Characterization by infrared spectroscopy of binder based on polyethylene glycol and inconel 718 feedstock for powder injection moulding

• Autorzy: Royer A. , Gelin J. -C. , Barriere T.

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie spektroskopii w podczerwieni do charakterystyki lepiszcza na bazie glikolu polietylenowego i wsadu z inconelu 718 do formowania wtryskowego proszku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Metal injection moulding (MIM) has over the past decade established itself as a competitive manufacturing process to produce in large quantities small precision components with complex shape which would be costly to produce by alternative methods. MIM is a process which combines the versatility of plastic injection moulding with the strength and integrity of machined, pressed or otherwise manufactured small, complex metal parts. MIM consists in shaping powder particles and sintering them. During the injection phase, segregation appears in the feedstock and defects will be appear in the component during the sintering. To limit this effect, during decades a vast variety of binder systems have been developed. Binder systems arc formulated as a mixture of different organic or inorganic substances with several functions. Binder system has the main commitments of giving the necessary rheological behavior to the feedstocks for injection moulding to transport the powder particles into the mould cavity and the cohesion of the green part. In this paper a study of chemical interactions between polymers in binder and in Inconel feedstocks was investigated by Fourier Transform InfraRed spectroscopy (FTIR) and by differential scanning calorimetry (DSC). These methodologies were also investigated to study the thermal behavior of the binder at a temperature close to the temperature of injection. Analyzes shows relationship between chemical interactions and miscibility of polymer and different rheological and mechanical behavior. All methodologies revealed no interactions between the different component of the binder and the powder. This result shows the necessity to develop a better formulation of binder to improve the homogeneity of the feed¬stock and reduce the segregation during injection phase.

PL

Formowanie wtryskowe, na przestrzeni ostatniej dekady, stało się konkurencyjnym procesem stosowanym do produkcji, w dużych ilościach, małych, precyzyjnych komponentów o złożonych kształtach, których wytworzenie byłoby kosztowne przy zastosowaniu innych procesów. Formowanie wtryskowe metali (ang. MIM) łączy wszechstronność procesu wtryskiwania z wytrzymałością i integralnością innych procesów wytwarzania, na przykład tłoczenia, stosowanych do produkcji małych, złożonych elementów. Proces MIM składa się z nadania cząstkom proszku odpowiedniego kształtu a następnie spiekania ich. Podczas fazy wtryskiwania w proszku zachodzi segregacja i w materiale, w trakcie procesu spiekania, mogą pojawić się wady. Stąd opracowywane są systemy mieszania, pozwalające na ograniczenie tego zjawiska. Systemy te opisywane są jako mieszanina różnych substancji organicznych lub nieorganicznych o wielu funkcjach. System mieszania powinien zapewniać odpowiednie własności reologiczne materiału wsadowego, potrzebne do transportu cząstek proszku do formy i zachowania spójności tzw. części „zielonej". W pracy przeprowadzono badania nad oddziaływaniami che-micznymi między polimerem w lepiszczu i w materiale wsadowym Inconel z wykorzystaniem spektroskopii w podczerwieni z transformatą Fouriera (ang. FTIR) oraz różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Metody te zastosowano również do badania zachowania termicznego lepiszcza w temperaturze zbliżonej do temperatury wtryskiwania. Analizy pokazały zależność między oddziaływaniami chemicznymi i mieszalnością polimeru a różnymi zachowaniami Teologicznymi i mechanicznymi. Wszystkie metody nie wykazały żadnych oddziaływań pomiędzy komponentami lepiszcza a proszkiem. Otrzymane wyniki pokazały konieczność opracowania nowej, lepszej formuły dla lepiszcza w celu poprawy homogeniczności materiału wsadowego i zmniejszenia zjawiska segregacji podczas fazy wtryskiwania.

Słowa kluczowe

EN

metal injection moulding; feedstock; binder; FTIR analysis

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 15, No.1
• Strony: 232--238
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Royer A.

• Femto-ST Institute, Applied Mechanics Department, UMR 6174 CNRS, ENSMM, 25030 Besancon cedex, France

autor

Gelin J. -C.

• Femto-ST Institute, Applied Mechanics Department, UMR 6174 CNRS, ENSMM, 25030 Besancon cedex, France

autor

Barriere T.

• Femto-ST Institute, Applied Mechanics Department, UMR 6174 CNRS, ENSMM, 25030 Besancon cedex, France

Bibliografia

• Bellhaneche-Bensenra, N., Bedda, A., 2001, Analysis of Structure-Properties Relationship of PVC-PMMA Blends, Annales de Chimie Science des Matériaux, 26, 79-90.
• Enneti, R.K., 2012, Powder Binder Formulation and Compound Manufacture in Metal Injection Molding (MIM), Handbook of Metal Injection Molding, ed., Heaney, D., Woodhead Publishing, 64-92.
• Finocchio, E., Cristiani, C, Dotelli, G., Stampino, P.O., 2014, Thermal Evolution of PEG-Based and Brij-Based Hybrid Organo-Inorganic Materials. FT-IR Studies, Vib Spectrosc, 71, 47-56.
• Hidalgo, J., Jimenez-Morales, A., Torralba, J.M., 2013, Thermal Stability and Degradation Kinetics of Feedstocks for Powder Injection Moulding, Polym Degrad Stabil, 98, 1188-1195.
• Özgiün, Ö., Özkan Gülsoy, H., Yilmaz, R., Findik, F., 2013a, Injection Moulding of Nickel Based 625 Superalloy: Sintering, Heat treatment, Microstructure and Mechanical Properties, J Alloy Compd, 576, 192-207.
• Özgün, Ö., Özkan Gülsoy, H., Yilmaz, R., Findik, F., 2013b, Microstructural and Mechanical Characterization of Injection Molded 718 Superalloy Powders, J Alloy Compd, 576, 140-153.
• Scott Weil, K., Nyberg, E., Simmons, K., 2006, A New Binder for Powder Injection Moulding Titanium and Other Reactive Metals, J Mater Process Tech, 176, 205-209.
• Tam, K.C., Yap, S.P., Foong, M.L., Loh, N.H., 1997, Metal Injection Moulding: Effects of the Vinyl Acetate Content on Binder Behavior, J Mater Process Tech, 67, 120-125.
• Urterkin, L., Uslan, I., Tuc, I., 2011, Investigation of Properties of Powder Injection-Molded Steatites, J Mater Eng Perform, 21, 358-365.