在烧结前保护真空系统最关键的预防措施是对压制件（称为压坯或生坯）进行单独的预烧或“脱脂”步骤。这种初步加热循环专门用于去除添加到金属粉末中的粘合剂、润滑剂和其他成型剂。如果未能做到这一点，将导致炉子和真空泵的严重污染。
核心问题是，用于成型零件的成型剂将在高温和真空下汽化，污染它们接触的每一个表面。这会损害最终产品，损坏昂贵的设备，并造成大量的操作停机时间。预烧不是可选的捷径；它是成功进行真空烧结的强制性工艺步骤。
成型剂的作用
成型剂在粉末冶金中对于从松散粉末中制造出可处理的零件至关重要，但它们在真空炉内却成为一个重大的隐患。
什么是成型剂？
成型剂是与金属粉末混合后压制成形的有机添加剂。这些可能包括石蜡、聚乙二醇 (PEG) 或其他聚合物。
它们的作用是作为粘合剂和润滑剂。粘合剂提供“生坯强度”，使压制件（即生坯）在烧结前可以处理和移动而不会碎裂。
真空和高温下的问题
当含有这些试剂的生坯在真空中加热时，有机化合物不会像在开放空气中那样清洁地燃烧掉。
相反，它们会热解并汽化，这一过程称为放气。这将大量碳氢化合物气体直接释放到炉腔中。
忽略预烧的后果
跳过脱脂步骤会对设备和产品造成严重且代价高昂的后果。
真空系统的污染
汽化的成型剂将在整个真空系统中传播，并在任何较冷的表面凝结。
这种污染会覆盖炉子的内壁、加热元件和绝缘材料。它还会被吸入真空泵，污染昂贵的泵油并降低泵的性能。真空传感器和仪表会被覆盖并提供错误读数，导致完全失去过程控制。
产品质量受损
污染不仅影响炉子；它还会毁坏正在烧结的零件。碳氢化合物蒸汽会重新沉积到零件表面。
这可能导致最终材料中不可接受的碳污染水平，从而改变其冶金性能。它还会干扰烧结过程本身，导致致密化不良、孔隙率增加和最终产品有缺陷。
增加停机时间和维护成本
受污染的炉子就是离线炉子。清理炉腔壁和部件上凝结的粘合剂是一个困难、耗时且昂贵的手动过程。
真空泵油必须经常更换，在严重的情况下，泵可能需要完全拆卸和重建。这些维护负担会导致重大的生产延误和运营成本。
了解预烧（脱脂）过程
预烧，或称脱脂，是一种受控的加热循环，专门用于在零件进入真空炉之前去除成型剂。
脱脂工作原理
生坯在单独的专用炉中或在运行特定预烧结程序的真空炉中加热到相对较低的温度（例如，200–600°C）。
至关重要的是，这通常不是在深真空下进行的，而是在流动的惰性气体气氛中进行的，例如氮气或氩气。这种流动的气体充当载体，通过排气系统将汽化的粘合剂扫出炉子，防止它们污染炉腔或泵。
关键脱脂参数
脱脂的成功取决于对升温速率和气氛的控制。如果加热过快，粘合剂在内部汽化时可能会导致零件开裂或起泡。
理想的温度曲线由所用成型剂的具体类型和数量决定。目标是将零件保持在确保粘合剂完全去除而不引发烧结过程的温度。
为您的过程做出正确的选择
实施强大的脱脂方案对于实现可靠和高质量的真空烧结结果是不可协商的。
- 如果您的主要关注点是工艺开发：使用热重分析 (TGA) 等方法精确识别成型剂的汽化温度，并设计优化的脱脂循环。
- 如果您的主要关注点是生产一致性：实施严格的质量控制，以确保每批零件在进入昂贵的真空烧结炉之前都完成了经过验证的脱脂循环。
- 如果您怀疑您的系统已被污染：立即安排维护周期，对炉腔进行高温“烧尽”，并检查真空泵油是否有变色和分解。
保护您的真空系统早在您抽最终真空之前就开始了。
摘要表：
| 预防措施 | 目的 | 主要细节 |
|---|---|---|
| 预烧（脱脂） | 去除成型剂 | 在惰性气体气氛中加热至200-600°C，安全汽化粘合剂 |
| 控制加热 | 防止零件损坏 | 使用缓慢的升温速率以避免开裂或起泡 |
| 气氛控制 | 清除污染物 | 采用流动的惰性气体（如氮气或氩气）进行有效清除 |
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