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吸水陶瓷密度 吸水陶瓷比重  封蜡法  煮沸法陶瓷比重  陶瓷体积密度  陶瓷孔隙率 陶瓷吸水分率 粉末冶金密度检测仪 粉末冶金含油率检测仪  硬质合金密度仪 可渗透性粉末烧结材料密度仪

粉末冶金类产品大部分属于多孔性与吸水性的产品，当使用阿基米得原理中，一般的不吸水比重计去测量时，样品放入水中，样品即会一直吸水，造成水中的重量一直在变化，使量测上数值一直不稳定，造成数值上的误差。相信这一定是大家在量测上所遇到的问题。又目前的生产设备昂贵、原物料又持续的上涨，使得生产成本增加；又产品的同构型太高造成同业之间的价格竞争，使得产品所获得的利润降低。

假如公司的营业额NT$100,000,000，而产品的不良率是6％，将造成公司NT$6,000,000的浪费。

假如公司的营业额NT$100,000,000，而产品的不良率是2％，将造成公司NT$2,000,000的浪费。

以上的数据得知不良率越高，所支出的费用越庞大，把不良率降的越低，所获得的利润也会相对的提高。所以如何改善目前产业界所面临的问题，是我们所追求的目标。故我们诚心的建议，在测量多孔性材料的密度、含油率时，使用根据规范所制作而成的设备，将有助于降低产品的不良率。

本公司为建立正确且符合规范的生胚密度、烧结后密度、有效孔隙率的量测。特别研发出「全自动真空抽取机」与「可渗透性粉末烧结产品密度计ST-600P」。研发此两项产品，期望能协助业界能有效降低产品的不良率。

理论基础：此量测仪器设备是根据ASTM B311、B328、 MPIF 42 、MPIF 57与JIS Z2501、Z2505、Z2506和GB/T 5163、5164、5165和CNS Z8041、Z8042之规范，加以研究和设计而成。

关键词：生胚密度、烧结后密度、含油率

1、前言：

一个任意成形的粉末冶金零件和精密陶瓷组件，其复杂的物体体积是很难由市场上所谓的标准量规与量具给予测量。如分厘卡(Micrometer)和测径规(Caliper) ....等。那要使用何种精密方法去量测体积呢？我们可利用阿基米得原理所论述的『水中置换法』去求得物体的体积。但是在复杂的形状物体中，牵涉到物体本身是否存在吸水的问题，又是一个考虑的因素？

如结构性粉末烧结机械零件、含油轴承、精密陶瓷被动组件...等都是属于吸水性粉末烧结

产品或孔隙大之产品；在规范中提到此类产品的密度求法是以体密度为主要的认定标准。故多孔性产品密度测量，体密度测量法才是zui正确测量方式。

体密度的公式如下：它有三个变数Wa，Wb和Ww。  

Wa：样品在空气中之重量   

Wb：防水后样品在空气中之重量

Ww：防水后样品在水中之重量

其演算公式为：

在上述的演算公式中，要如何达到快速又正确的防水处理作业，又是一个考虑的因素？

反观目前产业界对于生胚密度、烧结后密度、有效孔隙率的量测有下列几种方法，是否*符合规范？是否快速、简便有待商榷？

A：将试样拿至现场在大型真空含浸机做防水处理作业。

B：利用简易酒精灯和烧杯在实验室中做温度65℃时间30分钟的简易含浸防水处理作业。

C：不做防水处理作业，直接使用仅有两个变量的橡胶密度计测量样品的密度值。

D：使用含有毒性的水银密度仪量测密度。

E：只测量样品的重量做为判断产品密度的依据。

综合以上，发现产业界的量测方法和规范中有所差异。因此我们根据各国规范加以研究和设计两种创新的产品：

*项：可渗透粉末烧结产品密度计ST-600P (图1)

第二项：全自动真空抽取机MHV-1 (图2)

提供产业界正确且符合规范的生胚密度、烧结后密度、有效孔隙率的量测。

*项：可渗透性粉末烧结产品密度计

针对结构性粉末烧结机械零件、含油轴承、精密陶瓷被动组件....等吸水性产品或孔隙大之产品加以设计制造而成。本机主要使用于可渗透粉末烧结产品、精密陶瓷烧结产品、氧化磁铁、吸水性材料、气孔隙大之产品....等产业。可直接读出固体、颗粒体、浮体之样品在空气中平均重量、水中平均重量以及体密度、含油率、湿密度、开孔体积等。

只需量测出Wa、Wb、Ww即可立刻计算出样品的密度。

Wa：样品在空气中之重量

Wb：防水后样品在空气中之重量

Ww：防水后样品在水中之重量

其演算公式为：

第二项：全自动真空抽取机 MHV-1  (图2)

在防水处理的作业中，针对规范中的真空抽取油浸法，我们设计制作一台全自动的真空抽取机MHV-1 (L410 x W340 x H430mm)

可依据不同的规范，设定不同的油浸温度、抽真空时间；测量简单、快速，数据准确，可节省不少的人力成本与时间成本。                                            图2 全自动真空抽取机 MHV-1

2、实验

2.1实验一

一般比重计与可渗透性粉末烧结产品密度计测量是否有差异?

