Entbinderungsöfen Die Wärmebehandlung beinhaltet die Entfernung des Binders durch Schmelzen, Verdampfen oder thermischen Abbau

Durch die Entbinderung wird ein Polymerbindemittel thermisch zersetzt. Der Einsatz von Binder sorgt für den Zusammenhalt der Pulverpartikel und dass das Bauteil seine Form behält. Dieses Verfahren wird häufig vor dem Sintern von Metall- oder Keramikteilen eingesetzt. Carbolite Gero bietet eine Vielzahl verschiedener Entbinderungsöfen an, die Ihren Anwendungsanforderungen gerecht werden.

Die thermische Entbinderung kann effizient in einem Veraschungsofen durchgeführt werden. Bei beiden Prozessen, dem Entbindern und dem Veraschen, werden Materialien entfernt. Beim Entbindern wird Bindemittel aus der Ofenkammer entfernt.

Veraschungsofen AAF 3 & 7

Maximaltemperatur: 1100°C
Kammervolumina: 3 bis 7 Liter
ISO 1171:2010, ASTM D3174-04:2010 und ASTM D4422 konform
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Veraschungsofen AAF 18 & 32

Maximaltemperatur: 1100 - 1200°C
Kammervolumina: 18 & 32 Liter
Doppelte Probenmenge durch Gestell für zwei Inconel-Schalen
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Veraschungsofen AAF-BAL

Maximaltemperatur: 1100°C
Kammervolumen: 17 Liter
Integrierte Waage mit Belastung bis 3 kg
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NEU

Annealing Furnace GLO

Maximaltemperatur: 900 - 1100 °C
Kammervolumina: 10 bis 1300 Liter
Für Prozesse, in denen eine sehr reine Atmosphäre zuverlässig gehalten werden muss
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Industrial Furnace HB

Maximaltemperatur: 1300 - 1800 °C
Volumen: 80 bis 560 Liter
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Laboratory Furnace HTF

Maximaltemperatur: 1700 - 1800 °C
Kammervolumina: 4 to 10 litres
Furneces: 1700°C: 5, 10, 27, 64 litre 1800°C: 4, 8, 27, 64 litre
Thermocouple: B
Konfiguration: Bench mounted: 4, 5, 8 & 10 litre Floor standing: 27 & 64 litre
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NEU

TF Rohrofen Serie

Maximaltemperatur: 1100 - 1600 °C
Beheizte Länge(n): 150 - 1200 mm
Ofen Ø: 32 - 125 mm
Ausrichtung: horizontal / vertikal
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NEU

TS Klapprohrofen Serie

Maximaltemperatur: 1200 °C
Beheizte Länge(n): 150 - 1200 mm
Ofen Ø: 60 - 200 mm
Ausrichtung: horizontal / vertikal
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Die Entbinderung unter einer Schutzgasatmosphäre ist für die wirksame Entfernung des Binders, zur Verhinderung der Oxidation von Teilen und zur Aufrechterhaltung einer sicheren und kontrollierten Umgebung im Ofen von entscheidender Bedeutung. Während des Ofenzyklus strömt ständig Gas durch, um den Binder zu entfernen. Carbolite Gero bietet HTK- und HTBL-Öfen für die Restentbinderung. Bei Röhrenöfen ist zu beachten, dass für R&D ein geringer Bindemittelgehalt (< 1 Gramm) akzeptabel ist.

NEU

Annealing Furnace GLO

Maximaltemperatur: 900 - 1100 °C
Kammervolumina: 10 bis 1300 Liter
Für Prozesse, in denen eine sehr reine Atmosphäre zuverlässig gehalten werden muss
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NEU

TF Rohrofen Serie

Maximaltemperatur: 1100 - 1600 °C
Beheizte Länge(n): 150 - 1200 mm
Ofen Ø: 32 - 125 mm
Ausrichtung: horizontal / vertikal
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Katalytisches Entbindern stellt strenge Anforderungen an die Entbinderung von Bauteilen, die Polyoxymethylen (POM) enthalten. Der EBO-Ofen ist eine ideale Lösung, um eine effiziente Entbinderung von Grünteilen mit Salpetersäure zu gewährleisten.

Entbinderungsofen EBO

Maximaltemperatur: 150 °C
Volumen: 120 to 250 litres
Zur katalytischen Entbinderung.
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Sicherheitsoptionen für Entbinderungsöfen

Bei diesem Prozess entstehen flüchtige Stoffe, die sich als schädlich erweisen können. Es sollten Vorkehrungen getroffen werden, um etwaige Risiken zu reduzieren. Carbolite Gero prüft Möglichkeiten zur Optimierung des Produktionsprozesses.

Nachverbrennung

Wird verwendet, um flüchtige Stoffe aus dem Entfernungsprozess zu NOx, CO2 und H2O zu oxidieren. Dadurch wird sichergestellt, dass alle flüchtigen Stoffe in sicherere Moleküle umgewandelt und an die Umwelt abgegeben werden.

