DE4438138A1

DE4438138A1 - Hochleistungsbindemittel zur Herstellung eines Präzisionsmetallteils durch Pulver-Spritzgußverfahren

Info

Publication number: DE4438138A1
Application number: DE4438138A
Authority: DE
Inventors: Wen-Hsin Chen; Ming-Jhy Jiang; Chao-Shiun Lin; Kuo-Yao Weng; Ming-Shyong Lai; Jiann-Tsair Jeng
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-10-25
Publication date: 1996-07-18
Anticipated expiration: 2014-10-26
Also published as: GB9420665D0; GB2294050A; US5421853A; DE4438138C2; GB2294050B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bindemittel für die Herstellung von Metallteilen durch ein Metallpulver-Spritz gußverfahren. Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwen dung dieses Bindemittels.

Das Pulver-Spritzgußverfahren stellt eine neue Technologie für die Herstellung von Metallteilen dar. Einer der haupt sächlichen Vorteile des Pulver-Spritzgußverfahrens besteht darin, daß es einen schnellen und relativ einfachen Weg zur Herstellung von kleinen, sehr präzisen dreidimensionalen Teilen mit relativ komplizierten äußeren Merkmalen bereit stellt. Das Pulver-Spritzgußverfahren umfaßt typischerweise die Schritte: Erstens Mischen eines Metallpulvers mit einem mehrkomponentigen Bindemittel und anschließendes Formen eines Grünlings aus der Metallpulver/Bindemittel-Mischung durch ein Spritzgußverfahren. Der Grünling wird dann Schritten zur Entfernung des Bindemittels (durch Brennen) und zum Sintern unterzogen, bis der Sinterkörper seine dauerhafte bestimmte Form eingenommen hat. Die Verwendung einer Anzahl von Komponenten in Bindemitteln erlaubt das Ver schwinden der verschiedenen Komponenten in verschiedenen Stu fen, so daß eine Deformation oder der Zusammenbruch des Grünlings beim Schritt zur Entfernung des Bindemittels ver mieden und somit die Maßhaltigkeit des gesinterten Endproduktes gesichert wird.

Das am häufigsten verwendete Bindemittel für das Metall pulver-Spritzgußverfahren enthält typischerweise zwei oder mehrere Polymerkomponenten und eine angemessene Menge an Öl oder Wachs. Dem Bindemittel werden gewöhnlich Fettsäuren als oberflächenaktives Mittel bzw. Tensid und/oder Weich macher zugesetzt. Das Bindemittel vermischt sich dann mit dem Metallpulver, wodurch eine Zusammensetzung zum Spritz gießen hergestellt wird. Die Polymerkomponenten des Binde mittels umfassen typischerweise nichtkristalline Polymere, wie Polystyrol, und kristalline Polymere, wie Polypropylen. Wegen der unterschiedlichen Eigenschaften der verschiedenen Polymerkomponenten im Bindemittel wird die Kompatibilität oftmals zum Problem. Die Inkompatibilität zwischen diesen Polymerkomponenten kann zur Ungleichartigkeit im Binde mittel führen und beeinflußt die Maßhaltigkeit als auch die genaue Form der Sinterteile nachteilig und erschwert somit die genaue Regelung der Endabmessung und Form der Endpro dukte.

US-Patent Nr. 4 158 688 beschreibt ein entweichendes Bindemittel zum Formen von partikelförmigen Feststoffen, einschließlich Pulvern von mit Lithium modifiziertem β-Alu miniumoxid, zu Sinterprodukten. Das in diesem Patent 4 158 688 beschriebene Bindemittel umfaßt ein Block copolymer und einen Weichmacher. Das Blockcopolymer wird durch die folgende Formel dargestellt: X-[B(AB) A], worin "A" ein lineares oder verzweigtes Polymer ist, das bei Raumtemperatur glasartig oder kristallin ist, "B" ein Poly mer ist, das sich bei der Verarbeitungstemperatur wie ein Elastomer verhält, " " 0 oder eine positive ganze Zahl ist, " " eine positive ganze Zahl von mehr als 2 ist, und "X" entweder "A" oder "B" ist. Der Weichmacher kann ein Öl, ein Wachs oder eine Mischung davon sein. Dieses Patent befaßt sich nicht mit dem Kompatibilitätsproblem, wenn eine Anzahl polymerer Bindemittelkomponenten verwendet wird.

