PENGACUAN SUNTIKAN KARBIDA TUNGSTEN TERSIMEN DENGAN SISTEM BAHAN PENGIKAT BERASASKAN STEARIN SAWIT

SRI YULIS BINTI M. AMIN

TESIS YANG DIKEMUKAKAN UNTUK MEMPEROLEH IJAZAH DOKTOR FALSAFAH

FAKULTI KEJURUTERAAN DAN ALAM BINA

UNIVERSITI KEBANGSAAN MALAYSIA BANGI

2015

iii

PENGHARGAAN Pertama sekali, syukur Alhamdulillah ke hadrat Allah S. W. T. kerana telah memberikan saya kudrat, kematangan fikiran serta kesihatan tubuh badan sehingga akhirnya dapat menyiapkan keseluruhan kajian ini. Setinggi penghargaan turut ditujukan kepada penyelia utama saya, Prof. Dr. Norhamidi Muhamad atas segala khidmat kepakaran, bantuan nasihat serta teguran yang sangat bermakna sepanjang saya berada di bawah bimbingan beliau. Tidak lupa juga kepada penyelia bersama saya, Prof. Madya Dr Khairur Rijal Jamaludin yang banyak membantu dalam menguatkan semangat saya untuk melengkapkan kajian ini. Bantuan kewangan yang diberikan oleh pihak Kementerian Pendidikan Malaysia dan Universiti Tun Hussein Onn Malaysia juga amat dihargai dan sesungguhnya sangat membantu saya bertahan sepanjang pengajian ini. Saya juga ingin merakamkan berbanyak-banyak terima kasih kepada rakan-rakan seperjuangan saya dalam kumpulan penyelidikan ini terutamanya buat Azizah, Fayyaz, Heng, Amir dan lain-lain yang sama-sama membantu dan menyokong satu sama lain pada saat susah dan senang. Juga kepada barisan juruteknik yang banyak membantu melancarkan aktiviti ujikaji di makmal, tanpa kalian tidak mungkin saya dapat mengumpul data dengan baik sepanjang berada di UKM. Setinggi penghargaan turut ditujukan kepada keluarga tercinta, terutama suami saya Mohd Kahar Mohd Ali, atas segala sokongan dan pengorbanan yang dilakukan semasa pengajian saya, permata hati saya, Rafique Azhari, kedua ibu bapa saya serta adik beradik yang sentiasa berada di belakang saya, atas bantuan dan doa yang tidak putus-putus untuk menyokong perjuangan saya. Akhir sekali, ribuan terima kasih kepada sesiapa sahaja yang terlibat secara langsung atau tidak langsung dalam saya menyiapkan kajian ini, sesungguhnya Allah S. W. T sahaja yang akan membalas jasa baik kalian.

iv

ABSTRAK

Proses pengacuan suntikan logam (Metal Injection Molding, MIM) semakin mendapat tempat di kalangan industri pembuatan kerana keupayaannya menghasilkan produk berbentuk kompleks secara pukal. Dalam MIM, bahan pengikat yang terdiri daripada beberapa komponen ditambah kepada serbuk logam bagi membentuk bahan suapan yang menepati ciri aliran pseudoplastik. Salah satu aspek penting dalam pemilihan bahan pengikat adalah kebolehannya untuk membasahi permukaan serbuk logam untuk melancarkan perjalanan bahan suapan ke dalam kaviti acuan, selain mudah disingkirkan sepenuhnya dalam masa yang singkat tanpa menjejaskan prestasi jasad perang. Kajian ini melihat tentang keboleh pemprosesan bahan pengikat berasaskan stearin sawit bersama logam keras karbida tungsten tersimen melalui proses MIM. Aspek paling utama adalah memastikan kesemua komponen bahan pengikat (stearin sawit dan polietilena) berupaya untuk membasahi dan mengikat bersama serbuk karbida tungsten tersimen seterusnya menghasilkan bahan suapan yang bersifat homogen. Serbuk karbida tungsten tersimen dengan komposisi WC-9Co disediakan melalui proses pengisaran basah bagi serbuk tungsten karbida (WC) dan kobalt (Co) selama 1 jam 30 minit. Melalui teknik penyerapan minyak, nilai muatan serbuk genting yang diperolehi bagi logam keras tersebut adalah sebanyak 65% isipadu. Kemudiannya bahan suapan pada beban serbuk 59, 61 dan 63% isipadu disediakan melalui proses pengadunan serbuk karbida tungsten tersimen bersama bahan pengikat stearin sawit dan polietilena menggunakan mesin pencampur berbilah sigma. Ciri reologi bahan suapan seterusnya diuji dengan teknik reometer rerambut pada parameter beban dan suhu yang berbeza. Berdasarkan ciri reologi yang diperolehi, didapati kesemua bahan suapan yang diuji menunjukkan sifat pseudoplastik dan sesuai untuk disuntik, dengan bahan suapan yang terbaik untuk disuntik adalah pada beban serbuk 59% isipadu, memandangkan ia memiliki ciri-ciri seperti indeks aliran, n yang tinggi, tenaga pengaktifan, E yang rendah serta parameter kebolehacuanan α yang tinggi, yang menandakan sifat kehomogenan dan kestabilan yang baik. Rekabentuk ujikaji Taguchi secara dinamik digunakan untuk mengoptimumkan parameter penyuntikan. Hasil yang dicapai adalah seperti berikut: kadar alir pada 20 ccm, beban serbuk pada 63% isipadu, suhu penyuntikan pada 140oC, dan tekanan pegang pada 1700 bar. Komponen bahan pengikat seterusnya disingkirkan melalui penyahikatan larutan menggunakan cecair n-heptana, disusuli penyahikatan terma dalam persekitaran gas argon. Jasad perang yang direndam pada suhu 70oC selama 4 jam, dan dipanaskan secara perlahan pada kadar 5oC/min selama 90 minit adalah bebas daripada sebarang kecacatan seperti retak mahupun pembengkokkan. Seterusnya proses pensinteran dilakukan di dalam relau vakum pada kadar pemanasan 10oC/min pada suhu 1450, 1500 dan 1550oC selama 60 dan 90 minit. Parameter pensinteran optimum yang diperolehi menghasilkan jasad sinter dengan ketumpatan 97.7% daripada ketumpatan teori, nilai kekerasan sebanyak 88.42 HRA dan kekuatan patah melintang sebanyak 854 MPa.