实验样品条件：

样品：圆形状生胚产品     实验报告：水温25℃

1. 数据1：

使用设备：一般比重计ST-203S   0.001g ~ 200g   0.001g/cm3

干密度测试法：使用一般的比重计测量

演算公式：利用二个变数的直读式比重计测量

操作步骤：

• 先测样品在空气中之重量
• 再测量样品在水中之重量时，约有几种方式：
  1. 先浸泡一下酒精，免除气泡附着再放入水中。
  2. 在水槽中夹住样品摇晃以去除气泡，直接放入水中。

表1  所得数据

1. 数据2：

使用设备：体密度测试法：使用可渗透性粉末烧结产品密度计 ST-600P (图1)

1、厦门易仕特 ST-600P   0.005g ~ 200g    0.001g/cm3

2、全自动真空抽取机 MHV-1 (图2)

3、使用规范：CNS与JIS的防水处理法 (参看表8)

演算公式：利用ASTM三个变数的直读式比重计测量

操作步骤：

1. 在室温中将样品*浸入含有油的真空干燥器里。
2. 按下抽真空键，将容器内之压力降至小于4Kpa，并保持30分钟。
3. 30分钟后，慢慢打开泄压阀泄压，然后取出样品。将其附着于表面油轻轻擦去。

表2 所得数据

实验报告：

根据表1、表2所得数据我们可以发现，使用一般的密度计测量密度会造成所得到之密度值高于产品实际的密度值。所以在体密度量测一定要使用规范所述的方法量测，才不会造成密度的差异。

2.2实验二

各种规范中，防水处理作法的差异，所得到的密度值是否有差异?

作法：

使用CNS与JIS的防水处理法、GB/T的防水处理法、ASTM、MPIF的防水处理法(参看表8)

，利用ST-600P计算出密度值，观察不同规范作法密度值是否有差异？

实验样品条件：

使用设备：体密度测试法：使用可渗透性粉末烧结产品密度计 ST-600P (图1)

1、厦门易仕特 ST-600P  0.005g ~ 200g   0.001g/cm3

2、全自动真空抽取机 MHV-1 (图2)

3、样品：圆形状生胚产品

4、实验报告：水温25℃

5、演算公式：利用ASTM三个变数的直读式比重计测量

作法图片：

图3 量测作法

1. 数据1：CNS与JIS的防水处理法(参看表8)：将样品浸入容器内之油中，在室温下将容器内之压力降至小于4Kpa，并保持30分钟后 ，回复到常压。

表3 所得数据

1. 数据2：GB/T的防水处理法(参看表8)：将样品浸入到65±5℃的热油中，直到不再有气泡出现，冷却到室温后，取出样品。

表4 所得数据

1. 数据3：ASTM、MPIF的防水处理法(参看表8)：将样品浸入在82±5℃的热油中4个小时，然后冷却到室温后，取出样品。

表5 所得数据

1. 数据4：此作法是我们综合以上防水处理规范所研拟出来的作法，缩短时间只需1分钟。其数据提供各位参考。作法如下：

操作步骤：

1. 将样品放入真空器里，按下抽真空机。真空度达70cmHg时，抽真空机自动停止抽取。
2. 打开阀门让已经温控60℃的润滑油进入真空器内，样品*浸泡在润滑油中。
3. 再按下抽真空机继续抽真空，到达所设定时间60秒，抽真空机自动停止抽取。
4. 然后慢慢打开泄压阀泄压 。
5. 取出样品并依序将样品表面的油擦干。

表6 所得数据

实验报告：

综合以上表3、表4、表5、表6四个数据的量测，发现各种规范作法之间所计算出来的密度值差异并不大，所以要使用那一种作法zui为合适由使用者自行决定。其中数据4的方法，是我们综合以上的规范所研究出来的作法，密度值与规范的值相差不大，提供各位使用者参考，如使用者觉得此方式可以接受，它可让测量的时间大幅的缩短至1分钟。

2.3实验三

利用全自动真空抽取机作真空含浸处理，计算出含油率

图4  SD-200L             提供软件程序             全自动真空抽取机 MHV-1

使用设备：

1、日本Alfa-Mirage   SD-200L  0.0001g ~ 200g   0.0001g/cm3 (图4)

2、全自动真空抽取机 MHV-1 (图2)

3、样品：烧结后含油轴承产品

4、实验报告：水温25℃

5、演算公式：三个变数计数出含油率

6、使用CNS与JIS规范作法(参看表8)

作法如下：

1. 将样品放入容器内降低容器内部之压力小于4Kpa保持10分钟，
2. 将加热至80℃之油注入到容器内，使样品*浸满。
3. 继续保持在此减压下之状态达30分钟，然后回复常压。
4. 等油温回复到常温后，取出试料，将附着在试料上之油轻轻擦去。

表7 所得数据

实验报告：

在含油率的作法，可以依据不同规范设定不同的温度、时间，快速、准确的求出含油率。

表8  规范中所述测量密度的防水处理方法

3结论：

感谢 粉末冶金各为*和教授的指导。产品本身在设计时，因考虑多孔性材料体密度的自动量测设备和仪器还没有诞生，所以就以【自动化多孔性材料的体密度量测】为主题。历经了5年期间的努力，我们研习各种材料的密度量测方法，并且不断的请教台大与兴大的教授们和各行业学有专精的人士，反复的实验和求证，要求产品的推出能带给以多孔性材料所生产的产品，在生产过程中能降低其不良率且得到实际的质量量测。并也期望能广泛的应用于各行业。