粉末冶金燒結(jié)過(guò)程

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1、粉末冶金燒結(jié)過(guò)程：www.ytnyq.comwww.bjytn18.com燒結(jié)製程：成形後之胚體由於內(nèi)部含有潤(rùn)滑劑，必須先經(jīng)脫脂步驟以去除潤(rùn)滑劑，然後再於高溫?zé)Y(jié)使粉末結(jié)合在一起，此脫脂及燒結(jié)製程所牽涉到的製程參數(shù)及在設(shè)備上之考量相當(dāng)多，例如應(yīng)使用何種氣氛？何種溫度?何種設(shè)備?如何控制碳勢(shì)?若使用不同之材料時(shí)以上之參數(shù)又要如何改變?這些均有說(shuō)明之必要。脫脂：一般之粉末需先添加潤(rùn)滑劑或黏結(jié)劑以利成形，但這些潤(rùn)滑劑多為有機(jī)物，必須在高溫?zé)Y(jié)前予以去除。常用之潤(rùn)滑劑有硬脂竣鋅、硬脂酸鋰及白蠟(ethylenebis-stearamide,EBS，俗稱(chēng)之Acraw

2、ax即此成分)三種。一般之脫脂多在燒結(jié)爐之前段進(jìn)行，溫度在500-600℃之間，所需之時(shí)間大約為15-30分鐘。不過(guò)有些零件在脫脂時(shí)會(huì)產(chǎn)生起泡(俗稱(chēng)爆米花)、爆點(diǎn)、破裂或積碳之現(xiàn)象。A：一般認(rèn)為起泡及破裂是因工件中之潤(rùn)滑劑在400。C至500。C間之分解速率過(guò)快而造成。B：積碳是因脫脂區(qū)之氣氛流速太慢，使得潤(rùn)滑劑分解時(shí)所產(chǎn)生之一氧化碳在試片中停留過(guò)久，此CO超過(guò)18%時(shí)易反應(yīng)成碳及二氧化碳，使胚體及孔之表面產(chǎn)生積碳之現(xiàn)象，由外觀看常有粗糙、隆起之現(xiàn)象。此積碳反應(yīng)在500℃至600℃之間最明顯，加上工件中之鐵、鈷、鎳、鋅有催化作用，而使用之氣氛為受熱型氣氛時(shí)

3、因其中之CO已有15至20%，所以在此氣氛下此積碳現(xiàn)象將更明顯。解決此問(wèn)題：A：可以讓工件在500。C以下有足夠之時(shí)間脫脂，使所有潤(rùn)滑劑脫除，並快速跳過(guò)500。C至600。C之範(fàn)圍且加大氣氛之流量，以減少積碳、起泡、破裂之現(xiàn)象。B：可在脫脂區(qū)單獨(dú)使用放熱型氣氛，此乃將天然氣或丙烷與空氣之比例調(diào)低，使較接近完全燃燒之比例，燃燒後之氣體含CO較少，產(chǎn)生此氣氛之裝置俗稱(chēng)快速脫脂設(shè)備(rapidburnoff,RBO)。此外，粉末冶金燒結(jié)過(guò)程：www.ytnyq.comwww.bjytn18.com由於此燃燒為放熱反應(yīng)，可藉氣體將零件加熱，使胚體之溫度較均勻。放熱

4、型氣氛之露點(diǎn)較高亦有助於將積碳反應(yīng)成氧化碳。C：可將脫脂區(qū)使用之氣氛通過(guò)一水箱，使其離開(kāi)水箱時(shí)含有水蒸氣，再將此氣體通入脫脂區(qū)，亦可減少碳黑。D：在胚體中減少鎳之含量或添加硫或硫化錳，並改用硬脂酸鋅以外之目潤(rùn)滑劑，有助於爆點(diǎn)、碳黑之減少。E：加長(zhǎng)脫脂區(qū)之長(zhǎng)度，使胚體有足夠之時(shí)間脫脂，並調(diào)整爐膛之截面積，使燒結(jié)區(qū)之截面積較大而脫脂區(qū)之截面積較小，如此可使氣氛通過(guò)脫脂區(qū)時(shí)之速度加快而有助於將髒氣氛帶出。燒結(jié)氣氛：燒結(jié)時(shí)所用之氣氛可影響產(chǎn)品之機(jī)械性質(zhì)、外觀、抗腐蝕性、成本等。在粉未冶金製程中相當(dāng)重要，氣氛之主要功能有下列數(shù)項(xiàng)：a)防止外界之空氣進(jìn)入爐內(nèi)造成工件之