v

INJECTION MOLDING OF CEMENTED CARBIDE WITH PALM STEARIN BINDER SYSTEM

ABSTRACT

Metal injection molding (MIM) has gained more attention because its capability in producing complex part at high quantity. In MIM, multi component binder system is added to the metal powder to form the feedstock with desired pseudoplastic flow. One of the important aspects in determining the best binder system is the binder’s ability to wet the surface of the metal powder, thus facilitating the flow of the feedstock into the mold’s cavity. The binder system should easily being removed completely in a short time without deteriorating the brown part’s properties. This research presents the processability of the palm stearin based binder with the hardmetal (WC-Co) by MIM process. The most significant aspect is to ensure all the binder components (palm stearin and polyethylene) are able to wet and bond to both WC and Co and thus producing the homogenous MIM feedstock. The cemented carbide powder with the composition of WC-9Co was prepared by wet milling of tungsten carbide (WC) and cobalt (Co) powder for 1 hour and 30 minutes. Based on the oil absorption technique, the critical powder volume percentage (CPVP) value for the hardmetal is 65% vol. Feedstock of powder loading of 59, 61 and 63 % vol. were prepared by mixing the cemented carbide powder with palm stearin and polyethylene binder system in a sigma blade mixer. The rheological behaviour of the feedstock was evaluated using capillary rheometer technique at different load and temperature. Based on the rheological properties, it was concluded that all the MIM feedstocks show a pseudoplastic behaviour and suitable to be injected, with the best feedstock to be injection molded was at powder loading 59% vol. since it has desirable properties, moderately high flow behaviour index, n, low activation energy, E, high moldability parameter, α that combines good homogeneity and high stability. Dynamic Taguchi parameter design was used to optimize the green density. The results show the optimum combination of parameters achieved are: flowrate at 20 ccm, powder loading at 63% vol., injection temperature at 140oC and holding pressure at 1700 bar. The binder components were extracted through solvent debinding in n-heptane, followed by thermal debinding in argon gas atmosphere. The samples immersed in 70oC solvent temperature for 4 hours, and slow heating rate of 5oC/min with 90 minutes holding time in thermal debinding produced a brown part without any cracking or swelling. After debinding, the brown parts were sintered in a vacuum furnace at a heating rate of 10oC/min and temperatures of 1450, 1500 and 1550oC for 60 and 90 minutes of holding time. The optimum sintering parameter produced sintered part with 97.7% of theoretical density, hardness value of 88.42 HRA and transverse rupture strength value of 854 MPa.

vi

KANDUNGAN

Halaman

PENGAKUAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK iv

ABSTRACT v

KANDUNGAN vi

SENARAI JADUAL x

SENARAI RAJAH xii

SENARAI SIMBOL xvi

SENARAI RINGKASAN xviii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Pengenalan 1 1.2 Permasalahan Kajian 2 1.3 Objektif Kajian 4 1.4 Skop Kajian 5 1.5 Susun Atur Tesis 6 BAB II KAJIAN LITERATUR 2.1 Pengenalan 7 2.2 Proses Pengacuan Suntikan Logam 7 2.2.1 Bahan Suapan 9 2.2.2 Serbuk Logam 13 2.2.3 Bahan Pengikat 15 2.2.4 Bahan Pengikat Komposit Stearin Sawit dan Polietilena 18 2.2.5 Beban Serbuk 20 2.2.6 Penyediaan Bahan Suapan 23 2.2.7 Sifat Reologi Bahan Suapan 24 2.2.8 Proses dan Parameter Penyuntikan 29 2.2.9 Pengoptimuman Parameter Penyuntikan 33 2.2.10 Proses dan Parameter Penyahikatan 34

vii

2.2.11 Proses dan Parameter Pensinteran 42 2.3 Tungsten Karbida-Kobalt (WC-Co) 50 2.3.1 Pengacuan Suntikan Karbida Tersimen 52 2.4 Rumusan 54 BAB III METODOLOGI KAJIAN 3.1 Pengenalan 56 3.2 Bahan dan Peralatan Ujikaji 58 3.2.1 Serbuk Logam 58 3.2.2 Penyediaan Serbuk WC-9Co 59 3.3 Penyediaan Bahan Suapan 61 3.2.1 Penentuan Beban Serbuk Kritikal WC-9Co 61 3.2.2 Pencampuran Bahan Suapan 64 3.4.3 Sifat Reologi Bahan Suapan 67 3.4 Peringkat Pengacuan Suntikan 70 3.4.1 Kaedah Taguchi 72 3.5 Peringkat Penyahikatan 73 3.5.1 Penyahikatan Larutan 74 3.5.2 Penyahikatan Terma 74 3.6 Peringkat Pensinteran 75 3.7 Ujikaji Jasad Sinter 76 3.7.1 Ketumpatan 76 3.7.2 Peratusan Kandungan Karbon 77 3.7.3 Kekuatan Lenturan Tiga Titik 77 3.7.4 Kekerasan 78 3.7.5 Pemeriksaan Mikrostruktur 79 3.8 Rumusan 79

viii

BAB IV KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN 4.1 Pengenalan 80 4.2 Penyediaan Bahan Suapan 80 4.2.1 Morfologi Zarah Serbuk 80 4.2.2 Taburan Saiz Zarah 82 4.2.3 Pengisaran Serbuk WC dan Co 83 4.3 Analisis Ciri-ciri Reologi Bahan Suapan 87

4.3.1 Kesan Beban Serbuk dan Suhu Terhadap Indeks Tingkahlaku Aliran 89

4.3.2 Kesan Beban Serbuk dan Suhu Terhadap Tenaga Pengaktifan 93

4.4 Analisis Parameter Proses Pengacuan Suntikan 97 4.4.1 Pengoptimuman Parameter Pengacuan Suntikan 102 4.5 Analisis Parameter Penyahikatan 107 4.5.1 Proses Penyahikatan Larutan 108 4.5.2 Proses Pirolosis Terma 111 4.6 Analisis Sifat Pensinteran WC-Co 115 4.6.1 Morfologi Jasad Sinter 115 4.6.2 Kesan Keliangan Terhadap Ketumpatan Jasad Sinter 117 4.6.3 Kesan Kekerasan Jasad Sinter Terhadap Kandungan Kobalt 121 4.6.4 Kesan Kekuatan Jasad Sinter Terhadap Kandungan Karbon 125 4.6.5 Perubahan Saiz Ira WC Terhadap Suhu Pensinteran 130 4.6.6 Penentuan Jasad Sinter Optimum 132 4.7 Rumusan 137 BAB V KESIMPULAN DAN CADANGAN 5.1 Kesimpulan 139 5.2 Sumbangan Kajian 141 5.3 Cadangan Kajian Lanjutan 142

ix

RUJUKAN 144 LAMPIRAN A Data bagi analisis serbuk WC 156 B Tatasusunan ortogon L18 yang digunakan pada peringkat suntikan 157 C Persamaan dinamik bagi S/N ratio dan pekali β 158 D Keputusan ujian EDS bagi serbuk WC-Co dikisar pada

parameter berbeza 159 E Data bagi analisis serbuk WC-Co yang dikisar basah 164

x

SENARAI JADUAL

No. Jadual Halaman 2.1 Ciri-ciri serbuk logam bagi proses MIM 13 2.2 Keterangan bentuk zarah serbuk 14 2.3 Kategori bagi saiz ira zarah WC 14 2.4 Parameter-parameter penyuntikan 31 2.5 Tekanan mengewap bagi kobalt pada suhu berbeza 48 3.1 Ciri serbuk logam WC dan Co 58 3.2 Ketumpatan piknometer WC dan Co 58 3.3 Parameter pengisaran basah dan kering bagi serbuk WC dan Co 60 3.4 Ciri-ciri komponen bahan pengikat 64 3.5 Parameter sifat reologi beserta persamaan dan fungsinya 70 3.6 Parameter faktor kawalan bagi proses pengacuan suntikan 71 4.1 Taburan saiz partikel bagi serbuk WC dan Co 82 4.2 Taburan peratusan berat WC dan Co selepas pengisaran kering 84 4.3 Komposisi elemen WC dan Co dan ralat nisbi (RE) selepas

pengisaran basah 86 4.4 Ringkasan parameter reologi bagi 3 beban serbuk berbeza 91

