Wat is bindmiddelmateriaal?
Bij het spuitgieten van metaal speelt het bindmiddel een cruciale rol. Bindmiddelen zijn doorgaans samengesteld uit een mengsel van verschillende polymeren, waaronder een hoofdfase en verschillende additieve fasen (zoals dispergeermiddelen, stabilisatoren en weekmakers). De belangrijkste functie van het bindmiddel is het vergroten van de vloeibaarheid van het poeder tijdens het injecteren om het vormen te vergemakkelijken en om het onderdeel na het vormen een bepaalde sterkte te geven. Als tussencomponent vormt het bindmiddel niet alleen het metaalpoeder, maar behoudt het ook zijn vorm voordat het sinteren begint. Door het bindmiddel met het metaalpoeder te mengen ontstaat een grondstof, die wordt gebruikt bij het spuitgieten van metaal. Het bindmiddel wordt verwijderd na het spuitgieten en voordat het sinteren begint.
En de uiteindelijke eigenschappen na het sinteren. De eigenschappen van het bindmiddel beïnvloeden de verdeling van metaaldeeltjes, het spuitgietproces, de grootte van het injectieonderdeel en de uiteindelijke eigenschappen van het gesinterde onderdeel. Tabel 4.1 vat de kenmerken samen van een ideaal bindmiddelsysteem voor metaalspuitgieten. Het bindmiddel en de metaaldeeltjes moeten een kleine contacthoek hebben, omdat een kleinere contacthoek ervoor zorgt dat het bindmiddel het poederoppervlak beter kan bevochtigen, waardoor het mengen en spuitgieten wordt vergemakkelijkt. Het bindmiddel en de metaaldeeltjes moeten onderling inert blijven; dat wil zeggen, het bindmiddel mag niet reageren met de metaaldeeltjes, en de metaaldeeltjes mogen er niet voor zorgen dat het bindmiddel polymeriseert of afbreekt. Het mengsel van bindmiddel en poeder, dat wil zeggen de grondstof, moet aan verschillende reologische vereisten voldoen om onderdelen met succes vrij van defecten te kunnen vormen. De viscositeit van de grondstof moet binnen een redelijk bereik liggen om een soepel spuitgietproces te garanderen. Een te lage viscositeit van de grondstof zal fasescheiding veroorzaken tussen het poeder en het bindmiddel tijdens het vormen, terwijl een te hoge viscositeit van de grondstof het meng- en spuitgietproces zal beïnvloeden. Naast het vereisen dat de viscositeit van de grondstof tijdens het vormen binnen een ideaal bereik ligt, is het ook vereist dat de viscositeit van de grondstof aanzienlijk toeneemt bij afkoelen, waardoor de injectievoorvorm tijdens het afkoelen een bepaalde vorm behoudt.
Tabel 4.1 Kenmerken van ideale bindmiddelsystemen voor metaalspuitgieten
| Item | Ideale kenmerken |
|---|---|
| Interactie met poeder | Kleine contacthoek, goede hechting met poeder, geen chemische reactie met poeder |
| Stroomkenmerken | Lage viscositeit bij vormtemperatuur, kleine viscositeitsverandering tijdens het vormen, snelle viscositeitstoename tijdens afkoelen, hoge vloeibaarheid en vulbaarheid |
| Ontbindend eigendom | Stapsgewijze ontleding, verschillende ontledingstemperaturen voor verschillende componenten van het bindmiddel, laag resterend koolstofgehalte na ontbinding, niet-giftige en niet-corrosieve ontledingsproducten |
| Verwerkbaarheid van de productie | Gemakkelijk te verkrijgen, lage productiekosten, lange houdbaarheid, veilig en milieuvriendelijk, geen degradatie door cyclische verhitting, hoge sterkte en hardheid, lage thermische uitzettingscoëfficiënt, gemakkelijk oplosbaar in gewone oplosmiddelen, hoge smering, geen ketenvertakking in moleculen, geen georiënteerde distributie |
Het bindmiddel moet tijdens het ontbinden snel worden verwijderd zonder defecten aan het spuit-vormdeel te veroorzaken. De kans is het grootst dat er defecten ontstaan in het groene lichaam tijdens de ontbindingsfase, omdat de kans op defecten groter wordt naarmate het krachtverschaffende bindmiddel wordt verwijderd. Het ontbreken van open poriën in de beginfase van thermische ontbinding leidt tot defecten zoals scheuren en blaarvorming in het spuit-gegoten onderdeel. Stress die ontstaat doordat de afbraakproducten van polymeren in het spuitgietonderdeel-niet kunnen ontsnappen, kan ook defecten veroorzaken. Om dit te voorkomen, is het bindmiddel doorgaans ontworpen als een uit meerdere componenten bestaand systeem dat bij verschillende temperaturen ontleedt. In dit geval kan het ontbindingsproces in twee fasen worden verdeeld: in de eerste fase worden de componenten met een laag-smeltpunt-van het bindmiddelsysteem verwijderd, waardoor open poriën in het groene lichaam ontstaan. Tijdens dit proces zorgen de overige componenten van het bindmiddelsysteem voor sterkte en behouden ze de vorm van het spuitgegoten onderdeel. In de tweede fase worden de andere componenten van het bindmiddelsysteem geleidelijk verwijderd. Deze twee-stapsontbindingsmethode zorgt voor een snellere verwijdering van het bindmiddel uit het-spuitgietdeel. Het bindmiddel moet ook volledig afbreekbaar zijn zonder koolstofresten achter te laten, en de ontledingsproducten tijdens thermische ontbinding mogen niet corrosief zijn voor de apparatuur.
Bindmiddelen die bij het spuitgieten van metaal worden gebruikt, moeten gemakkelijk verkrijgbaar, goedkoop en lang houdbaar zijn; poort- en runnerafval moeten tijdens het spuitgietproces herbruikbaar zijn; het bindmiddel moet goed recycleerbaar zijn en mag niet verslechteren tijdens het opnieuw verwarmen; het bindmiddel moet een hoge thermische geleidbaarheid en een lage thermische uitzettingscoëfficiënt hebben om defecten veroorzaakt door thermische spanning te voorkomen.
Het is onwaarschijnlijk dat één enkel bindmiddel aan alle diervoedereigenschappen voldoet; bindmiddelsystemen die bij het spuitgieten worden gebruikt, bevatten doorgaans meerdere componenten, die elk een specifieke functie vervullen. Een bindmiddelsysteem bevat doorgaans een hoofdcomponent, terwijl andere componenten als additieven fungeren om de gewenste voereigenschappen te bereiken.