Magnesium Polyolefin Interactions during Thermal Debinding in the MIMProcess of Magnesium

Schaper, Johannes Geronimo ORCID

Metal injection moulding (MIM) of magnesium has been developed in the recent years with the aim to produce metallic implants for the biomedical sector with unique prop-erties such as a special microstructure which is independent of the part geometry. Powder metallurgy (PM) possesses the benefit of easy and fast alloy development by the mixing of elemental or pre alloyed powders. MIM of magnesium has the potential to combine the benefits of the metallic material, for example the strength and the ones of the plastic injection moulding such as cheap mass production of small and complex shaped parts. However, due to the reactive nature of magnesium a few challenges have to be overcome. Once the sinterability of magnesium was proven the MIM process could be introduced. First trials showed that polyethylene (PE) based polymers, typi-cally used for MIM of reactive materials such as titanium, cause a strong sintering inhibiting effect, while polypropylene (PP) based polymers do not show this effect. Within this work a fundamental understanding of the mechanisms taking place during the thermal debinding of PE and PP based polymers in combination with magnesium powder is developed by using literature and different experimental setups.

Metallpulverspritzguss (MIM) von Magnesium wurde in den letzten Jahren mit dem Ziel entwickelt metallische Implantate für biomedizinische Anwendungen mit einzig-artigen Eigenschaften wie insbesondere einer speziellen, geometrieunabhängigen Mik-rostruktur herzustellen. Die Pulvermetallurgie (PM) bietet den Vorteil einfacher und schneller Legierungsentwicklung durch das Mischen von elementar oder vorlegierten Pulvern. MIM von Magnesium bietet das Potential die Vorzüge von metallischen Ma-terialien, unter anderem deren Festigkeit, mit denen des Spritzgussprozesses, insbe-sondere die günstige Herstellung von kleinen komplex geformten Teilen in hohen Stückzahlen, zu verbinden. Durch die reaktive Natur von Magnesium müssen jedoch einige Herausforderungen überwunden werden. Nach dem erfolgreichen Nachweis der Sinterbarkeit von Magnesium konnte dieses in den MIM Prozess eingeführt werden. Erste Versuche haben gezeigt, dass Polyethylen (PE) basierte Polymere, welche typi-scherweise für den MIM Prozess von reaktiven Metallen wie zum Beispiel Titan ge-nutzt werden, einen stark sinterhemmenden Effekt haben. Polypropylen (PP) basierte Polymere zeigen diesen Effekt nicht. Im Rahmen dieser Arbeit wird, durch den Ge-brauch von Literatur und diversen experimentellen Aufbauten, ein grundlegendes Ver-ständnis über die Mechanismen, welche während des thermischen Entbinderns von PP und PE basierten Polymeren in Kombination mit Magnesium auftreten, erarbeitet.

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Schaper, Johannes: Magnesium Polyolefin Interactions during Thermal Debinding in the MIMProcess of Magnesium. 2019.

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