4.5 Perbandingan nilai n dan E dengan literatur berbeza 96

4.6 Parameter penyuntikan bagi formulasi bahan suapan berbeza 100 4.7 Parameter optimum terhadap sistem pengacuan suntikan 104 4.8 Jadual sambutan terhadap isyarat hingar S/N (purata S/N

= -92.09) 106 4.9 Nilai ramalan bagi isyarat hingar S/N dan β 106

xi

4.10 Ringkasan nilai isyarat hingar S/N dan β antara larian ramalan

dan pengesahan 107 4.11 Peratus keliangan bagi sampel I dan II pada masa pensinteran 60

dan 90 minit 120 4.12 Nilai kekerasan HRA jasad sinter WC-9%Co 122 4.13 Ciri fizikal dan kekerasan aloi WC-Co yang disinter pada masa

inap 60 minit 134

xii

SENARAI RAJAH

No. Rajah Halaman 1.1 Perbandingan ekonomik antara teknologi pembuatan berbeza 1 2.1 Peringkat-peringkat dalam proses MIM 9 2.2 Empat keadaan zarah logam dan bahan pengikat dalam bahan

suapan 10 2.3 Pemisahan bahan pengikat dan serbuk logam semasa pengacuan 11 2.4 Bacaan daya kilas yang mantap menandakan kehomogenan bahan

suapan 12 2.5 Lengkuk CPVC yang digunakan bagi adunan serbuk logam dan bahan pengikat 22 2.6 Contoh penentuan CPVC berdasarkan graf reometer kilasan 23 2.7 Tiga ciri aliran bahan suapan 27

2.8 Hubungan antara tegasan ricih τ (Pa) dan kadar ricih γ (s-1) 28 2.9 Mesin pengacuan suntikan jenis skru salingan 30

2.10 Kecacatan jenis kejatuhan dan rekahan kesan dari penurunan

(slumping) semasa penyahikatan larutan 37

2.11(a) Gambarajah taburan bahan pengikat bagi keratan rentas jasad hijau 38

2.11(b) Gambarajah taburan bahan pengikat bagi peringkat awal proses

penyahikatan larutan 38 2.11(c) Gambarajah taburan bahan pengikat bagi peringkat pertengahan

proses penyahikatan larutan 39 2.11(d) Gambarajah taburan bahan pengikat bagi peringkat akhir proses

penyahikatan larutan 39 2.12 Kehilangan bahan pengikat semasa penyahikatan terma 40 2.13 Mekanisme yang berlaku semasa proses pensinteran 43

2.14(a) Ilustrasi perbandingan bagi dua mekanisme yang wujud semasa

xiii

proses pensinteran fasa pepejal 43 2.14(b) Ilustrasi perbandingan bagi dua mekanisme yang wujud semasa

proses pensinteran fasa cecair 43

2.15 Diagram gambarajah fasa bagi WC-10Co 44 2.16 Diagram skematik bagi proses LPS 45

2.17 Gambarajah fasa W-C-Co pada keratan sesuhu 1200oC 49

2.18 Kaedah penghasilan WC 51 3.1 Carta alir proses keseluruhan ujikaji 57

3.2 Mesin pengisar bebola Fritsh Pulverisette 5 60

3.3 Mesin pencampur Brabender W50E 61 3.4 Graf penentuan nilai beban serbuk kritikal bagi serbuk WC-Co 62 3.5 Mesin pencampur berbilah sigma 64 3.6 DSC bagi pengikat (a) stearin sawit dan (b) polietilena 65 3.7 TGA bagi pengikat (a) stearin sawit dan (b) polietilena 66 3.8 Mesin penghancur 67 3.9 Reometer rerambut Shamadzu CFT-500D 68 3.10 Skematik bagi keratan rentas sebelah dalam reometer 68 3.11 Bentuk dan dimensi bar tegangan berdasarkan piawai MPIF 50 71 3.12 Mesin pengacuan suntikan Battenfeld MA 250 CDC 71 3.13 Gambarajah – P dan fungsi idealnya 73 3.14 Bikar berisi cecair n-heptana di dalam oven 74 3.15 Relau jenis pembukaan pisah 75 3.16 Relau vakum -9.1 kPa 76 3.17 Alat pengukur ketumpatan 77 3.18 Mesin Instron 5567 78

xiv

4.1 Imbasan elektron bagi zarah (a) WC dan (b) Co 81 4.2 Taburan peratusan berat kompisisi WC dan Co pada parameter

pengisaran kering berlainan (a) 60 dan (b) 30 minit 85 4.3 Morfologi serbuk dikisar basah pada kelajuan 250 ppm selama 90 minit 87 4.4 Kelikatan bahan suapan terhadap kadar ricih dan suhu berlainan pada pembebanan serbuk (a) 59% (b) 61% dan (c) 63% isipadu 90 4.5 Variasi indeks ciri aliran n terhadap suhu 92 4.6 Hubungan antara ln kelikatan bahan suapan dan suhu pada beban serbuk (a) 59% (b) 61% dan (c) 63% isipadu 95 4.7 Jasad anum berbentuk bar tegangan 98 4.8 Gambarajah SEM pada permukaan patah jasad anum 98 4.9 Ketumpatan hijau bagi parameter penyuntikan berbeza pada beban serbuk 59% isipadu 100 4.10 Perbandingan ketumpatan hijau antara beban serbuk (a) 61% dan (b) 63% isipadu 102 4.11 Graf (a) Nisbah isyarat hingar S/N dan (b) kecerunan β 104 4.12 Peratus kehilangan stearin sawit terhadap masa rendaman pada suhu larutan berbeza 108 4.13 Peringkat pertengahan penyahikatan larutan 109 4.14 Morfologi jasad perang setelah penyahikatan larutan 110 4.15 Perbezaan fizikal antara (a) jasad anum dan (b) jasad perang 113 4.16 SEM bagi jasad perang selepas (a) penyahikatan larutan dan (b)

pirolisis terma 115 4.17 Mikrograf imbasan elektron bagi jasad sinter pada suhu berlainan (a) 1450 (b) 1500 dan (c) 1550oC. Kelabu terang adalah WC, kelabu gelap adalah Co, manakala hitam menandakan keliangan 117 4.18 Imej mikroskop optikal bagi (a) sampel I setelah disinter pada suhu 1450oC selama 60 minit dan (b) sampel II setelah disinter pada suhu 1550oC selama 90 minit 119 4.19 Peratus perubahan keliangan terhadap perubahan suhu pensinteran 121

xv

4.20 Perubahan ketumpatan sampel yang diinap pada 60 dan 90 minit

terhadap suhu pensinteran 121 4.21 Kaitan antara kekerasan sampel dan peratus kobalt terhadap suhu

