。在另一實施方案中，循環(huán)裝置為軸向抽出和徑向推入式吹風(fēng)機或相反操作的吹風(fēng)機。該實施方案特別在成型部件的兩個平行輸送路徑的情況下使用，其中吹風(fēng)機配置在兩個輸送路徑之間，使得將氣氛從外部或從內(nèi)部由側(cè)面吹到輸送路徑上。吹風(fēng)機優(yōu)選位于處理室的上部。至成型體上的優(yōu)選定向流為由側(cè)面的。然而，也可配置氣氛導(dǎo)向裝置使得至成型體上的流由下面發(fā)生。如上所述，循環(huán)裝置優(yōu)選置于處理室的下面。然而，循環(huán)裝置也可由側(cè)面位于處理室上/中。一般而言，各處理室具有一個循環(huán)裝置。此處，單一循環(huán)裝置或通過分隔壁彼此分離的兩個處理室部分可具有烘箱氣氛。循環(huán)裝置優(yōu)選產(chǎn)生氣氛從一個方向，有利地從外部由側(cè)面流到位于處理室中的成型體上。然而，循環(huán)裝置也可將氣氛由兩個相反方向同時提供到位于處理室中的部件上。如上所述，這特別是當(dāng)兩個平行輸送路徑并排配置且循環(huán)裝置位于兩個輸送路徑之間時的情況。此處，在兩個輸送路徑上，氣氛同時流到成型體上優(yōu)選從外部由側(cè)面進(jìn)行。除粘合劑烘箱還具有合適的加熱工具。不用說，各個處理室優(yōu)選具有專門的加熱工具。這些加熱工具的設(shè)計和配置在本領(lǐng)域技術(shù)人員的一般知識內(nèi)。作為輸送裝置，除粘合劑烘箱可優(yōu)選具有連續(xù)帶或滑軌或具有緩沖工具的滾輪軌。因此可有利地使用帶式烘箱或緩沖烘箱作為烘箱。待經(jīng)受除粘合劑的成型體有利地位于可透氣分批運輸裝置上，該分批運輸裝置在輸送帶或滑軌或滾輪軌道上移動通過烘箱。多個分批運輸裝置可在彼此之上堆疊。由于分批運輸裝置為可透氣的，且為此例如具有側(cè)穿孔壁，確保了氣氛與待處理成型體的良好接觸。在優(yōu)選實施方案中，在進(jìn)行工藝步驟(a)以前將成型體以1_4°C /分鐘的加熱速率加熱至第一溫度階段的溫度。這確保了除粘合劑在所有生坯中同時開始；高溫度梯度導(dǎo)致過高分解速率并導(dǎo)致氣泡和裂紋。在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方案中，在工藝步驟(b)以后，將成型體以1_7°C /分鐘的加熱速率，優(yōu)選以2-5°C/分鐘的加熱速率加熱至第三除粘合劑步驟(c)的溫度，然后保持在第三除粘合劑步驟(c)的溫度下。第三除粘合劑步驟( c)的溫度一般為200-600°C，優(yōu)選300-5000C，更優(yōu)選400-450°C。保持時間作為成型體的組成的函數(shù)變化，且一般為O. 5-4小時。在工藝步驟(a)、(b)和(C)中除去粘合劑以后,將成型體燒結(jié)。燒結(jié)通過已知方法進(jìn)行。取決于所需結(jié)果，燒結(jié)例如在空氣、氫氣、氮氣、氣體混合物中或在降低的壓力下進(jìn)行。對于燒結(jié)而言最佳的烘箱氣氛組成、壓力和最佳溫度條件取決于所用或待生產(chǎn)的材料的精確化學(xué)組成且為已知的或可以以簡單方式在各個單獨情況下通過幾個例行試驗確定。最佳加熱速率容易通過幾個例行試驗確定且通常為至少TC /分鐘，優(yōu)選至少2°c/分鐘，特別優(yōu)選至少:TC/分鐘。由于經(jīng)濟(jì)原因，一般尋求非常高的加熱速率。然而，為避免對燒結(jié)質(zhì)量的不利影響，通常設(shè)置20°C /分鐘以下的加熱速率。有時有利的是在加熱至燒結(jié)溫度期間使用在低于燒結(jié)溫度的溫度下的延遲時間，例如保持500-700°C，例如600°C的溫度30分鐘至2小時，例如I小時。一般設(shè)定燒結(jié)時間，即在燒結(jié)溫度下的保持時間，使得將燒結(jié)的成型部件燒結(jié)至足夠的密度。在常規(guī)燒結(jié)溫度和部件尺寸下，燒結(jié)時間一般為15分鐘，優(yōu)選至少30分鐘。