脫脂溫度對硬質合金溶劑脫脂的影響

溶劑脫脂廣泛應用於硬質合金注射成型脫脂過程。溶劑脫脂的各項工藝參數均會對脫脂過程和製品品質起著重要影響,這其中脫脂溫度影響尤為明顯。溫度不僅影響脫脂率,更對鼓泡、開裂等缺陷影響明顯。
 
1.脫脂溫度對脫脂率的影響趨勢
溶劑脫脂包含下面幾個基本步驟:首先是溶劑分子擴散進入硬質合金注射成形坯,然後粘結劑溶解于溶劑中形成粘結劑溶劑溶體,粘結劑分子在成形坯內通過粘結劑溶劑溶體擴散至成形坯表面,最後是擴散至成形坯表面的粘結劑分子脫離成形坯進入溶劑溶體中。由下圖可見,相同的脫脂時間內,隨脫脂溫度升高,脫脂率增加。
 
脫脂溫度對脫脂率的影響圖片
 
2.脫脂溫度的影響機理
在脫脂開始階,擴散過程是整個脫脂過程的控制環節隨著孔隙通道打開,脫脂速度加快。溫度是影響擴散反應速率的主要因素。溫度越高,分子運動越劇烈,低分子組元向高分子組元有機物中的擴散和溶解加快,更有利於高分子聚合物的鏈結構鬆散而使得高分子聚合物在溶劑中的溶解增加,因而注射坯的脫脂量增加。隨溫度進一步升高到50 ℃時,擴散、溶解、溶脹反應加劇。溶解增加和體積膨脹導致溶脹開裂,溫度升高,溶解速度加快,溶脹引起的開裂和鼓泡更為嚴重。但實驗結果表明:脫脂溫度超過50℃時,粘結劑所對應的注射坯樣在內即有部分樣品發生鼓泡,超過60℃時,坯體內會出現嚴重的鼓泡、開裂現象。這是因為在早期脫脂階段,主要是低分子溶劑組元向高分子PW、EVA 、HDPE 等有機物中擴散,引起高分子組元軟化和高分子鏈結構變鬆散,體積產生膨脹(即為溶脹),在溶脹之後,即為粘結劑的溶解階段,隨溶解增加和體積膨脹的發生,從而導致溶脹開裂。溫度升高,溶解速度加快,溶脹引起的開裂更為嚴重。在脫脂的後期階段,溶液與坯體中粘結劑濃度差減小,體系進入溶解控制階段,濃度差成為影響反應速率的主要因素。此時,由於低溫脫脂粘結劑脫除率低,溶液與坯體中濃度差相對較大,導致低溫脫脂速率反而比高溫脫脂速率大。
 
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