pensinteran bagi masa inap 90 dan 60 minit 123 4.22 Corak pembelauan XRD bagi sampel yang disinter pada suhu 1550oC selama 90 minit 125 4.23 Kekuatan patah melintang serta kaitannya dengan peratus kandungan karbon bagi jasad sinter 126 4.24 Analisis EDX bagi peratus karbon untuk sampel II 128 4.25 Perubahan saiz ira yang berlaku apabila jasad disinter pada suhu (a) 1550 dan (b) 1450oC 131 4.26 Kaitan kekerasan sampel dengan saiz ira selepas pensinteran 132 4.27 Corak pembelauan XRD bagi sampel optimum yang disinter pada suhu 1550oC selama 60 minit 135 4.28 Analisis EDX bagi peratus karbon untuk sampel optimum 136 4.29 Taburan saiz ira bagi sampel optimum dalam kajian ini 137

xvi

SENARAI SIMBOL H2 Hidrogen N2 Nitrogen η Fasa eta Vf Isipadu serbuk logam Vo Isipadu asid oleat D50 Saiz median serbuk η Kelikatan γ Kadar ricih (s-1) n Indeks tingkahlaku aliran K Nilai pemalar ηo Kelikatan rujukan E Tenaga pengaktifan R Pekali gas universal T Suhu mutlak αSTV Indeks kebolehacuanan τ Tegasan ricih (Pa) Sw Cerun taburan D Diameter acuan Q Kadar alir L18 Tatasusunan ortogon ρ ketumpatan jasad sinter w jisim jasad sinter di udara k jisim jasad sinter di dalam air

xvii

m jisim jasad sinter tanpa sokongan ρw ketumpatan cecair rendaman S Tegasan P Beban (N) L Jarak di antara penyokong (mm) w Lebar spesimen (mm) t Tebal spesimen (mm) D10 Taburan kumulatif saiz serbuk pada 10% D90 Taburan kumulatif saiz serbuk pada 90% S Luas permukaan tentu (m2/g) ρ ketumpatan teori serbuk D saiz partikel S/N signal-to-noise β sambutan Δ Jeda W berat bahan pengikat disingkirkan t masa penyahikatan B pekali penyahikatan

xviii

SENARAI RINGKASAN

MIM Proses pengacuan suntikan logam SS 316L Logam tahan karat WC Tungsten karbida Co Kobalt WC-Co Karbida terekat TGA Analisis permeteran graviti haba SEM Mikroskop imbasan elektron ISO Piawaian Organisasi Antarabangsa PS Stearin sawit PE Polietilena PP Polipropelina YSZ zirkonia terstabil yttria Ti-6Al-4V Titanium CPVC Kepekatan kritikal isipadu serbuk PEG polietilena glikol PMMA polimetil metakrilat DSC Imbasan permeteran kalori perbezaan EVA Ethylene vinyl acetate EWC Kandungan air seimbang (equilibrium water content) HDPE Polietilena berketumpatan tinggi HSS Keluli halaju tinggi SSS Pensinteran fasa pepejal LPS Pensinteran fasa cecair

xix

EDS Meter spektrum serakan tenaga ASTM American Society for Testing and Materials JIS Japanese Industrial Standard MPIF Metal Powder Industries Federation HRA Kekerasan Rockwell Skala A RE Relative error W2C Tungsten karbida Co3W3C Karbida ketiga C Karbon Cr3C2 Kromium karbida TiC Titanium karbida VC Vanadium karbida NbC Niobium karbida TaC Tantalum karbida

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 PENGENALAN

Teknologi pemprosesan logam telah mengalami banyak pembangunan dalam

menghasilkan teknik pembuatan komponen dengan bentuk yang kompleks.

Kebolehpakaian sesuatu teknologi adalah bergantung kepada matlamat pengeluaran

dan Rajah 1.1 menunjukkan perbandingan ekonomik antara pelbagai teknologi

pembuatan produk pada kuantiti pengeluaran dan darjah kompleks rekabentuk yang

berbeza. Rajah tersebut meletakkan kedudukan proses pengacuan suntikan logam

sebagai pilihan terbaik dalam menghasilkan produk berketepatan tinggi pada jumlah

yang pukal, jika dibandingkan dengan proses pembuatan lainnya, seperti proses

penekanan dan pensinteran, pemesinan, penuangan acuan dan penuangan pelaburan.

Rajah 1.1 Perbandingan ekonomik antara teknologi pembuatan berbeza

Sumber: German & Bose 1997

103

105

104

Pengacuan suntikan logam Proses

penuangan acuan

Proses penekanan dan persinteran

Pemesinan Proses penuangan

pelaburan

Rendah

Sederhana Tinggi

Kua

ntiti

pen

gelu

aran

Darjah kompleks reka bentuk

106

2

Proses pengacuan suntikan logam (Metal Injection Molding, MIM) adalah satu teknik

yang dibangunkan hasil kombinasi sifat kebolehbentukan plastik, ketepatan dimensi

oleh penuangan acuan dan kebolehlenturan bahan dari metalurgi serbuk (Black &

Kohser 2013). Ia merupakan alternatif kepada pembuatan komponen bersaiz kecil

(dengan ketebalan kurang daripada ¼ inci dan berat di bawah 20 g), berbentuk

kompleks dan terdiri daripada logam yang mempunyai suhu lebur yang tinggi yang

mana lazimnya dihasilkan melalui proses berkos tinggi, seperti penuangan lilin,

pemesinan terus dari stok logam atau metalurgi serbuk yang konvensional. Aplikasi

bagi komponen MIM meliputi bidang automotif, perkakasan komputer, peranti

perubatan, barang keperluan sukan dan lain-lain (Ye at al. 2008; Moritz & Lenk

2009). Secara umumnya proses MIM terdiri daripada 4 peringkat utama, iaitu

pencampuran untuk menghasilkan bahan suapan yang homogen, pengacuan suntikan

untuk mendapatkan bentuk yang dikehendaki, penyahikatan untuk menyingkirkan

bahan pengikat dan akhir sekali pensinteran untuk mengikat partikel logam bersama.

Sehingga ke hari ini, terdapat peningkatan kecenderungan untuk menghasilkan

komponen yang terdiri daripada pelbagai bahan melalui proses MIM. WC-Co atau

karbida tersimen adalah bahan komposit yang terdiri daripada tungsten karbida (WC)

yang terbenam dalam fasa pengikat kobalt (Co) dan memiliki kelebihan dari segi

kekuatan yang tinggi, daya tahan rintangan yang tinggi pada suhu tinggi dan pekali

pengembangan haba yang rendah. Ciri ini menjadikan bahan karbida tersimen sukar

untuk dimesinkan dan memerlukan kos yang tinggi (Bose 2011). Maka penghasilan

karbida tersimen melalui proses MIM adalah signifikan memandangkan kos

pengeluaran bagi kuantiti pukal dapat dikurangkan, tanpa sebarang proses sekunder

perlu dijalankan untuk mendapatkan hasil yang terbaik.