US-Patent Nr. 4 283 360 beschreibt ein Verfahren zur Her stellung einer geformten Metallkeramik, bei dem ein in einem Lösungsmittel lösliches Harz und ein in einem Lö sungsmittel unlösliches Harz, ein Keramik- oder Metall pulver und ein Weichmacher gemischt und geformt werden. Das geformte Produkt wird mit einem organischen Lösungsmittel behandelt, um das im Lösungsmittel lösliche Harz aufzu lösen. Das behandelte Produkt wird anschließend gebrannt, wodurch ein geformtes Keramik- oder Metallprodukt erhalten wird. Das Patent 4 283 360 befaßt sich wiederum nicht mit einem möglichen Inkompatibilitätsproblem zwischen dem im Lösungsmittel löslichen und dem im Lösungsmittel unlös lichen Harz. Durch diese Inkompatibilität kann die Maßhal tigkeit des Sinterproduktes trotzdem nachteilig beeinflußt werden.

Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Bindemittel zur Verwendung beim Pulver- Spritzguß von Metallteilen bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Bindemittels, das ein erstes Polymer mit einem relativ geringen Löslichkeitswert, ein zweites Polymer mit einem relativ hohen Löslichkeitswert und ein Blockcopolymer um faßt, das Blöcke von Monomeren, die das erste und das zwei te Polymer bilden, oder von Monomeren enthält, die entspre chend ähnliche Strukturen aufweisen. Das Blockcopolymer dient als Hilfsmittel zur Lösungsvermittlung, es bewirkt, daß das erste und das zweite Polymer miteinander mischbar sind, wodurch eine homogene flüssige Mischung gebildet wird, die ein hohes Fließvermögen zeigt.

Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Metallpulver-Spritzmasse für die Herstellung von Metall teilen durch das Metallpulver-Spritzverfahren bereitzu stellen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereit stellung eines Verfahrens zur Herstellung von Metallteilen durch das Metallpulver-Spritzgußverfahren.

Nach der vorliegenden Erfindung wird das verbesserte Binde mittel mit Metallpulvern gemischt, um sehr präzise Metall teile herzustellen, wobei die Mischung aus Bindemittel und Metallpulvern durch ein Pulver-Spritzgußverfahren zu einem Grünling geformt und dieser Grünling anschließend vom Bindemittel getrennt und gesintert wird, wodurch die sehr präzisen Metallteile erhalten werden. Das erfindungsgemäße Bindemittel zeigt eine hervorragende Kompatibilität und ist sehr homogen gleichmäßig im Grünling verteilt, dadurch kann der Grünling sowohl vor als auch während des anschließenden Sinterschrittes eine hervorragende physikalische Integrität und Maßhaltigkeit zeigen, wodurch die erforderliche Ge nauigkeit der Endprodukte gesichert wird.

Diese und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale dieser Erfindung werden anhand der Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher, welche zeigen

Fig. 1 eine graphische Darstellung der thermischen Ana lyse durch DSC (Kalorimetrie mit Differential abtastung) des im Beispiel 3 hergestellten Binde mittels;

Fig. 2A bis 2D graphische Darstellungen der thermischen Analysen durch DSC von Polypropylen, Polystyrol, einem Ethylen/Styrol-Blockcopolymer und Paraffin wachs, die im Beispiel 3 zur Herstellung des Bin demittels verwendet wurden;

Fig. 3 das Verhältnis zwischen dem Schmelzindex und der Scherbeanspruchung bei verschiedenen Temperatu ren, die für das im Beispiel 3 hergestellte Bin demittel gemessen wurden;

Fig. 4 eine schematische Darstellung, die eine Versuchs probe eines Grünlings zeigt, der auf der Ober seite von zwei Halterungen hängt, damit seine De formationsneigung gemessen wird, wobei a=7 mm, b=3 mm, c=5 mm, d= , e= , f=50 mm und g=h=i=2 mm sind;

Fig. 5 verschiedene Abschnitte eines Metallpulver-Sin terproduktes, das in Tabelle 4 beschrieben ist, um die Maßhaltigkeit des Sinterproduktes zu zei gen, das mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel hergestellt wurde.

