Lösungen zur Charakterisierung von Pulverspritzgussmaterialien

Das Pulverspritzgießen (PIM) und das Metallspritzgießen (MIM) sind pulvermetallurgische Verfahren, bei denen Feinmetall- oder Keramikpulver mit einem Binder zu einem Ausgangsmaterial vermischt werden. Das Ausgangsmaterial wird dann zu einem Grünkörper formgespritzt. Nach dem Formen wird das Teil durch eine Entbinderungsstufe und eine abschließende Sinterstufe zum Verschmelzen der Pulver zu einem Bauteil verdichtet.

Um Ausgangsmaterial, Grünkörper und letztlich Endkomponenten von gleichbleibender Qualität herzustellen, müssen Hersteller, die PIM und MIM durchführen, die Eigenschaften ihrer Metall- oder Keramikpulverpartikel sorgfältig charakterisieren. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, bietet Malvern Panalytical mehrere Lösungen zur Materialcharakterisierung an, die für Anwendungen im Pulverspritzguss und im Metallspritzguss geeignet sind.

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Warum ist die Materialcharakterisierung so wichtig?

Bei PIM- und MIM-Anwendungen sind die rheologischen Eigenschaften des Ausgangsmaterials sehr wichtig, da sie die Homogenität des geschmolzenen Ausgangsmaterials, die Fließfähigkeit durch die Matrize in den Formhohlraum und die mechanischen Eigenschaften des Grünkörpers beim Abkühlen beeinflussen. Diese rheologischen Eigenschaften werden durch mehrere Faktoren beeinflusst, darunter das Molekulargewicht und die molekulare Struktur des Binders, den Festkörpergehalt, die Partikelgröße und -form, die Temperatur und die Flussrate. Die meisten Metalle und Keramikmaterialien können in PIM-Verfahren verwendet werden, wenn sie die notwendigen Pulvereigenschaften – u. a. die richtige Partikelgröße und -form – aufweisen.

Um also hochwertiges Ausgangsmaterial, hochwertige Grünkörper und letztlich hochwertige Endkomponenten herzustellen – und um eine große Materialauswahl zu haben – müssen Hersteller diese Eigenschaften sorgfältig charakterisieren. Insbesondere sind hohe Packungsdichten erforderlich, daher sind sphärische Partikel mit der richtigen Größenverteilung und kleinere Partikel (<38 μm), die sich leichter sintern lassen, vorzuziehen. Leichte Unregelmäßigkeiten der Partikel können von Vorteil sein, um Grün- und Braunteilen eine mechanische Festigkeit zu verleihen.

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Wie können die Lösungen von Malvern Panalytical dabei helfen?

Die von Malvern Panalytical angebotenen Lösungen zur Materialcharakterisierung für das Pulverspritzgießen können für Folgendes verwendet werden:

Optimierung der Partikelverteilung, um die Schwindung des Teils und die Bildung von Hohlräumen zu minimieren
Gewährleistung einer angemessenen Rheologie des Ausgangsmaterials während des Formens und Formbeständigkeit nach der Extrusion
Optimierung der Bindereigenschaften, darunter Molekulargewicht und -struktur, um das Fließverhalten und das Entbindern zu verbessern
Sicherstellung einer gleichmäßigen Metallpulverversorgung mit der korrekten Partikelgröße, Elementzusammensetzung und Mikrostruktur