Verbrennt alle flüchtigen Stoffe, auch solche mit einem Siedepunkt unter 20 °C, wie Wasserstoff, Ammoniak und Ethan.

Kondensatfalle

Wird zur Kondensation aller Verbindungen über 20 °C verwendet. Alle flüchtigen Stoffe mit einem Siedepunkt unter 20 °C werden durchgelassen.

Katalytische Nachverbrennung

Zur Verwendung auf: AAF 3 & 7 und AAF 18 & 32

Ist eine erhitzte Keramikkomponente, die mit Edelmetallen dotiert ist. Das Oxidationsmittel verfügt über eine große Oberfläche, die die Oxidation organischer Komponenten oder Gase wie CO und NO unterstützt.

Im Vergleich zum Nachbrenner läuft der Katalysator bei deutlich niedrigerer Temperatur.

Beheizter Gasauslass mit Heizband

Wird verwendet, um die Bildung von Kondensaten im Gasauslass zu verhindern.

Sofern prozessbedingt erforderlich oder vom Kunden empfohlen, können Nachverbrennung und Kondensatfalle kombiniert werden. Wir sind Experten und haben mehrere Lösungen in unserem Portfolio, um Sie zum richtigen Produkt und zur richtigen Sicherheitsausrüstung zu führen. Bei Fragen zu einer geeigneten Lösung für Ihre Anwendungsanforderungen kontaktieren Sie uns bitte.

Entbinderungsöfen Applikationsbericht

Thermisches Entbindern

Aufgrund der Erwärmung des Binders im Ofen kommt es zu einer thermisch induzierten Zersetzung und Verdampfung des Binders. Der Gasstrom leitet die Dämpfe durch oberflächenverbundene Poren aus der Probe.

Eine schlechte Temperaturverteilung und eine inhomogene Entbinderung können zur Bildung von Rissen und anderen Defekten innerhalb der Probe führen. Daher ist es notwendig, die Heizrate und die Geschwindigkeit der Bindemittelentfernung zu regulieren und zu steuern.

Die Temperatur für die thermische Entbinderung reicht von:

Entfernung bei niedriger Temperatur: Raumtemperatur bis 200 °C – zur Lösungsmittelentfernung.
Hochtemperaturentfernung: 200 °C – 600 °C – für flüchtige Stoffe mit höherem Siedepunkt.
Entfernung von Backbone Binder: ≥ 600 °C.

Durch den Einsatz eines mehrstufigen Entbinderungsprozesses, bei dem die Probe bei verschiedenen Entbinderungstemperaturen verweilt, wird die vollständige Entfernung der chemischen Verbindungen sichergestellt. Zu schnelles Erhitzen kann zu einer Erhöhung der Expansionsraten führen und möglicherweise die Probe und die Nachverbrennung beschädigen. Dies wiederum kann die Umwandlung organischer Verbindungen in NO_x, CO₂ und H₂O behindern. Es ist wichtig, eingeschlossene Gase und einen unvollständigen Bindemittelentfernungsprozess zu vermeiden, da diese zu Defekten und einer unerwünschten Mikrostruktur führen.

Die Grafik zeigt die Ergebnisse der thermogravimetrischen Analyse.

Thermogravimetrische Analyse

Um den Fortschritt des thermischen Abbaus zu verfolgen und zu optimieren, wird die Technik der thermogravimetrischen Analyse (TGA) empfohlen. Eine Abnahme der Reaktantenmasse geht häufig mit einer Zunahme des Ausgangsprodukts einher.

Diese Änderung kann durch Überwachung des Echtzeit-Massenverlusts während des Wärmezyklus aufgezeichnet werden.

TGA bis 5g: Thermoanalysatoren für thermoanalytische Prozesse – ELTRA
TGA bis 2kg: Veraschungsofen AAF-BAL mit integrierter Waage – Carbolite Gero

ELTRA: TGA Thermostep

Carbolite Gero: AAF-BAL

Katalytisches Entbindern

Bei diesem Prozess wird das Hauptbindemittel direkt von einem Säuredampf angegriffen. Wenn das Bindemittel mit der als Katalysator wirkenden Säure reagiert, wandelt es sich in kleinere Moleküle um, die anschließend entfernt werden können. Bei der katalytischen Entbinderung wird Bindemittel schneller entfernt als bei der thermischen Entbinderung. Diese Methode ist besonders nützlich in Situationen, in denen große Komponenten oder ein hoher Durchsatz vorhanden sind, da die Ableitung der gasförmigen Produkte viel Zeit in Anspruch nimmt. Die katalytische Entbinderung bei niedriger Temperatur gewährleistet die Entfernung von Gasen, die einen Druck in den Poren erzeugen können, und verhindert den Bruch des Bauteils.