Die Erfindung betrifft ein Bindemittel, welches umfaßt: (1) ein erstes Polymer mit einem relativ geringen Löslichkeits wert, (2) ein zweites Polymer mit einem relativ hohen Lös lichkeitswert und (3) ein Blockcopolymer, das Blöcke von den sich wiederholenden Einheiten des ersten und des zwei ten Polymers oder von Monomeren mit entsprechend ähnlichen Strukturen enthält. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Bindemittel, welches umfaßt (1) ein erstes Polymer mit einer relativ hohen Kristallinität und einem geringen Löslichkeitswert, (2) ein zweites Polymer mit einer relativ geringen Kristallinität und einem hohen Lös lichkeitswert und (3) ein Blockcopolymer, das Blöcke von den sich wiederholenden Einheiten des ersten und des zweiten Polymers oder von Monomeren mit entsprechend ähn lichen Strukturen enthält.

Die Definition des Löslichkeitswertes findet sich in vielen Polymer-Lehrbüchern, z. B. Polymer Chemistry, 2. Ausgabe, von Raymond B. Seymour und Charles E. Carraher, Jr., Marcel Dekker, Inc. (1988).

Es ist bevorzugt, daß das erste Polymer dieser Erfin dung ein Polyolefin ist. Noch bevorzugter ist das erste Polymer ein Polymer eines C₁-₈-α-Olefins, und besonders bevorzugt ist das erste Polymer Polyethylen oder insbe sondere Polypropylen.

Das zweite Polymer ist bei dieser Erfindung ein Polymer mit einer im Vergleich mit dem ersten Polymer geringeren Kri stallinität und einem höheren Löslichkeitswert. Es ist be vorzugt, daß das zweite Polymer ein Polyester oder ein Polymer einer vinylaromatischen Verbindung ist. Noch bevor zugter ist das zweite Polymer Poly(methylmethacrylat) oder insbesondere Polystyrol.

Nach der vorliegenden Erfindung enthält das Blockcopolymer im allgemeinen Blöcke der sich wiederholenden Einheiten des ersten und des zweiten Polymers. Das Copolymer, das Blöcke von Monomeren enthält, deren Strukturen den sich wiederho lenden Einheiten des ersten und zweiten Polymers ähnlich sind, z. B. ein Isopren/Styrol-Blockcopolymer, ist bei die ser Erfindung ebenfalls als Blockcopolymer vorteilhaft. Das Blockcopolymer zeigt bei erhöhten Temperaturen eine thermoplastische Eigenschaft. Nach dem Abkühlen besitzt es hervorragende Hafteigenschaften. Beim erfindungsgemäßen Bindemittel dient das Blockcopolymer als Hilfsmittel zur Lösungsvermittlung, es bewirkt, daß das erste und das zwei te Polymer miteinander mischbar sind, wodurch eine homogene flüssige Mischung gebildet wird.

Das erfindungsgemäße Bindemittel zeigt einen Schmelzindex (MI) bei der Versuchstemperatur von 200°C unter einer Last von 6,2 kg im Bereich von 0 bis 100 g/10 min. Die Gleich mäßigkeit und Homogenität des Bindemittels kann geprüft werden, wenn eine dünne Schicht des Bindemittels auf eine Glasplatte gesprüht und die Gleichmäßigkeit und Homogenität der Überzugsschicht visuell geprüft werden.

