粉末冶金烧结过程

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1、粉末冶金烧结过程：www.ytnyq.comwww.bjytn18.com燒結製程：成形後之胚體由於內部含有潤滑劑，必須先經脫脂步驟以去除潤滑劑，然後再於高溫燒結使粉末結合在一起，此脫脂及燒結製程所牽涉到的製程參數及在設備上之考量相當多，例如應使用何種氣氛？何種溫度?何種設備?如何控制碳勢?若使用不同之材料時以上之參數又要如何改變?這些均有說明之必要。脫脂：一般之粉末需先添加潤滑劑或黏結劑以利成形，但這些潤滑劑多為有機物，必須在高溫燒結前予以去除。常用之潤滑劑有硬脂竣鋅、硬脂酸鋰及白蠟(ethylenebis-stearamide,EBS，俗稱之Acrawax即此成分)三種

2、。一般之脫脂多在燒結爐之前段進行，溫度在500-600℃之間，所需之時間大約為15-30分鐘。不過有些零件在脫脂時會產生起泡(俗稱爆米花)、爆點、破裂或積碳之現象。A：一般認為起泡及破裂是因工件中之潤滑劑在400。C至500。C間之分解速率過快而造成。B：積碳是因脫脂區之氣氛流速太慢，使得潤滑劑分解時所產生之一氧化碳在試片中停留過久，此CO超過18%時易反應成碳及二氧化碳，使胚體及孔之表面產生積碳之現象，由外觀看常有粗糙、隆起之現象。此積碳反應在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因其中之CO已有15至20%，所以在

3、此氣氛下此積碳現象將更明顯。解決此問題：A：可以讓工件在500。C以下有足夠之時間脫脂，使所有潤滑劑脫除，並快速跳過500。C至600。C之範圍且加大氣氛之流量，以減少積碳、起泡、破裂之現象。B：可在脫脂區單獨使用放熱型氣氛，此乃將天然氣或丙烷與空氣之比例調低，使較接近完全燃燒之比例，燃燒後之氣體含CO較少，產生此氣氛之裝置俗稱快速脫脂設備(rapidburnoff,RBO)。此外，粉末冶金烧结过程：www.ytnyq.comwww.bjytn18.com由於此燃燒為放熱反應，可藉氣體將零件加熱，使胚體之溫度較均勻。放熱型氣氛之露點較高亦有助於將積碳反應成氧化碳。C：可將脫

4、脂區使用之氣氛通過一水箱，使其離開水箱時含有水蒸氣，再將此氣體通入脫脂區，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滑劑，有助於爆點、碳黑之減少。E：加長脫脂區之長度，使胚體有足夠之時間脫脂，並調整爐膛之截面積，使燒結區之截面積較大而脫脂區之截面積較小，如此可使氣氛通過脫脂區時之速度加快而有助於將髒氣氛帶出。燒結氣氛：燒結時所用之氣氛可影響產品之機械性質、外觀、抗腐蝕性、成本等。在粉未冶金製程中相當重要，氣氛之主要功能有下列數項：a)防止外界之空氣進入爐內造成工件之氧化。b)幫助燒除胚體內之潤滑劑和黏結劑。c)將粉末表面之氧化層還原d)

5、控制胚體之含碳量一般較常使用之氣氛有氫氣、氮氫混合氣、裂解氨、吸熱型氣氛、放熱型氣氛及真空等。氣氛之控制：粉末冶金烧结过程：www.ytnyq.comwww.bjytn18.com上述各氣氛多由氣體產生器生產而得，這些方法需注意下列事項以免生產出來之氣氛成分不穩，影響粉末冶金產品之品質。例如產生器內之觸媒是否已老舊，是否有過多之碳黑產生，空氣中水分及溫度之變化，原料如液氨或烷類等所含水氣量以及氣體產生器本身之操作溫度是否不穩定等。在燒結時氣氛中之水分及一氧化碳、二氧化碳皆能對碳鋼中之碳含量產生影響，所以有必要對這些氣體之角色作進一步之說明。水分：在各型氣氛中一般多殘留沼水氣

6、，這些水氣在某一溫度以下將凝結成水珠，此最早凝結之溫度俗稱露點(dewpoint)，圖7-4為水氣含量與露點之對照圖。比對之方法為將中心點與露點之溫度相聯接，而其延長線即可指出相對應之水氣含量。例如水氣含量為1%時其露點為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，必須先除水，常見之方法有三種:(1)冷水沖洗法:在高溫所生成之氣體其含水量相當高，若經過管外之冷水沖洗後其露點可降至該水溫，例如以15。C至30。C之水沖洗時其氣氛之露點即為15。C至30。C，亦即其含水量為1.7至4.1%。(2)冷凍除溼法:以冷凍機使氣氛之溫度降低，則過飽和之水氣將礙結，以此

7、法一般可得到之露點為5。C至15。C之間。(3)化學除溼法:以活性氧化鋁吸收氣氛中之水分，其露點可降至－40。C，若再以分子篩過濾則可降至一60。C。水氣含量之測試方法有多種，常見之兩種如下:露點計(1)熱電型式:如圖所示，拋光材料之下方附著一熱電材料(thermoelectricmaterial)，當通電並調整此熱電材料之溫度時可使拋光材料冷卻，此時，氣氛中之水分可凝結在拋光面上，成為霧狀，此時入射之光線經折射後之強度將不同，此強度可由感光電晶體(phototransistor)測得，這些數據可解讀成氣氛中水分之