粉末金属部件生产中最大的障碍是润滑剂的去除。多年来，已经开发了设备和工艺来帮助在烧结过程中去除润滑剂。不幸的是，这些技术不能成功去除所有的润滑剂。
烧结工艺的最新发展导致了润滑剂去除方式的转变。这项新技术被称为火神工艺。Vulcan工艺及其配套设备已证明能够去除压坯中的所有润滑剂，从而提高烧结零件的物理性能。横向断裂强度最高可增加18.0%。硬度最高可增加6.3%。密度最多可增加1.7%。Vulcan的性能也证明了在不影响质量的情况下降低生产成本的巨大机会。
介绍
将压坯从压制机中推出需要润滑剂。行业已经努力减少润滑剂的使用量，但一些润滑剂总是需要的。问题发生在烧结过程中。颗粒需要相互接触，否则组件的物理性能将受到不利影响。粉末制造过程中一度需要的润滑剂和氧化物充当了颗粒之间的屏障。因此，烧结步骤需要去除这些障碍以改善部件的物理性能。
这些步骤从坯块的加热开始。这使得润滑剂熔化，并通过毛细作用从零件中吸出。如果润滑剂没有从压坯中去除，将会形成碳残留物并影响产品的最终性能。接下来，需要控制空气与氧化物反应。注入氢气（H）与氧化物反应（O-2）形成水H2o，移除粒子的屏障。干净的粉末颗粒相互接触，允许更好的烧结，从而提高部件的物理性能。
行业中使用的最主要的润滑剂是Acrawax C铥。这是一种N，N’亚乙基双硬脂酰胺基合成蜡（EBS），熔点在284°F至293°F（140°C至145°C）之间【4】。鲍威尔、斯特林格和费尔德鲍尔的工作表明，EBS的最佳润滑剂去除温度在350°F至1000°F（177°C至537°C）之间【5】。与烧结温度相比，该温度范围相对较低。在这种低温下的温度控制需要对流加热来维持低温。
此外，在鲍威尔等人的工作中。艾尔。，研究表明，如果润滑剂暴露在537°C（1000°F）以上的温度下，就会形成烟灰【5】。这种积碳会导致零件内部和外部的积碳。零件中的碳污染会导致性能变化和熔炉本身的污染。
直到最近，人们还认为润滑剂在过程的早期就离开了压坯，铁基压坯的“经验法则”是20分钟。鲍威尔等人的工作。艾尔。，证明对于6.2克/厘米的部分，重量损失在大约22分钟内停止3密度【5】。然而，自那时以来，压实技术已经取得了显著的进步。如今铁基产品的典型密度超过6.8克/厘米3现在生产商的密度通常高达7.5克/厘米3对于某些产品。此外，直到最近，人们还认为，随着密度的增加，润滑剂去除温度需要提高，这与前面所述的相反。
在鲍威尔等人的论文中。艾尔。，测量了去除EBS的时间与生坯密度的函数关系，并建立了数学模型【5】。该模型表明，随着生坯密度的增加，润滑剂去除时间呈指数增加。此外，随着零件几何形状的增加，润滑剂离开零件的路径也会增加。这要求部件更长时间处于最佳润滑剂去除温度范围内。因此，含有EBS的更大/更高密度零件的润滑剂去除时间明显更长。
在Levanduski和feld Bauer【2】完成的工作中，以及在Powell等人完成的工作中得到验证。艾尔。【5】，结果表明，在最佳润滑剂去除温度范围内，随着温度升高，碳氢化合物EBS会散开。这项工作表明，随着温度的升高，EBS分解，直到最简单的碳氢化合物甲烷形成。甲烷的碳氢比是1:4。EBS的化学式为C38H76。因此，EBS的碳氢比是1:2。因此，EBS的分解会产生碳。出于这个原因，费尔德鲍尔描述了与碳反应所需的非常可控的氧气量。水分是最容易控制的氧化介质【7】。H2o与落下的碳反应，生成氢H2和一氧化碳CO在烧结气氛中燃烧掉。H2o流速需要随着润滑剂含量和生产率的增加而增加，因为更多的碳将被去除。然而，这是一个微妙的过程，精确的控制至关重要【7】。如果太多的H2o注入，那么氧化是结果；如果不够H2o被注入，那么碳将被留下。
创新的方法
最近，一项新技术的发展导致了如何去除润滑剂的模式转变。这项新技术就是瓦肯工艺。它的名字来自罗马的炼钢之神，并使用了上述研究中的所有知识。Vulcan及其配套设备显示，它可以清除粉盒中的所有润滑剂。
Vulcan使用较低的润滑剂去除温度来防止积碳。与典型的烧结工艺相比，去除润滑剂的最佳温度范围较低。由于所使用的辐射加热方式，常规烧结炉很难将压块保持在该范围内。结果是产品和润滑剂快速加热，在压块内部和外部分解形成烟灰。这一最佳温度范围要求在Vulcan工艺的初始阶段使用对流热源。对流传热系数是大气化学和速度的强函数【1】。这与负载和皮带速度一起提供了大量的加热控制，从而可以调整最佳温度范围内的时间，以适应压块的密度、产品负载和质量。
瓦肯星人允许操纵大气来清除障碍粒子。它使用独立的水分源，可以精确控制引入的水量。注射位置和精细水分控制提供水分，以便与润滑剂分解过程中掉落的任何碳发生反应。传统系统中的水分注入通常不充分、难以控制或影响系统的热控制——所有这些都会对润滑剂去除过程的质量产生负面影响。
比较性能
为了比较传统烧结技术与Vulcan工艺，将FC-0208粉末与润滑剂acra wax C TM（EBS）配对。样品的润滑剂含量在0.30重量%、0.50重量%和0.75重量%之间变化。样品的密度从6.8克/厘米37.0克/厘米3和7.2克/厘米3。横向断裂强度（TRS）棒在两种条件下加载（图1）。它们以单层或双层装载方式装载。在单层装载中，将TRS样品放在陶瓷板上。在双层装载中，TRS样品被放置在陶瓷板之间；这种装载是为了模拟产量翻倍。这些负荷被用作最坏的情况，因为它们增加了热质量并阻碍了与炉内气氛的相互作用。然后用传统工艺或Vulcan工艺烧结样品。