以金屬粉體射出成型技術製造316L不銹鋼元件之研究

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Title:	以金屬粉體射出成型技術製造316L不銹鋼元件之研究
Authors:	郭芳仁鄭文達
Contributors:	機械工程系
Keywords:	粉末冶金金屬粉體射出成形 MIM 孔隙率
Date:	2010
Issue Date:	2013-07-22 14:04:55 (UTC+8)
Publisher:	台中;國立勤益科技大學
Abstract:	本論文進行製造316L不銹鋼元件之研究，研究方法採用金屬粉體射出成型技術製造樣品初坯，以溶劑脫酯和高溫爐脫除黏結劑，已脫酯的白坯置於真空爐，在控制升溫速率、多段升溫及爐內真空度的關鍵參數下，燒結成最高孔隙度，最佳強度的金屬元件。粉末冶金技術多數研究燒結緻密金屬的方法，將元件密度提到最高，機械性質燒到最強，而多孔隙金屬則是試燒結技術的另一個方向，將元件燒結成具有孔隙率最高、密度最低，使元件具最高的透氣度為目的。多孔隙元件用於過濾、分離、催化、熱交換和氣體分佈等工業用途，廣泛使用於化工、機械、冶金、醫藥和食品等製程，是粉末冶金技術的特殊應用，有極大潛力。本研究對於影響多孔隙材料孔隙度的因素做了細密的考察。使用316L不鏽鋼金屬粉體原料，粉體細微性介於0~20µm。選擇石蠟混合高分子可塑性材料做為黏結劑混煉造粒，採用精密鋼模製作一厚度2mm圓柱杯型模具，以金屬粉體射出成型機熔融金屬粉體顆粒，射出成型使樣品初坯定型。成型後的初坯須經過溶劑脫酯脫除黏結劑之石蠟成份，再經高溫爐脫除高分子成份，最後以多段升溫速率、燒結製成多孔隙透氣金屬材料。實驗結果顯示:脫酯過程及燒結過程的溫度控制及升溫速率直接影響孔隙率和孔隙尺寸；而孔隙率、孔隙度是透氣金屬的關鍵功能，因此將作一系統實驗，分別改變射出成型壓力、燒結溫度等參數，製作由低溫至高溫燒結過程從多孔隙到緻密的元件。製成的樣品以SEM觀察表面孔隙變化、以比重計量測密度及孔隙率變化、以TGA測試熱脫酯過程樣品重量變化，以拉伸試驗機測試元件力學性質，獲得可控制密度、拉伸強度、硬度及孔隙率、孔隙度的最佳參數。根據多組不同參數試驗的結果，綜合考慮產品的孔隙度、強度、密度等因素，本研究確定最佳生產參數為射出成型壓力1000kg/cm^2，熱脫酯溫度800℃，若要製造抗拉強度、應變、硬度佳的元件燒結溫度在1250℃，要製造孔隙率最佳的燒結溫度850℃;要兼顧兩種性質，同時有多孔隙率和抗拉強度、延展性及硬度的燒結溫度是1250℃。在這參數下製得的316L不鏽鋼多孔隙材料孔隙率維持在10%以上，抗拉伸強度可達緻密材料的70%以上。
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