[发明专利]一种金属粉末注射成型用高循环使用喂料及其制备方法

说明书

一种金属粉末注射成型用高循环使用喂料及其制备方法，其配方比例为：粘结剂总组分：共聚甲醛80‑90wt.％，骨干高聚物2‑10wt.％，热塑性弹性体2‑5wt.％，抗氧剂0.1‑3wt.％，吸收剂0.1‑1wt.％，相容剂0.1‑5wt.％，偶联剂0.1‑5wt.％；所述粘结剂总组分与金属粉末组分的重量百分比为1∶(10‑11)；其制备方法为通过双螺杆挤出机挤出造粒；本发明从粘结剂的角度和设备工艺的角度进行优化，从而提高喂料的循环使用寿命，经测试，本发明制备的高循环使用喂料注塑的制件，表面色泽均匀无黑纹和流痕，同时水口料循环次数高，后期脱脂率较高且能保持在一个稳定水平，对产品外观无不良影响。

技术领域

本发明涉及金属粉末注射成型(MIM)技术领域，尤其是一种金属粉末注射成型用高循环使用喂料及其制备方法。

背景技术

金属粉末注射成型是将塑料注射成形技术引入到粉末冶金领域而形成的一种全新的零部件加工技术。

由于目前此技术在实际的注塑阶段中会产生大量的水口料，而金属粉末注塑成型喂料中以高分子基材为主的粘结剂总组分对于决定水口料的循环寿命有着决定性的影响；目前市场上金属粉末注射成型的喂料在经过较高次数的循环使用后，尤其是对于水口占比比较大的制件，普遍导致喂料后期的使用过程中本身变硬变脆、流动性下降、产品脱脂困难等问题。因此提高喂料的循环使用寿命对于喂料的使用效率和降低材料成本有着巨大的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属粉末注射成型用高循环使用喂料及其制备方法，提高喂料的循环使用寿命，提高喂料的使用效率和降低材料成本。

本发明的工作原理是：通过以下两种方式来制备金属粉末注射成型用高循环寿命的喂料。从粘结剂的角度来讲，通过选取经过特殊的封端处理的聚甲醛树脂来提高粘结剂体系的热稳定性，通过搭配性能更加优良的不同功能的主副抗氧剂和甲醛吸收剂来提高喂料的循环寿命；另一方面，从设备工艺的角度来讲，通过采取塑化更加均匀和物料停留时间更短的双螺杆挤出机，同时通过选取啮合效果更加优异的螺杆组合来提高喂料的混炼效果。

本发明首先提供一种金属粉末注射成型用高循环使用喂料，其配方包括：粘结剂总组分和金属粉末组分，其中，粘结剂总组分按重量百分比算，包括以下各组分：共聚甲醛(POM)80-90wt.％，骨干高聚物2-10wt.％，热塑性弹性体2-5wt.％，抗氧剂0.1-3wt.％，吸收剂0.1-1wt.％，相容剂0.1-5wt.％，偶联剂0.1-5wt.％；所述粘结剂总组分与金属粉末组分的重量百分比为1：(10-11)。

作为本发明的进一步改进，所述金属粉末组分在本专利案例中优选为316L金属粉末，但实际应用过程中本专利设计的粘结剂通用性较大，因此包括但不限于不锈钢铁粉和羰基铁粉。金属粉末的振实密度为4.2-5.0g/cm³，粒径D50＝4-15μm。

作为本发明的进一步改进，所述共聚甲醛在聚合阶段经过封端处理工艺，这样对于提高喂料体系的热稳定性有很好的帮助。所述封端处理工艺包括采用六亚甲基二异氰酸酯(HDI)与共聚甲醛进行反应性挤出，并且六亚甲基二异氰酸酯的添加量在共聚甲醛的0.5％-1.0wt.％，采用此技术方案，测试共聚甲醛的热重分析表明POM的分解温度有明显提高，同时测试POM熔体流动指数表明HDI没有使得POM分子链产生支化甚至交联，这对于喂料的流动性的又有了较好的保证。

作为本发明的进一步改进，所述骨干高聚物为聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺等骨干高聚物中的至少一种。对于此类粘结剂的要求比共聚甲醛更高的热分解温度，以利于此后在脱脂中使制件有更好的保型性。因此，进一步可以优选为聚乙烯和聚酰胺。

作为本发明的进一步改进，所述热塑性弹性体为TPR、TPU、TPE、SBS以及聚氨酯大类中的至少一种。进一步优选的可以选用TPU和TPE，此类材料要求和骨干高聚物有很好的相容性，同时对于提高材料的流动性和相容性有一定的帮助。