1.2 PERMASALAHAN KAJIAN

Teknologi MIM telah berjaya menghasilkan komponen WC-Co melalui penggunaan

sistem bahan pengikat yang pelbagai. Secara umumnya, sesuatu bahan pengikat perlu

memiliki ciri-ciri seperti dapat menyaluti serbuk tanpa bertindakbalas dengannya,

memiliki kelikatan yang rendah, tidak bersifat menghakis, serta terdiri daripada

beberapa komponen yang mempunyai fungsi berlainan. Komponen utama terdiri

3

daripada polimer tetulang belakang untuk menahan bentuk, di samping memberikan

kekuatan bagi jasad perang, manakala komponen kedua adalah pengisi yang mudah

disingkirkan pada peringkat awal penyahikatan. Sekiranya perlu, satu bahan tambah

diperlukan bagi mengubahsuai sifat-sifat pembasahan serbuk, pelinciran acuan

mahupun kelikatan bahan suapan. Pemilihan bahan pengikat yang sesuai harus

dilakukan bagi meminimakan kos pembuatan memandangkan ianya adalah bahan

sementara yang perlu disingkirkan sepenuhnya sebelum proses pensinteran dijalankan.

Setakat ini, banyak kajian dalam MIM WC-Co tertumpu kepada bahan

pengikat berasaskan lilin paraffin (Luo et al. 2009; Fan et al. 2007; Xuanhui et al.

2005 dan Baojun et al. 2002), sementara sistem polietilena glikol (PEG) dan polimetil

metakrilat (PMMA) telah digunakan oleh Chuankrekkul et al. (2008). Walaupun

bahan pengikat yang berasaskan lilin telah digunapakai secara meluas dan telah

terbukti mampu menghasilkan komponen WC-Co dengan prestasi yang baik, namun

masih terdapat beberapa kekangan yang masih boleh diperbaiki. Berdasarkan kajian

oleh Fan et al. (2007), kadar penyahikatan bagi bahan pengikat lilin adalah lebih

rendah dibandingkan dengan yang berasaskan minyak. Ini memanjangkan tempoh

penyahikatan, seterusnya meningkatkan kos operasi pembuatan. Tambahan pula

penyahikatan terma yang dilakukan terhadap bahan pengikat berasaskan lilin adalah

lebih sensitif terhadap perubahan suhu dan menyebabkan ketepatan dimensi serta

kecacatan jasad perang lebih sukar dikawal (Luo et al. 2009). Oleh yang demikian,

pemilihan bahan pengikat berasaskan minyak stearin sawit (palm stearin, PS) dipilih

bagi mengatasi kekangan-kekangan di atas. Secara hipotesisnya, PS mampu

memendekkan masa penyahikatan memandangkan berat molekul PS yang rendah

dapat meningkatkan kadar penyahikatan larutan, seterusnya bilangan liang terbuka

yang banyak akan memudahkan kawalan dimensi semasa penyahikatan terma.

Selain dijangka mampu mengurangkan kos pembuatan, produk tempatan ini

mudah diperolehi dengan harga yang murah memandangkan Malaysia memiliki

pasaran minyak sawit antara terbesar di peringkat global. Kelebihan utama PS ini

adalah mengandungi asid lemak yang bersifat tidak tepu yang menjadikan suhu

leburnya rendah dan mudah melarut di dalam cecair organik. Di samping itu, ianya

juga berupaya membentuk satu lapisan pelincir terhadap serbuk logam yang

4

seterusnya berupaya merendahkan kelikatan bagi aliran bahan suapan (Istikamah

2010, Iriany 2002). Memandangkan sifat kebolehaliran bahan suapan dapat diperbaiki

dengan kehadiran lapisan pelincir dari asid lemak PS ini, maka penjimatan kos dapat

dijangkakan tanpa penggunaan bahan tambah lain.

Sementara itu, melalui kajian terdahulu didapati beban serbuk yang digunakan

dalam proses MIM-WC-Co adalah rendah dibandingkan dengan serbuk logam lain.

Contoh beban serbuk yang pernah digunakan adalah sekitar 55 - 60 % isipadu

(Xuanhui et al. 2005; Fan et al. 2007; Merz et al. 2007; Chuankrekkul 2008), malah

pernah hanya mencapai sekitar 44% - 52% isipadu bagi serbuk WC bersaiz nano

(Heng et al. 2014, Abdolali 2014). Sedangkan untuk mendapatkan jasad sinter dengan

prestasi yang baik, haruslah memiliki ketumpatan yang tinggi, yang mana sifat ini

diperoleh menerusi beban serbuk yang tinggi. Selain itu, proses pengisaran yang

efisien dapat menyahgumpal serbuk logam seterusnya meningkatkan nilai beban

serbuk yang digunakan. Secara hipotesisnya, gandingan bahan pengikat PS bersama

logam keras karbida tersimen akan menghasilkan bahan suapan pada beban serbuk

yang tinggi, kerana PS mampu merendahkan kelikatan aliran, seterusnya lebih banyak

serbuk karbida tersimen yang boleh ditambah yang secara langsung meningkatkan

nilai beban serbuk.

Berdasarkan hujah-hujah yang dinyatakan sebelum ini, jelas menunjukkan PS

merupakan bahan pengikat yang paling sesuai digunakan dalam kajian ini dalam

usaha mengatasi kekangan-kekangan yang dihadapi oleh kajian terdahulu. Oleh itu,

penelitian terhadap kebolehpemprosesan PS ini dalam proses MIM bagi WC-Co

adalah penting memandangkan belum ada mana-mana kajian sebelum ini yang

menguji keberkesanan bahan pengikat tersebut bersama WC-Co.

1.3 OBJEKTIF KAJIAN

Berdasarkan permasalahan kajian yang telah diterangkan sebelum ini, maka objektif

bagi kajian ini adalah berikut:

5

i. Mengkaji keberkesanan formulasi bahan suapan berasaskan stearin sawit

dalam menghasilkan WC-Co melalui proses MIM

ii. Mengenalpasti parameter optimum bagi peringkat penyuntikan melalui

pendekatan rekabentuk ujikaji

iii. Mengkaji kesan parameter pensinteran terhadap ciri fizikal, mekanikal dan

mikrostruktur bagi jasad tersinter.

1.4 SKOP KAJIAN

Bahan suapan yang digunakan dalam kajian ini terdiri daripada serbuk karbida

tersimen WC-Co dengan saiz purata 4.35 µm, sementara bahan pengikat adalah

stearin sawit (Palm Stearin, PS) sebanyak 60% isipadu dan selebihnya 40% isipadu

polietilena (Polyethylene, PE). Pecahan formulasi bahan pengikat ini dipilih

berdasarkan kajian terdahulu yang telah dilakukan oleh Nor Hafiez (2011) terhadap

serbuk Ti-6Al-4V dan Istikamah (2010) terhadap serbuk SS316L. Secara

keseluruhannya, kajian ini meliputi kesemua peringkat dalam proses MIM, bermula

daripada peringkat pencirian bahan suapan sehinggalah ke peringkat pensinteran.

Pencirian bahan suapan merangkumi analisis saiz purata zarah WC-Co,

penentuan suhu lebur dan penguraian bagi PS dan PE, serta morfologi bentuk zarah.

Selanjutnya, kajian reologi dilakukan terhadap bahan suapan yang diadun pada tiga

pembebanan serbuk berbeza, iaitu 59, 61 dan 63% isipadu untuk melihat kesan

terhadap kebolehaliran dan kebolehacuanan. Parameter yang dikaji termasuklah

indeks tingkahlaku aliran, n, tenaga pengaktifan, E dan indeks kebolehacuanan, α.

Perubahan kelikatan pada kadar ricih berbeza turut dikaji bagi meramalkan ciri aliran

bahan suapan semasa peringkat penyuntikan.