燒結(jié)方法的總持續(xù)時間對生產(chǎn)速率具有主要影響，且因此優(yōu)選進(jìn)行燒結(jié)使得從經(jīng)濟(jì)角度看燒結(jié)方法未采取不令人滿意的長時間。一般而言，燒結(jié)方法(包括加熱相但不具有冷卻相)能在6-18小時，通常在7-12小時以后結(jié)束。在燒結(jié)以后，可進(jìn)行任何所需后處理，例如燒結(jié)成型部件的燒結(jié)硬化、奧氏體形成、退火、硬化、提升、滲碳、表面硬化、碳氮共滲、滲氮、蒸汽處理、溶液熱處理、在水或油中淬火和/或熱等壓壓制或這些處理步驟的組合。這些處理步驟中的一些，例如燒結(jié)硬化、滲氮或碳氮共滲也可以在燒結(jié)期間以已知方式進(jìn)行。通過以下實施例闡述本發(fā)明。實施例I關(guān)于連續(xù)熱除粘合劑的實驗在EP 1898170A2詳細(xì)描述的裝置中進(jìn)行。所用除粘合劑裝置包含兩個室，其各自具有專門的循環(huán)和氣體供應(yīng)。將具有生坯的箱在兩個軌道上推入除粘合劑裝置中。在各個運輸箱中，以三個水平推入3kg由Catamold 316LG制成的生坯。在初始預(yù)備試驗中，確定非常令人滿意的結(jié)果可在1200rpm的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)；測量顯示該轉(zhuǎn)速相當(dāng)于在型坯上7m/min的氣體速度；在低于3m/min下，方法的持續(xù)時間長大于約50%，因此明顯較不經(jīng)濟(jì)。需要的空氣量同樣在預(yù)備試驗中確定。這里，發(fā)現(xiàn)20m3/h的空氣總量是足夠的。在該總量中，將15m3/小時引入第二室中且5m3/h引入第一室中。發(fā)現(xiàn)令人滿意的除粘合劑的所需條件是在第一室中170°C和在第二室中180°C的溫度和每室7小時的有效響應(yīng)時間。由Catamold 316LG組成的生坯顯示出7. 79重量％的重量損失。對于催化除粘合劑，重量損失應(yīng)為 至少7. 6重量％。在僅聞3°C的溫度下，在表面上可以看見毛細(xì)裂紋；進(jìn)一步提聞另外3°C廣生另外的氣泡出現(xiàn)。在低TC的溫度下，生坯為完整的，但粘合劑未完全除去(重量損失7. 48重量％ )。在較高的輸送速度(每室5小時)下，除粘合劑均不完全，同時出現(xiàn)毛細(xì)裂紋。在發(fā)現(xiàn)的條件下，約O. 5kg/小時左右的生坯產(chǎn)量以連續(xù)操作實現(xiàn)。使已經(jīng)受除粘合劑的部件經(jīng)受除殘余粘合劑并在氫氣下燒結(jié)；為此，在20-600°C范圍內(nèi)選擇5°C/min的加熱速率。這之后是以10°C /min進(jìn)一步加熱至1380°C。此處保持該溫度3小時并將部件以10°C /min再次冷卻。部件顯示出7. 93g/ml的良好燒結(jié)密度，即該合金理論密度的99. 2%。實施例2然后在相同裝置中使用Catamold 17-4PHW進(jìn)行實驗。在進(jìn)行類似的最佳操作以后，發(fā)現(xiàn)僅必須稍微調(diào)整溫度和停留時間。然后在每室8小時的停留時間及在第一室中172°C和在第二室中180°C下發(fā)現(xiàn)已除去粘合劑的良好部件。該部件具有7. 38重量％的重量損失。對于催化除粘合劑，重量損失應(yīng)為7. 2%以上。在與實施例I中相同的條件下，但在僅1350°C的燒結(jié)溫度下在氫氣下燒結(jié)得到7. 63g/ml的燒結(jié)密度。這相當(dāng)于理論值的98. 8%的燒結(jié)密度。實施例3在相同裝置中使用基于純銅粉末的發(fā)展中產(chǎn)品進(jìn)行實驗。由于該材料仍在開發(fā)中且得不到大量產(chǎn)品，所以模擬具有由Catamold 17-4PHW制成的生坯作為工作負(fù)載的負(fù)載；這些負(fù)載在較高和較低水平上，同時由Cu原料制成的生坯位于中間水平。在進(jìn)行最佳化以后，在每室6小時的停留時間及在第一室中195°C和在第二室中200°C的溫度下得到已除去粘合劑的生坯。熱除粘合劑期間的重量損失為7. 5重量％。來自催化除粘合劑的可比值不可作為指導(dǎo)，因為Cu粉末與氣體硝酸反應(yīng)形成硝酸鹽且孔由此變得被阻塞。將這樣除去粘合劑的部件在類似于實施例I的周期中，但在1050°C的燒結(jié)溫度下在氫氣下燒結(jié)至8. 71g/ml的密度；這相當(dāng)于理論值的96. 7%。