Die bevorzugten Kombinationen des ersten Polymers/zweiten Polymers/Copolymers für das erfindungsgemäße Bindemittel umfassen Polypropylen/Polystyrol/ein Styrol-Ethylen-Copoly mer oder Styrol-Propylen-Copolymer, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Andere Beispiele für die Kombinationen aus erstem/zweitem Polymer sind, Polyethylen/Polystyrol, Poly propylen/Poly(methylmethacrylat), Polyethylen/Poly(methyl methacrylat) u. dgl., sind jedoch nicht darauf begrenzt.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung dieses Bindemittels. Die Erfindung betrifft außerdem eine Metallpulver-Spritzmasse, die dieses Bindemittel umfaßt, und ein Verfahren zur Herstellung von Metallteilen unter Verwendung dieses Bindemittels.

Deshalb betrifft die vorliegende Erfindung eine Metallpul ver-Spritzmasse, die das erfindungsgemäße Bindemittel und ein Dispersionsmittel und ein Metallpulver umfaßt. Es ist bevorzugt, daß das Dispersionsmittel für die Metallpulver- Spritzmasse ein Öl, ein Wachs oder eine Mischung davon um faßt. Es ist außerdem bevorzugt, daß das Metallpulver ein Carbonyleisenpulver, ein Pulver von rostfreiem Stahl oder eine Mischung davon umfaßt.

Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung von Metallteilen durch ein Metallpulver spritzgußverfahren. Zur Herstellung von Metallteilen werden ein erstes Polymer, ein zweites Polymer und ein Blockco polymer gemischt, wodurch eine weiße gelierende (gellish) Mischung erhalten wird. Diese gelierende Mischung wird an schließend gleichmäßig im Weichmacher dispergiert, wodurch das Spritzguß-Bindemittel hergestellt wird. Das so herge stellte Spritzguß-Bindemittel wird anschließend mit einem Metallpulver gemischt, wodurch eine Spritzgußmasse gebildet wird, die anschließend durch Spritzguß verarbeitet wird, wodurch der Grünling erhalten wird. Dieser Grünling wird gesintert, wodurch die fertigen Metallteile mit der bestimmten Form und Abmessung gebildet werden. Da das Blockcopolymer bei dieser Erfindung bei erhöhten Tempera turen eine thermoplastische Eigenschaft zeigt und nach dem Abkühlen hervorragende Hafteigenschaften besitzt, liefert es die erforderlichen Eigenschaften, damit der durch Spritzguß hergestellte, aus der Metallpulver-Bindemittel-Mischung hergestellte Grünling die erforderliche Maßhaltig keit und Festigkeit beibehält.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der folgenden Bei spiele ausführlicher beschrieben, die die bevorzugte Aus führungsform dieser Erfindung zeigen.

Beispiele Beispiel 1

Polypropylen, Polystyrol und ein Blockcopolymer aus Ethylen und Styrol wurden in den verschiedenen in Tabelle 1 gezeig ten Verhältnissen gemischt, wodurch 15 homogene Mischungen erhalten wurden (die Mischung 15 enthielt nur das Copolymer). Diese Mischungen wurden 40 Minuten bei 175°C gemischt. Die in Tabelle 1 gezeigten Einheiten der Kompo nenten sind Gramm. Die Schmelzindizes (MI) von Polypro pylen, Polystyrol und dem Ethylen/Styrol-Blockcopolymer sind: 35 g/10 min, 22 g/10 min bzw. 12 g/10 min bei Bedin gungen des Versuchs mit 180°C und 6,2 kg. Die Versuchser gebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Es wurde beob achtet, daß die Mischungen ohne das Ethylen/Styrol-Block copolymer heterogen und opaque waren. Die Lichtdurchlässig keit der Mischung nahm im allgemeinen zu, wenn die Menge des Ethylen/Styrol-Blockcopolymers stieg.

Tabelle 1

Beispiel 2

Die im Beispiel 1 hergestellten Mischungen 2-15 wurden im Dispersionsmittel Paraffinwachs dispergiert, wodurch die entsprechenden Bindemittel 2-15 erhalten wurden.