Seterusnya, bahan suapan disuntik ke bentuk sampel jasad anum menggunakan

mesin pengacuan suntikan jenis skru berputar. Parameter penyuntikan seperti

pembebanan serbuk, suhu suntikan, tekanan pegang dan kadar suntikan disusun dalam

tatasusunan ortogon L18 dan dioptimumkan bagi mendapatkan jasad anum dengan

ketumpatan yang terbaik.

6

Jasad anum yang dihasilkan menerusi gabungan parameter yang telah dioptimumkan

sebelum ini dibawa ke peringkat penyahikatan dua peringkat. Penyahikatan larutan

dengan cecair organic n heptana dilakukan untuk menyingkirkan bahan pengikat PS,

disusuli penyahikatan terma dalam aliran argon bagi menguraikan baki bahan pengikat

PE yang tertinggal.

Akhir sekali, proses pensinteran dijalankan ke atas jasad perang ini dalam

keadaan vakum dengan parameter-paramater yang dilihat adalah suhu pensinteran dan

masa inap yang berbeza. Jasad tersinter dinilai dari sudut ketumpatan, kekerasan dan

kekuatan dan perkaitan dengan kandungan karbon serta saiz ira dijelaskan. Analisis

mikrostruktur turut dijalankan bagi mengukuhkan lagi kelakuan sifat mekanikal dan

fizikal yang ditunjukkan oleh jasad tersinter.

1.5 SUSUN ATUR TESIS

Tesis ini merangkumi lima bab secara keseluruhannya. Bab pertama menerangkan

tentang pengenalan dan latar belakang kajian, permasalahan kajian, objektif serta skop

kajian. Kajian literatur yang berkaitan tentang proses MIM khususnya terhadap keluli

keras WC-Co ditulis dalam bab yang kedua. Bab ketiga pula menerangkan prosedur

ujikaji dan metodologi kajian secara terperinci. Hasil keputusan ujikaji yang bermula

daripada peringkat penyediaan sampel kajian sehingga ke hasil sifat pensinteran

diterangkan dalam bab keempat. Akhir sekali, bab kelima merangkumi kesimpulan

beserta sumbangan kajian dan cadangan untuk penyelidikan yang akan datang.

BAB II

KAJIAN LITERATUR

2.1 PENGENALAN

Bab ini akan menerangkan kajian pustaka bagi dua bahagian secara umumnya iaitu

proses pengacuan suntikan logam dan karbida tersimen WC-Co. Dalam bahagian

pertama, penerangan tentang proses pengacuan suntikan logam diberikan dengan

setiap peringkat pemprosesan diperincikan. Pengkhususan diberikan kepada

penggunaan bahan pengikat berasaskan stearin sawit, sebagaimana yang digunakan

dalam kajian ini. Bahagian kedua pula melibatkan hasil pustaka bagi karbida tersimen,

termasuk kaedah penghasilan dan juga hasil pensinteran terhadap ciri mekanikal bagi

keluli keras yang diuji. Proses pengacuan suntikan karbida tersimen serta mekanisme

pensinterannya turut dikaji dan dibahaskan pada pengakhiran bab ini.

2.2 PROSES PENGACUAN SUNTIKAN LOGAM

Proses pengacuan suntikan logam (metal injection molding, MIM) merupakan

gabungan antara teknologi metalurgi serbuk dan pengacuan suntikan plastik dalam

membentuk komponen logam berbentuk kompleks dalam jumlah yang pukal.

Pengurangan kos dalam pembuatan ini dibantu oleh kebolehan teknologi ini dalam

menghasilkan produk akhir pada ketepatan tinggi tanpa memerlukan sebarang proses

sekunder seperti pemesinan, rawatan haba dan sebagainya (Supati et al. 2000; Krauss

et al. 2007). Semenjak mula diperkenalkan pada pertengahan tahun 1970-an, ianya

berkembang pesat dan diterima dalam pelbagai industri pembuatan, antaranya

8

automotif, peralatan pergigian dan perubatan, perkakasan komputer dan peralatan

sukan.

Secara amnya proses MIM terdiri daripada 4 peringkat berturutan; iaitu

pengadunan, penyuntikan, penyahikatan dan pensinteran. Rajah 2.1 menunjukkan

turutan proses tersebut yang mana bermula dengan pemilihan serbuk logam dan bahan

pengikat. Setelah diadun pada nisbah tertentu menggunakan mesin pencampur, bahan

suapan yang terhasil haruslah homogen dan bebas dari sebarang bentuk pemisahan

bahan pengikat mahupun pengasingan zarah (Supati et al. 2000). Kemudian doh bahan

suapan perlu menjalani proses pembutiran bagi membentuk butiran granul yang

bersesuaian untuk disuntik dengan mesin penyuntikan. Seterusnya dibawah kawalan

beberapa parameter penyuntikan, bahan suapan disuntik pada tekanan tertentu bagi

membentuk jasad anum . Peringkat berikutnya adalah penyahikatan, yang mana bahan

pengikat akan disingkir daripada jasad anum. Terdapat banyak kaedah penyahikatan

yang digunakan, dan pemilihannya bergantung kepada jenis bahan pengikat yang

terdapat didalam satu-satu bahan suapan. Antara kaedah yang lazim digunakan adalah

penyahikatan larutan dan juga terma (Liu et al. 2008), dan produk yang telah melalui

proses penyahikatan dikenali sebagai jasad perang. Akhir sekali, bagi mencapai

produk akhir berkepadatan tinggi, jasad perang akan melalui proses pensinteran di

mana jasad perang dikenakan pemanasan haba dan pengecutan berlaku bergantung

kepada peratus liang yang dapat dikeluarkan (Liu & Tseng 1998). Jasad sinter

biasanya mencapai ketumpatan yang hampir menyamai teori iaitu sehingga 97%

(German & Bose 1997).

9

Rajah 2.1 Peringkat-peringkat dalam proses MIM

Sumber: Chuankrerkkul 2006

2.2.1 Bahan Suapan

Campuran antara serbuk logam dan bahan pengikat yang digunakan dalam proses

MIM ini dikenali sebagai bahan suapan. Ciri bahan suapan yang ideal adalah di mana

setiap partikel serbuk logam disaluti dengan satu lapisan nipis bahan pengikat, yang

bertindak membantu kebolehaliran bahan suapan tersebut. Rajah 2.2 menunjukkan

empat keadaan bahan suapan, yang dipengaruhi oleh jumlah bahan pengikat serta

liang yang wujud. Apabila kurangnya bahan pengikat (Rajah 2.2a), bahan suapan

menjadi semakin likat dan menyukarkan pengalirannya semasa disuntik ke dalam

acuan. Selain itu, liang-liang juga terbentuk di antara partikel serbuk kerana

sepatutnya ruang tersebut diisi oleh bahan pengikat. Manakala apabila kandungan

pengikat adalah kritikal (Rajah 2.2b), setiap liang telah ditutup kerana diisi dengan

pengikat dan zarah bergeser antara satu sama lain disebabkan kepadatan yang tinggi.