權(quán)利要求
1.一種在除粘合劑烘箱中從使用熱塑性組合物通過注塑、擠出或壓制生產(chǎn)且包含至少一種聚甲醛均聚物或共聚物作為粘合劑的金屬和/或陶瓷成型體中連續(xù)熱除去粘合劑的方法，其包括如下步驟 (a)在第一溫度階段中在含氧氣氛中在除粘合劑烘箱中在低于第二溫度階段的溫度5-20°C的溫度下經(jīng)4-12小時將粘合劑從成型體中除去， (b)在第二溫度階段中在含氧氣氛中在>160°C至200°C的溫度下經(jīng)4-12小時將粘合劑從成型體中除去，和 (c)在第三溫度階段中在含氧或中性或還原氣氛中在200-600°C的溫度下經(jīng)2-8小時將粘合劑從成型體中除去， 其中在工藝步驟(a)和(b)期間將成型體輸送通過除粘合劑烘箱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中在進(jìn)行工藝步驟(a)以前將成型體以1_4°C/分鐘的速率加熱至第一溫度階段的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的方法，其中工藝步驟(a)、(b)和(C)在同一除粘合劑烘箱中進(jìn)行并在工藝步驟(a)、(b)和(C)期間將成型體輸送通過除粘合劑烘箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其中將具有至少兩個連續(xù)處理室的烘箱用作除粘合劑烘箱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的方法，其中將具有氣體導(dǎo)向裝置的烘箱用作除粘合劑烘箱，所述氣體導(dǎo)向裝置使含氧氣氛垂直于工藝步驟(a)和/或(b)和/或(C)期間的成型體輸送方向而流到成型體上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項的方法，其用于從陶瓷成型體中除去粘合劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項的方法，其用于從金屬成型體中除去粘合劑。
8.一種通過如下步驟由熱塑性組合物生產(chǎn)金屬和/或陶瓷成型體的方法 (d)通過注塑、擠出或壓制使熱塑性組合物成型以形成生坯， (e)通過根據(jù)權(quán)利要求I的方法除去粘合劑， (f)隨后將已在步驟(e)中除去粘合劑的生坯燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在脫粘合爐中從使用熱塑性化合物通過注塑、擠出或壓制生產(chǎn)的包含至少一種聚甲醛均聚物或共聚物作為粘合劑的金屬和/或陶瓷模制品上連續(xù)熱脫粘合的方法，其包括如下步驟(a)在第一溫度階段中在含氧氣氛中在脫粘合爐中在低于第二溫度階段的溫度5-20℃，優(yōu)選10-15℃的溫度下經(jīng)4-12小時將模制品脫粘合；(b)在第二溫度階段中在含氧氣氛中將模制品在＞160℃至200℃的溫度下經(jīng)4-12小時脫粘合；和(c)在第三溫度階段中在含氧或中性或還原氣氛中將模制品在200-600℃的溫度下經(jīng)2-8小時脫粘合，其中在步驟(a)和(b)期間將模制品輸送通過脫粘合烘箱。
文檔編號B22F3/22GK102802844SQ201080028060
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者J·特爾馬特, H·沃爾弗羅姆, M·布勒馬赫爾, A·湯姆, A·克恩 申請人:巴斯夫歐洲公司