Salpetersäure wird bei etwa 120 °C verdampft und zusammen mit einem Stickstoffträgergas in einen Ofen eingeleitet. Der Umluftventilator unterstützt die Zirkulation der Säure um das Grünteil und erleichtert so die Wechselwirkung zwischen Salpetersäure und dem Hauptbinder Polyoxymethylen (POM). Dieser Binder besteht aus einer kontinuierlichen Kette von Sauerstoff- und Kohlenstoffatomen. Die Sauerstoffatome in diesem Makromolekül sind anfällig für Säureangriffe, was zur Umwandlung des POM-Polymers in Formaldehyd führt. Aufgrund seines geringen Molekulargewichts kann Formaldehyd in Form eines Dampfes schnell aus der Bindemittelmatrix entfernt werden. Der Gasstrom im Ofen leitet das Formaldehyd zum Gasauslass, wo es mithilfe einer aktiven Nachverbrennung sicher verbrannt wird.

Bedeutung der Entbinderung

Beim Sintern ist es aus mehreren Gründen unbedingt erforderlich, den Binder zu entfernen:

Das Vorhandensein von Binder während des Sinterns führt zu einer höheren Defektdichte im Inneren. Wenn die Ofentemperatur steigt, können Bindemittel verbrennen und Gase entstehen. Diese Gase werden in der Struktur eingeschlossen, was zu einer hochporösen Struktur führt.
Unverbranntes Bindemittel ermöglicht es den Teilen nicht, ihre volle Dichte zu erreichen. Dies liegt daran, dass die Partikel nicht näher zusammenrücken und vollständig verschmelzen können, was zum Erreichen einer Komponente mit voller Dichte erforderlich ist.
Wenn der Binder vor dem Sintern nicht entfernt wird, führt dies zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Teils. Dies liegt daran, dass durch das Sintern die Mikrostruktur des Teils verbessert wird, das Vorhandensein von unverbranntem Bindemittel den Prozess jedoch behindert und dessen chemische Zusammensetzung verändert.
Wenn der Binder nach dem Entbindern und Sintern zurückbleibt, reagiert es mit den anderen Elementen des Teils und führt zu einem Abfall des Schmelzpunkts und anderer allgemeiner Eigenschaften des Bauteils.

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Ob es sich um ein Standardprodukt oder eine vollständig kundenspezifische Lösung handelt, Carbolite Gero hat im Laufe der Jahre Tausende von Trocknungslösungen hergestellt und Projekte rund um den Globus realisiert.

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Entbinderungsöfen - FAQ

Was ist Entbindern?

Das Entbindern ist ein entscheidender Schritt in der Pulvermetallurgie und der additiven Fertigung, da es dazu beiträgt, dass Teile ihre Form vor weiteren Verarbeitungsschritten behalten. Bei der Bindemittelentfernung geht es um den thermischen Abbau von Binder oder Zusatzstoffen aus einem Formteil. Die Entbinderung ermöglicht die Konsolidierung von Pulvern und sorgt für minimale Porosität oder Hohlräume innerhalb der Struktur.

Was ist der Unterschied zwischen Entbinderung und Pyrolyse?

Während sowohl die Entbinderung als auch die Pyrolyse mit Hitze verbunden sind, dienen die beiden Prozesse während der Herstellungsprozesse einem unterschiedlichen Zweck. Beim Entbindern wird Binder durch Abbau oder Verdampfung entfernt. Der Entbinderungsprozess ist vor dem Sintern notwendig, um ein vollständig dichtes Bauteil zu erzeugen. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei der Pyrolyse um eine thermisch induzierte chemische Zersetzung, die unter Abwesenheit von Sauerstoff stattfindet. Organische Vorläufer werden bei erhöhter Temperatur und in einer inerten Umgebung zersetzt, um flüchtige Stoffe ohne Kohlenstoff zu erzeugen.

Welche Branchen profitieren vom Entbinderungsprozess?

Entbindern wird in mehreren Branchen zur Vorbereitung von Bauteilen für das Sintern eingesetzt. Branchen, die von der Entbinderung profitieren, sind additive Fertigung, Metallspritzguss (MIM), Keramikspritzguss (CIM), Produktion technischer Keramik, Automobil, Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Medizintechnik. Die in diesem Prozess hergestellten Produkte reichen von Verbraucherprodukten bis hin zu High-Tech Industrieprodukten.

Welche Lösungen bieten wir zum Entbindern an?

Carbolite Gero bietet drei verschiedene Lösungen zum Entbindern an, darunter thermische Entbinderung an Luft, thermische Entbinderung unter Schutzatmosphäre und katalytische Entbinderung. Abhängig von Ihren Anwendungsanforderungen kann eine Reihe von Öfen oder eine Ofenoption angeboten werden. Bevor Sie Ihre Wahl treffen, müssen Sie die Größe Ihres Bauteils und die Menge des darin enthaltenen Binders kennen.