Beispiel 3

Es wurde ein Bindemittel hergestellt und geprüft, das Poly propylen, Polystyrol, Paraffinwachs und ein Ethylen/Styrol- Blockcopolymer im Gewichtsverhältnis 6/6/6/1 enthielt. Der Schmelzindex, der bei 3,8 kg/155°C gemessen wurde, betrug 220 g/10 min. Die anderen Versuchsergebnisse sind in Ta belle 2 zusammengefaßt. Die thermische Analyse durch DSC des Bindemittels ist in Fig. 1 gezeigt. Die thermische Ana lyse durch DSC der dieses bildenden Komponenten, d. h. Poly propylen, Polystyrol, Ethylen/Styrol-Blockcopolymer und Paraffinwachs, sind in den Fig. 2(A) bis 2(D) gezeigt. Fig. 3 zeigt das Verhältnis zwischen dem Schmelzindex und der Scherbeanspruchung bei unterschiedlichen Temperaturen. Ta belle 2 zeigt das Verhältnis zwischen dem gemessenen Schmelzindex und den Versuchsbedingungen, die die Versuchs temperatur (in °C) und die Versuchslast (in kg) umfassen.

Tabelle 2

Beispiel 4

Es wurde eine Metallpulver-Spritzmasse hergestellt, indem Carbonyleisenpulver, (CIP) bei 190°C 50 Minuten lang mit 10 Gew.-% des im Beispiel 3 hergestellten Bindemittels ge mischt wurden. Die entstandene Spritzmasse zeigte ein hohes Fließvermögen. Ihr Schmelzindex wurde bei 6,2 kg/160°C mit 10 g/10 min gemessen.

Beispiel 5

Es wurde ein Bindemittel hergestellt und geprüft, das Poly propylen, Poly(methylmethacrylat), Paraffinwachs und ein Ethylen/Styrol-Blockcopolymer im Gewichtsverhältnis 6/6/6/1 enthielt. Der bei 3,8 kg/155°C gemessene Schmelzindex be trug 660 g/10 min.

Beispiel 6

Es wurde eine Metallpulver-Spritzmasse hergestellt, indem Carbonyleisenpulver bei 190°C 50 Minuten lang mit 10 Gew.-% des im Beispiel 5 hergestellten Bindemittels gemischt wur de. Die entstandene Spritzmasse zeigte ebenfalls ein hohes Fließvermögen. Ihr Schmelzindex wurde bei 6,2 kg/160°C mit 178 g/10 min gemessen.

Beispiel 7

Es wurde ein Bindemittel hergestellt und geprüft, das Poly propylen, Polystyrol, Paraffinwachs und ein Ethylen/Styrol- Blockcopolymer im Gewichtsverhältnis 6/6/6/1 enthielt. Der Schmelzindex für Polyethylen wurde bei 0,325 kg/125°C mit 46 g/10 min gemessen. Der für das Bindemittel gemessene Schmelzindex betrug bei 3,8 kg/155°C 175 g/10 min.

Beispiel 8

Es wurde eine Metallpulver-Spritzmasse hergestellt, indem Carbonyleisenpulver bei 190°C 50 Minuten lang mit 10 Gew.-% des im Beispiel 7 hergestellten Bindemittels gemischt wurde. Die entstandene Spritzmasse zeigte ebenfalls ein hohes Fließvermögen. Ihr Schmelzindex bei 6,2 kg/160°C wurde mit 190 g/10 min gemessen.

Beispiel 9

Es wurde ein Bindemittel hergestellt und geprüft, das Poly propylen, Poly(methylmethacrylat), Paraffinwachs und ein Ethylen/Styrol-Blockcopolymer im Gewichtsverhältnis 6/6/6/1 enthielt. Der Schmelzindex für Polyethylen wurde bei 0,325 kg/125°C mit 46 g/10 min gemessen. Der Schmelzindex des Bindemittels wurde bei 3,8 kg/100°C mit 112 g/10 min gemessen.

Beispiel 10

Es wurde eine Metallpulver-Spritzmasse hergestellt, indem Carbonyleisenpulver bei 190°C 50 Minuten lang mit 10 Gew.-% des im Beispiel 9 hergestellten Bindemittels gemischt wur de. Die entstandene Spritzmasse zeigte ebenfalls ein hohes Fließvermögen. Ihr Schmelzindex wurde bei 6,2 kg/160°C mit 27 g/10 min gemessen.

Beispiel 11

Nach einem Verfahren, das dem im Beispiel 3 beschriebenen ähnlich ist, wurden verschiedene Bindemittel hergestellt, außer daß das im Beispiel 3 verwendete Dispersionsmittel Paraffinwachs durch eines der in Tabelle 3 aufgeführten Dispersionsmittel ersetzt wurde. Die entsprechenden Metall pulver-Spritzmassen wurden hergestellt, indem Carbonyl eisenpulver bei 190°C 50 Minuten lang mit 10 Gew.-% der so hergestellten Bindemittel gemischt wurde. Die Schmelz indizes dieser Metallpulver-Spritzmassen wurden gemessen und sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.

Tabelle 3

Dispersionsmittel:
1: Sojabohnenöl; 2: gehärtetes Sojaboh nenöl; 3: Olivenöl; 4: Erdnußöl; 5: Se samöl; 6: Leinöl; 7: Maisöl; 8: Schwei nefett; 9: Butter; 10: Schmieröl (I); 11: Schmieröl (II); 12: Vakuumpumpenöl (I); 13: Vakuumpumpenöl (II); 14: Natur kautschuk-Schmiermittel; 15: Rückführöl R68; 16: Sonnenblumenöl; 17: Paraffin wachs; 18: Erdharz bzw. -wachs; 19: Car naubawachs; 20: Mikrokristallines Wachs.
* fest

Beispiel 12

Aus der im Beispiel 4 hergestellten Metallpulver-Spritz masse wurde der in Fig. 4 gezeigte Grünling als Metallprobe mit einem Spritzgußverfahren hergestellt. Die Biegefestig keit der Versuchsprobe wurde mit 4,0 kg/min² gemessen.

Beispiel 13

Die im Beispiel 12 hergestellte Metallversuchsprobe wurde auf die Oberseite von zwei Halterungen gelegt und sechs Stunden in n-Heptan getaucht, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Bei dieser Metallversuchsprobe wurde keine Durchbiegung beob achtet.

Beispiel 14

Es wurde eine Metallpulver-Spritzmasse hergestellt, indem Pulver von rostfreiem Stahl 304L mit einem durchschnittli chen Partikeldurchmesser von 9,8 µm bei 180°C 50 Minuten lang mit 10 Gew.-% des im Beispiel 3 hergestellten Binde mittels gemischt wurden. Die entstandene Spritzmasse zeigte ein hohes Fließvermögen. Ihr Schmelzindex wurde bei 6,2 kg/170°C mit 300 g/10 min gemessen. Aus dieser Metallpul ver-Spritzmasse wurde mit einem Spritzgußverfahren eine dem Beispiel 12 ähnliche Metallprobe hergestellt. Die Biege bruchfestigkeit (TRS) der Versuchsprobe wurde mit 3,0 kg/min² gemessen. Die Metallversuchsprobe wurde auf die Oberseite von zwei Halterungen gelegt und sechs Stunden wie im Beispiel 13 in n-Heptan getaucht. Bei dieser Metallver suchsprobe wurde keine Durchbiegung beobachtet.

Beispiel 15

Es wurde eine Metallpulver-Spritzmasse hergestellt, indem Pulver von rostfreiem Stahl 306L mit einem durchschnittli chen Partikeldurchmesser von 9,8 µm bei 180°C 50 Minuten lang mit 10 Gew.-% des im Beispiel 3 hergestellten Binde mittels gemischt wurden. Die entstandene Spritzmasse zeigte ein hohes Fließvermögen. Ihr Schmelzindex wurde bei 6,2 kg/170°C mit 265 g/10 min gemessen. Aus dieser Metallpul ver-Spritzmasse wurde mit einem Spritzgußverfahren eine dem Beispiel 12 ähnliche Metallprobe hergestellt. Die TRS der Versuchsprobe wurde mit 3,0 kg/min² gemessen. Die Metall versuchsprobe wurde auf die Oberseite von zwei Halterungen gelegt und sechs Stunden wie im Beispiel 13 in n-Heptan ge taucht. Bei dieser Metallversuchsprobe wurde keine Durch biegung beobachtet.