5、氧化。b)幫助燒除胚體內(nèi)之潤(rùn)滑劑和黏結(jié)劑。c)將粉末表面之氧化層還原d)控制胚體之含碳量一般較常使用之氣氛有氫氣、氮?dú)浠旌蠚狻⒘呀獍?、吸熱型氣氛、放熱型氣氛及真空等。氣氛之控制：粉末冶金燒結(jié)過(guò)程：www.ytnyq.comwww.bjytn18.com上述各氣氛多由氣體產(chǎn)生器生產(chǎn)而得，這些方法需注意下列事項(xiàng)以免生產(chǎn)出來(lái)之氣氛成分不穩(wěn)，影響粉末冶金產(chǎn)品之品質(zhì)。例如產(chǎn)生器內(nèi)之觸媒是否已老舊，是否有過(guò)多之碳黑產(chǎn)生，空氣中水分及溫度之變化，原料如液氨或烷類(lèi)等所含水氣量以及氣體產(chǎn)生器本身之操作溫度是否不穩(wěn)定等。在燒結(jié)時(shí)氣氛中之水分及一氧化碳、二氧化碳皆能對(duì)碳鋼中之碳

6、含量產(chǎn)生影響，所以有必要對(duì)這些氣體之角色作進(jìn)一步之說(shuō)明。水分：在各型氣氛中一般多殘留沼水氣，這些水氣在某一溫度以下將凝結(jié)成水珠，此最早凝結(jié)之溫度俗稱(chēng)露點(diǎn)(dewpoint)，圖7-4為水氣含量與露點(diǎn)之對(duì)照?qǐng)D。比對(duì)之方法為將中心點(diǎn)與露點(diǎn)之溫度相聯(lián)接，而其延長(zhǎng)線即可指出相對(duì)應(yīng)之水氣含量。例如水氣含量為1%時(shí)其露點(diǎn)為7。C。各種氣氛中其水氣含量一般均太高，不適宜於直接用於燒結(jié)，必須先除水，常見(jiàn)之方法有三種:(1)冷水沖洗法:在高溫所生成之氣體其含水量相當(dāng)高，若經(jīng)過(guò)管外之冷水沖洗後其露點(diǎn)可降至該水溫，例如以15。C至30。C之水沖洗時(shí)其氣氛之露點(diǎn)即為15。C至30

7、。C，亦即其含水量為1.7至4.1%。(2)冷凍除溼法:以冷凍機(jī)使氣氛之溫度降低，則過(guò)飽和之水氣將礙結(jié)，以此法一般可得到之露點(diǎn)為5。C至15。C之間。(3)化學(xué)除溼法:以活性氧化鋁吸收氣氛中之水分，其露點(diǎn)可降至－40。C，若再以分子篩過(guò)濾則可降至一60。C。水氣含量之測(cè)試方法有多種，常見(jiàn)之兩種如下:露點(diǎn)計(jì)(1)熱電型式:如圖所示，拋光材料之下方附著一熱電材料(thermoelectricmaterial)，當(dāng)通電並調(diào)整此熱電材料之溫度時(shí)可使拋光材料冷卻，此時(shí)，氣氛中之水分可凝結(jié)在拋光面上，成為霧狀，此時(shí)入射之光線經(jīng)折射後之強(qiáng)度將不同，此強(qiáng)度可由感光電晶體(

8、phototransistor)測(cè)得，這些數(shù)據(jù)可解讀成氣氛中水分之