Apabila jumlah bahan pengikat adalah berlebihan (Rajah 2.2d), akan menyebabkan

berlaku pemisahan bahan pengikat semasa proses penyuntikan sehingga terhasilnya

jasad anum dengan ketumpatan serta kekuatan yang rendah. Maka, keadaan yang

optimum adalah merujuk kepada Rajah 2.2c, di mana jumlah bahan pengikat adalah

mencukupi dan membaluti setiap permukaan zarah serbuk sehingga mampu

10

membantu kebolehaliran bahan suapan tersebut tanpa sebarang masalah pemisahan

bahan pengikat mahupun kelikatan yang tinggi.

Rajah 2.2 Empat keadaan zarah logam dan bahan pengikat dalam bahan suapan

Sumber: Mannschatz et al. 2010

Pemisahan bahan pengikat yang berlaku semasa proses penyuntikan

diilustrasikan oleh Rajah 2.3. Disebabkan kelikatan bahan suapan yang rendah kerana

bahan pengikat yang berlebihan, maka aliran menjadi bertambah laju menjadikan

kadar suntikan semakin tinggi. Kadar yang tinggi boleh menyebabkan pertukaran arah

secara tiba-tiba, menyebabkan bahan pengikat dan serbuk terpisah dan penggumpulan

serbuk turut berlaku (Karatas 2008). Maka, adalah penting mencapai kandungan

pengikat yang optimum bagi mengelakkan perkara sebegini daripada terjadi.

(a) Kekurangan pengikat (b) Kandungan pengikat kritikal

(c) Kandungan pengikat optimum (d) Kelebihan pengikat

Pengikat Liang

Bahan permukaan Zarah

11

Rajah 2.3 Pemisahan bahan pengikat dan serbuk logam semasa pengacuan

Sumber: Karatas et al. 2008

Secara amnya, terdapat lima faktor yang mempengaruhi sifat-sifat bahan suapan,

sepertimana dinyatakan oleh German & Bose (1997), iaitu;

i. Ciri-ciri serbuk logam

ii. Komposisi bahan pengikat

iii. Nisbah serbuk dan bahan pengikat

iv. Kaedah pencampuran

v. Teknik pembutiran

Kesemua ciri-ciri di atas harus diambilkira dalam memastikan bahan suapan

yang terhasil adalah homogen. Bahan suapan yang dikatakan homogen adalah apabila

taburan bahan pengikat membaluti setiap serbuk logam. Ciri kehomogenan ini adalah

penting kerana dapat meminimakan masalah pengasingan semasa peringkat suntikan

serta memperoleh pengecutan sampel yang isotropi selepas pensinteran (Quinard et al.

2009). Menurut Ozkal et al. (2010), masalah pengasingan adalah disebabkan oleh

perbezaan ketumpatan, saiz dan bentuk zarah serbuk dan mendatangkan pelbagai

masalah semasa pemprosesan campuran serbuk tersebut. Selain itu, masalah gumpalan

serbuk yang berlaku dalam bahan suapan menyebabkan keliangan terbentuk dan

Penggumpulan serbuk

Aliran

Kelebihan pengikat Kelebihan pengikat

Penggumpulan serbuk AliranPenggumpulan serbuk

Kelebihan pengikatAliran

Penggumpulan serbuk

12

seterusnya merendahkan kelikatan bahan suapan (Suri et al. 2009). Masalah gumpalan

serbuk tidak dapat dielakkan memandangkan menurut Jupiter at al (2002), zarah yang

bersaiz 0.1 hingga 15µm cenderung untuk bergumpal.

Maka, bagi mengukur tahap kehomogenan sesuatu bahan suapan, Supati et al.

(2000) dan Herranz et al. (2005) telah menjalankan ujian kestabilan menggunakan

momen reometer semasa proses pencampuran dilakukan. Nilai momen yang diperoleh

adalah berdasarkan ketahanan bahan suapan terhadap bilah pemutar. Bahan suapan

dikira homogen apabila bacaan momen atau daya kilas mencapai nilai yang mantap

(rujuk Rajah 2.4). Ini menandakan taburan serbuk logam dan bahan pengikat adalah

seragam di dalam bahan suapan tersebut, yang memberikan daya tahan yang hampir

konsisten apabila bertindakbalas terhadap bilah pemutar. Selain kaedah momen

reometer, Sotomayor et al. (2010) membuktikan kehomogenan bahan suapan boleh

juga dinilai berdasarkan perubahan tekanan apabila melalui kapilari kecil. Bahan

suapan yang homogen memberikan perubahan tekanan yang kecil, manakala apabila

perubahan tekanan adalah besar, menandakan bahan suapan tersebut adalah tidak

homogen.

Rajah 2.4 Bacaan daya kilas yang mantap menandakan kehomogenan bahan suapan

Sumber: Supati et al. 2000

0 20 40 60 80 100 120

500

400

300

200

100

0

Daya kilas(mg)

Masa (min)

90oC

13

2.2.2 Serbuk logam

Jadual 2.1 menunjukkan ciri-ciri serbuk logam yang sering digunakan dalam proses

MIM beserta kelebihan dan kekurangannya. Pada asasnya, pemilihan serbuk logam

bagi proses MIM adalah berdasarkan keupayaan struktur serbuk bagi mencapai

ketumpatan padatan yang tinggi, dan menahan herotan sepanjang proses MIM

dilakukan (Istikamah 2010). German & Bose (1997) telah menggariskan beberapa ciri

optimal bagi serbuk logam, iaitu taburan saiz zarah yang luas, ketumpatan padatan

yang tinggi, kos yang rendah, tiada penggumpalan, geseran antara zarah mencukupi

untuk menahan herotan, bebas dari liang dalaman dan kesan bahaya yang minima.

Walaupun sukar untuk mencapai kesemua ciri ideal tersebut, namun pemilihannya

adalah bergantung kepada aplikasi yang ingin dicapai setelah mengambilkira cara

penyelesaian bagi setiap kekangan yang timbul.

Jadual 2.1 Ciri-ciri serbuk logam bagi proses MIM

Ciri-ciri serbuk logam Kelebihan Kelemahan

1) Saiz zarah yang kecil - proses pensinteran

cepat

- kurang kecacatan

semasa penyuntikan

- mengurangkan

penurunan semasa

penyahikatan

- masa penyahikatan

lama

- pengembangan besar

- lebih tercemar

- pengecutan jasad

tersinter tinggi

- mudah tergumpal

2) Bentuk zarah sfera - ketumpatan padatan

tinggi

- kelikatan campuran

rendah

- penurunan semasa

penyahikatan

- kekuatan jasad anum

yang rendah

Menurut Liu et al. (2008), saiz zarah yang kecil serta bentuk zarah yang tak

sekata mempunyai ketahanan bentuk yang lebih tinggi dalam menahan sebarang

ubahbentuk. Ini kerana daya geseran yang wujud di antara zarah serbuk adalah besar

dan ia menjadi penghalang kepada migrasi zarah. Keterangan berkenaan bentuk zarah

14

sepertimana yang dijelaskan dalam Piawaian Organisasi Antarabangsa (ISO 3252) dan

Piawaian British 2955 ditunjukkan dalam Jadual 2.2 (Neikov et al. 2009).