Beispiel 16

Es wurde eine Metallpulver-Spritzmasse hergestellt, indem Carbonyleisenpulver mit einem durchschnittlichen Partikel durchmesser von 5 µm und Carbonylnickelpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 4 µm in einem Gewichtsverhältnis von Carbonyleisenpulver/Carbonylnickel pulver = 98/2 bei 180°C 50 Minuten lang mit 9 Gew.-% des im Beispiel 3 hergestellten Bindemittels gemischt wurden. Die entstandene Spritzmasse zeigte ein hohes Fließvermögen. Ihr Schmelzindex wurde bei 6,2 kg/170°C mit 412 g/10 min gemes sen. Aus dieser Metallpulver-Spritzmasse wurde mit einem Spritzgußverfahren eine dem Beispiel 12 ähnliche Metall probe hergestellt. Die TRS der Versuchsprobe wurde mit 4,1 kg/mm² gemessen. Die Metallversuchsprobe wurde auf die Oberseite von zwei Halterungen gelegt und sechs Stunden wie im Beispiel 13 in n-Heptan getaucht. Bei dieser Metallver suchsprobe wurde keine Durchbiegung beobachtet.

Beispiel 17

Nach einem Verfahren, das dem im Beispiel 16 beschriebenen ähnlich ist, wurde eine Metallpulver-Spritzmasse herge stellt, außer daß das Gewichtsverhältnis von Carbonyl eisenpulver/Carbonylnickelpulver 92/8 betrug. Die entstan dene Spritzmasse zeigte ein hohes Fließvermögen. Ihr Schmelzindex wurde bei 6,2 kg/170°C mit 423 g/10 min gemes sen.

Beispiel 18

Es wurde ein Bindemittel hergestellt und geprüft, das Poly propylen, Polystyrol, Paraffinwachs und ein Isoamylen/Sty rol-Blockcopolymer im Gewichtsverhältnis 6/6/6/1 enthielt. Der bei 3,8 kg/155°C gemessene Schmelzindex betrug 281 g/10 min.

Beispiel 19

Es wurde eine Metallpulver-Spritzmasse hergestellt, indem Carbonyleisenpulver bei 190°C 50 Minuten lang mit 10 Gew.-% des im Beispiel 18 hergestellten Bindemittels gemischt wurde. Die entstandene Spritzmasse zeigte ein hohes Fließvermögen. Ihr Schmelzindex wurde bei 6,2 kg/16°C mit 176 g/10 min gemessen.

Beispiel 20

Es wurde eine Metallpulver-Spritzmasse hergestellt, indem Pulver von rostfreiem Stahl 304L mit einem durchschnittli chen Partikeldurchmesser von 9,8 µm bei 180°C 50 Minuten lang mit 10 Gew.-% des im Beispiel 18 hergestellten Binde mittels gemischt wurde. Die entstandene Spritzmasse zeigte ein hohes Fließvermögen. Ihr Schmelzindex wurde bei 6,2 kg/170°C mit 285 g/10 min gemessen.

Beispiel 21

Die in den obengenannten Beispielen nach dem Metallpulver spritzgußverfahren hergestellten Grünlinge wurden durch einen Roboterarm aus der Form entnommen. An keiner der Ver suchsproben in Form des Grünlings wurde eine Beschädigung oder Verbiegung beobachtet.

Beispiel 22

Die im Beispiel 17 hergestellte Metallspritzmasse wurde von einer Spritzgußvorrichtung verarbeitet, wodurch die in Fig. 4 gezeigten Metallgegenstände erhalten wurden. Diese Me tallgegenstände wurden vom Bindemittel getrennt und 75 Mi nuten bei 125 C gesintert, wodurch die Sinterkörper erhal ten wurden. Die Abmessungen der Sinterkörper wurden an neun Stellen gemessen, dies ist in Fig. 4 gezeigt. Die Ergeb nisse sind in Tabelle 4 zusammengefaßt. Aus Tabelle 4 ist ersichtlich, daß eine hervorragende Maßgenauigkeit erhalten werden kann, wenn das in dieser Erfindung beschriebene Bindemittel verwendet wird. Mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel kann das Gewicht der Grünlinge innerhalb von ±0,1% gehalten werden, und die Abmessung des abschließen den Sinterkörpers kann innerhalb von ±0,3% des vorgegebe nen Wertes gehalten werden. Somit beschreibt die vorlie gende Erfindung eine hervorragende Zusammensetzung für die Verwendung als Bindemittel beim Metallpulver-Spritzgießen von exakten Metallteilen.

Tabelle 4

Claims

1. Bindemittel für Metallteile durch Pulver-Spritzguß, da durch gekennzeichnet, daß das Bindemit tel umfaßt

(a) ein erstes Polymer, das aus einem C_2-8-α-Olefin be steht;
(b) ein zweites Polymer, das aus Polyestern und Poly(vi nyl-aromaten) ausgewählt ist; und
(c) ein Blockcopolymer, das Blöcke von sich wieder holenden Einheiten des ersten und des zweiten Polymers oder von sich wiederholenden Einheiten ent hält, deren Strukturen den sich wiederholenden Ein heiten des ersten und zweiten Polymers ähnlich sind.

2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Blockcopolymer aus Ethylen/ Styrol-Blockcopolymeren, Propylen/Styrol-Blockcopolyme ren und Isopren/Styrol-Blockcopolymeren ausgewählt ist.

3. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das erste Polymer Poly ethylen oder Polypropylen ist.

4. Bindemittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das zweite Po lymer Poly(methylmethacrylat) oder Polystyrol ist.

5. Metallpulver-Spritzmasse, dadurch gekenn zeichnet, daß diese Masse umfaßt

(a) ein erstes Polymer, das aus einem C_2-8-α-Olefin be steht;
(b) ein zweites Polymer, das aus Polyestern und Poly(vi nyl-aromaten) ausgewählt ist;
(c) ein Blockcopolymer, das Blöcke von sich wieder holenden Einheiten des ersten und des zweiten Polymers oder von sich wiederholenden Einheiten ent hält, deren Strukturen den sich wiederholenden Ein heiten des ersten und zweiten Polymers ähnlich sind;
(d) ein Dispersionsmittel, das Öl, Wachs oder eine Mi schung davon enthält; und
(e) ein Metallpulver, das aus Carbonyleisenpulver, Pul ver von rostfreiem Stahl oder einer Mischung davon ausgewählt ist.

6. Verfahren zur Herstellung von Metallteilen aus Metall pulver durch das Pulver-Spritzgußverfahren, ge kennzeichnet durch:

(A) Herstellen eines Bindemittels, welches umfaßt:
- (a) ein erstes Polymer, das aus einem C_2-8-α-Olefin besteht;
- (b) ein zweites Polymer, das aus Polyestern und Poly(vinyl-aromaten) ausgewählt ist;
- (c) ein Blockcopolymer, das Blöcke von sich wiederholenden Einheiten des ersten und des zweiten Polymers oder von sich wiederholenden Einheiten enthält, deren Strukturen den sich wiederholenden Einheiten des ersten und zweiten Polymers ähnlich sind;
- (d) ein Dispersionsmittel, das Öl, Wachs oder eine Mischung davon enthält; und
- (e) ein Metallpulver, das aus Carbonyleisenpulver, Pulver von rostfreiem Stahl oder einer Mischung davon ausgewählt ist;
(B) Herstellen einer Metallpulver-Spritzmasse durch Mi schen des Bindemittels mit einem Metallpulver;
(C) Herstellen eines Grünlings aus der Metallpulver- Spritzmasse mit einer Spritzgußvorrichtung; und
(D) Sintern des Grünlings, wodurch das Bindemittel ent fernt und Metallteile hergestellt werden.