Das Entbindern ist ein kritischer Prozess beim Metall-Spritzgießen (MIM) und bei der additiven Fertigung, bei dem Bindemittel von den Grünteilen, den ersten geformten Komponenten vor dem Sintern, entfernt werden. Das Hauptziel des Entbinderns besteht darin, die Teile für den Sinterprozess vorzubereiten, indem sichergestellt wird, dass das Bindermaterial ausreichend entfernt wird, um die Konsolidierung der Metallpartikel zu ermöglichen.
Zusammenfassung des Entbinderungsprozesses:
Der Entbinderungsprozess beginnt in der Regel mit einer Stickstoffspülung, um den Sauerstoffgehalt im Ofen zu senken und damit die Sicherheit zu gewährleisten und Explosionen zu verhindern. Sobald der Ofen die gewünschte Temperatur erreicht hat, wird gasförmige Salpetersäure mit einer kontrollierten Geschwindigkeit zugeführt. Der Stickstoffstrom wird höher gehalten als der Salpetersäurestrom, um explosive Mischungen zu verhindern. In dieser sauren Dampfumgebung wird das Bindemittel chemisch von der Oberfläche der Grünteile entfernt, und zwar von innen nach außen. Die Entbinderungsgeschwindigkeit hängt von der Partikelgröße des Metallpulvers ab und liegt in der Regel zwischen 1 und 4 mm/h. Bei 120 °C geht der Polymerbinder direkt in die Salpetersäure über.
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Ausführliche Erläuterung:
- Stickstoffspülung und Temperaturkontrolle:
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Der Prozess beginnt mit einer Stickstoffspülung, um den Sauerstoffgehalt zu reduzieren, die Sicherheit zu erhöhen und die Oxidation der Teile zu verhindern. Anschließend wird der Ofen auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt, die für die Einleitung der zum Entbindern erforderlichen chemischen Reaktionen entscheidend ist.
- Einleiten von gasförmiger Salpetersäure:
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Sobald die Ofentemperatur stabil ist, wird gasförmige Salpetersäure eingeleitet. Diese Säure spielt eine wichtige Rolle bei der chemischen Reaktion mit dem Bindemittel und erleichtert dessen Entfernung von den Metallteilen. Der kontinuierliche Stickstoffstrom sorgt dafür, dass die Umgebung sicher und für das Entbindern förderlich bleibt.
- Chemische Reaktion und Bindemittelentfernung:
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Die Entfernung des Bindemittels ist das Ergebnis einer chemischen Reaktion, die an der Oberfläche der Teile beginnt und sich allmählich nach innen verlagert. Dieser Prozess wird von der Partikelgröße des Metallpulvers beeinflusst und wirkt sich auf die Entbinderungsgeschwindigkeit aus.
- Übergang des Polymerbinders bei 120 °C:
Bei 120 °C geht das polymere Bindemittel direkt in die Salpetersäure über. Dies ist ein kritischer Punkt im Entbindungsprozess, da sich das Verhalten des Bindemittels und die Entbindungsgeschwindigkeit deutlich verändern.
- Entbinderungsmethoden:Thermisches Entbindern:
- Bei dieser Methode werden die Teile in einer kontrollierten Umgebung erhitzt. Es ist kostengünstig, hat aber eine längere Bearbeitungszeit und führt zu einer geringeren Festigkeit der Teile vor dem Sintern.Entbindern mit überkritischen Fluiden:
- Diese Methode verwendet gasförmige Säuren und bietet eine gute Festigkeit der "braunen Teile", ist jedoch patentiert und hat eine begrenzte Anzahl von Lieferanten und Materialien.Entbindern mit Lösungsmitteln:
Die gängigste Methode, bei der Lösungsmittel wie Aceton, Heptan und Trichlorethylen verwendet werden. Sie liefert gleichmäßige Ergebnisse und eine gute Festigkeit, ist aber weniger umweltfreundlich.Bedeutung der Entbinderung:
