Investigation of rheological and debinding properties of boron carbide feedstocks for powder injection molding

Abstract

Bu çalışmada, bor karbür (B4C) tozu ve çeşitli polimerik bağlayıcılar kullanılarak toz enjeksiyon kalıplama (TEK) besleme stoğu hazırlanmıştır. B4C tozu ilavesinin besleme stoğunundaki kritik toz yükleme değeri, reolojik ve bağlayıcı giderme davranışları üzerindeki etkisi farklı sıcaklıklarda rotasyonel reometre cihazı kullanılarak incelenmiştir. Hacimce %2,5’luk artışla %50-60 toz yükleme aralığında gerçekleştirilen incelemeler sonucunda kritik toz yükleme değerinin %55 olduğu tespit edilmiş olup bu katı yükleme oranındaki B4C tozu polimerik bağlayıcılar ile karıştırılarak besleme stoğu elde edilmiştir. Besleme stoklarının reolojik davranışları, TEK tekniği için temel gereksinimlerden biri olan psödoplastik akış davranışı sergilemiştir. Ayrıca yüksek toz yüklemesindeki besleme stoğunun, sıcaklığa karşı yüksek hassasiyet gösterdiği görülmüştür. Bağlayıcı sistemi, kabul edilebilir düzeyde karışım homojenitesi, mükemmel kalıplanabilirlik, uygun hızlı çözücü ve termal ayrıştırma hızı sağlamak amacıyla kullanılmıştır. Kalıplama aşamasının ardından elde edilen numunelerden bağlayıcıları uzaklaştırmak için solvent ve ısıl bağlayıcı giderme teknikleri kullanılmıştır. Bağlayıcısı giderilen numuneler yüksek saflıktaki Ar atmosferi altında sinterlenmiştir. Başlangıç toz morfolojileri, kalıplanmış, bağlayıcıları giderilmiş ve sinterlenmiş numunelerin kırık yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Deneysel sonuçlar göstermiştir ki; hacimce %55 toz yükleme oranlarındaki besleme stokları başarılı şekilde kalıplanabilmekte ve 50-70°C sıcaklıklarında hasarsız solvent bağlayıcı giderme işlemine tabi tutulabilmektedir.