Der Prozess des Entbinderns umfasst die Entfernung von Bindemitteln aus geformten Bauteilen, hauptsächlich im Zusammenhang mit dem Metall-Spritzguss (MIM) und der Pulvermetallurgie. Bindemittel sind während des Formgebungsprozesses von Metallteilen unerlässlich, müssen aber vor dem Sintern entfernt werden, um die Integrität des Endprodukts zu gewährleisten und ein Verstopfen des Ofens zu verhindern. Der Entbinderungsprozess ist von entscheidender Bedeutung, da eine unsachgemäße Ausführung zu Oberflächendefekten wie Blasenbildung oder der Bildung von nicht entfernbaren Poren führen kann.
Entbinderungsmethoden:
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Thermisches Entbindern: Bei dieser Methode werden die Bauteile in einer kontrollierten Umgebung erhitzt, um die organischen Bindemittel zu zersetzen. Der Prozess findet in der Regel bei 150-600°C (300-1110°F) statt und kann mehrere Ofengänge erfordern, um eine vollständige Entfernung des Bindemittels zu gewährleisten. Diese Methode ist zwar kostengünstig, hat aber einen längeren Verarbeitungszyklus und kann zu einer geringeren Festigkeit des Teils vor dem Sintern führen (braune Festigkeit").
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Entbindern mit überkritischen Fluiden (SFC): Bei diesem Verfahren werden überkritische Fluide, häufig in einer gasförmigen sauren Umgebung, zur Entfernung von Bindemitteln eingesetzt. Es bietet eine gute "Braunfestigkeit" und ist umweltfreundlich. Es handelt sich jedoch um ein patentiertes Verfahren mit begrenzten Lieferanten und Materialkompatibilität.
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Lösungsmittel-Entbinderung: Beim Lösemittel-Entbindern, dem am häufigsten verwendeten Verfahren bei MIM, werden Chemikalien wie Aceton, Heptan, Trichlorethylen und Wasser verwendet, um die Bindemittel aufzulösen. Dieses Verfahren liefert gleichbleibende Ergebnisse und eine gute Festigkeit der "braunen Teile", ist aber im Vergleich zu anderen Methoden weniger umweltfreundlich.
Details zum Verfahren:
Das Entbinderungsverfahren beginnt in der Regel mit einer Stickstoffspülung, um den Sauerstoffgehalt im Ofen zu senken und so die Sicherheit und Effizienz zu erhöhen. Sobald die gewünschte Temperatur erreicht ist, werden Mittel wie gasförmige Salpetersäure zugeführt. Der Stickstoffstrom muss größer sein als der der Säure, um explosive Mischungen zu vermeiden. In der sauren Dampfumgebung durchläuft das Bindemittel eine chemische Reaktion, die an der Oberfläche beginnt und sich nach innen fortsetzt. Die Entbinderungsgeschwindigkeit hängt von der Partikelgröße des Metallpulvers ab und liegt im Allgemeinen zwischen 1 und 4 mm/h. Bei etwa 120 °C geht das Polymerbindemittel vom festen Zustand in eine Reaktion mit der Salpetersäure über, was seine Entfernung erleichtert.Bedeutung der Entbinderung:
Das Entbindern ist von entscheidender Bedeutung, da es nicht nur die strukturelle Integrität des Endprodukts gewährleistet, sondern auch die Verunreinigung und Verstopfung des Ofens verhindert, was die Herstellungskosten erhöhen könnte. Durch die Entfernung von Bindemitteln vor dem Sintern beschleunigt der Prozess auch die Gesamtproduktion und ist damit effizienter als das direkte Sintern.