Jadual 2.2 Keterangan bentuk zarah serbuk

Bentuk zarah Keterangan bentuk

Jejarum (acicular) Seperti jarum

Sudut (angular) Sisi tajam dan bentuk banyak muka

(polyhedral)

Berhablur (crystalline) Geometri bebas terhasil dalam air

Dendrit (dendritic) Cabang bentuk berhablur

Gentian (fibrous) Seperti jarum

Kepingan (flaky) kepingan

Lamela (lamellar) Seperti pinggan

Butiran (granular) Dimensi sama tapi tak tetap

Tidak tetap (irregular) Tiada simetri

Sfera (spherical) bulat

Manakala Jadual 2.3 merujuk kepada saiz ira selepas sinter bagi zarah WC

sepertimana diberikan oleh Bose (2011).

Jadual 2.3 Kategori bagi saiz ira zarah WC

Saiz ira sinter (µm) Takrifan

<0.1 Nano

>0.1 ke <0.5 Ultra halus

>0.5 ke <1.0 Submikron

>1.0 ke <1.5 Sangat halus

>1.5 ke <2.0 Halus

>2.5 ke <3.0 Median

>3.0 ke <3.5 Kasar

>3.5 ke <4.5 Lebih kasar

>4.5 ke <5.0 Super kasar

>5.0 Ultra kasar

15

2.2.3 Bahan Pengikat

Bahan pengikat bukan hanya berperanan sebagai kenderaan sementara untuk aliran

bahan suapan semasa proses pengacuan suntikan, malah ia juga berfungsi

mengekalkan bentuk jasad anum dan memberikan kekuatan jasad anum sehingga

permulaan proses pensinteran dilakukan. Bahan pengikat yang ideal dikategorikan

berdasarkan kepada 4 ciri utama, iaitu ciri aliran, interaksi dengan serbuk logam, ciri-

ciri penyahikatan dan ciri proses pembuatan (German & Bose 1997). Setiap satu ciri

utama tersebut diterangkan lebih lanjut seperti berikut:

a. Ciri aliran

i. Kelikatan bawah 10 Pa.s pada suhu pengacuan

ii. Perubahan kelikatan yang rendah apabila berlaku perubahan suhu

semasa pengacuan

iii. Perubahan kelikatan yang cepat semasa proses penyejukan

iv. Bersifat kuat dan tegar selepas disejukkan

v. Memiliki molekul yang kecil untuk membolehkannya berada di celah

molekul logam dan lompang

vi. Orientasi aliran yang minimum

b. Interaksi dengan serbuk logam

i. Sudut sentuhan yang rendah

ii. Kerekatan terhadap serbuk logam

iii. Bersifat pasif secara kimia, walaupun semasa tegasan dan suhu tinggi

iv. Stabil secara terma semasa pencampuran dan pengacuan

c. Ciri-ciri penyahikatan

i. Komponen yang pelbagai dengan ciri-ciri yang berbeza

ii. Produk yang tidak menghakis dan tidak toksik

iii. Kandungan abu dan metalik yang rendah

iv. Suhu penguraian lebih tinggi daripada suhu pengacuan dan

pencampuran

v. Penguraian berlaku sebelum suhu pensinteran

16

vi. Boleh disingkirkan sepenuhnya sementara serbuk logam kekal teguh

d. Ciri proses pembuatan

i. Murah dan mudah diperolehi

ii. Selamat dan mesra alam

iii. Tahan lama, tidak mudah meresap air dan bahan-bahan yang boleh

merosakkannya

iv. Boleh dikitar semula

v. Sifat pelinciran yang tinggi

vi. Sifat kekuatan dan keanjalan yang tinggi

vii. Memiliki kekonduktifan terma yang tinggi

viii. Pekali pengembangan terma yang rendah

ix. Mudah larut

x. Rantaian kimia yang pendek, tanpa orientasi

Bahan pengikat yang ideal seharusnya menepati kesemua ciri-ciri di atas,

maka bagi memenuhi semua keperluan tersebut, penggunaan sistem bahan pengikat

yang terdiri daripada beberapa komponen dengan ciri berbeza adalah perlu.

Kesesuaian bahan pengikat yang digunakan adalah bergantung kepada ciri serbuk

logam dan kaedah penyahikatan yang bakal dilakukan. Secara umumnya, terdapat 3

jenis sistem bahan pengikat yang lazim digunakan dalam industri MIM, iaitu:

a. Bahan pengikat berasaskan polimer

Komponen utama adalah termoplastik dan termosets. Bahan pemplastik

dan antara pemuka (surfactant) ditambah untuk memperbaiki sifat

kebolehbasahan serta ciri aliran bagi bahan pengikat ini.

b. Bahan pengikat berasaskan lilin dan/ atau minyak

Terdiri daripada sebahagian besar lilin atau gabungan lilin dan minyak, dan

sebahagian kecilnya tetulang belakang polimer dan surfaktan.

17

c. Bahan pengikat berasaskan gelatin

Terdiri daripada bahan polimer yang larut dalam cecair, yang akan

menghasilkan gel padu semasa disejuk atau dipanaskan.

Kebanyakan daripada bahan pengikat adalah terdiri daripada polimer

termoplastik seperti polietilena, polipropelina dan polisterin. Ini adalah kerana sifat

termoplastik yang tidak bersilang taut semasa dipanaskan, maka ianya boleh

dipanaskan berulang kali dan ini menjimatkan kos. Ini disebabkan proses pengacuan

suntikan melibatkan jumlah skrap yang banyak kerana rekabentuk spru dan runner, di

samping penggunaan serbuk logam yang mahal. Termoplastik ini adalah murah,

mudah didapati serta bertindak pasif secara kimia terhadap kebanyakan serbuk logam.

Ciri paling penting sesuatu bahan pengikat adalah ia perlu membasahi

permukaan serbuk logam untuk membantu pengaliran bahan suapan ke dalam kaviti

acuan. Maka beberapa jenis bahan kimia ditambah untuk memperbaiki sifat

kebolehbasahan tersebut, yang dikenali sebagai agen pengganding antara-muka.

Antaranya adalah titanates, silanes, phosphates dan stearates. Agen-agen ini

bertindak mengurangkan kelikatan padatan di samping meningkatkan beban serbuk

dengan mewujudkan jambatan antara muka di antara serbuk logam dan bahan

pengikat. Antara agen pengganding yang sering digunakan bersama bahan suapan

MIM adalah stearik asid, dan terbukti efektif dalam menurunkan kelikatan bahan

suapan (Lin & German 1994; Tseng et al. 2000 dan Mohd Afian Omar 2001).

Chuankrekkul (2007) mencadangkan agar komposisi stearik asid ditingkatkan bagi

bahan suapan yang mengandungi serbuk WC-Co yang halus. Ini kerana lebih banyak

permukaan partikel serbuk yang perlu dibasahi dengan bahan pengikat disebabkan

serbuk lebih halus memiliki luas permukaan bersentuhan antara partikel serbuk yang

lebih tinggi. Ini penting untuk memastikan kelikatan bahan suapan dikurangkan

semasa proses penyuntikan dilakukan.

Lilin merupakan komponen bahan pengikat utama yang kerap digunakan, iaitu

dua pertiga dari keseluruhan sistem bahan pengikat (German & Bose 1997). Ini

disebabkan sifatnya yang memiliki kelikatan yang rendah, saiz molekul yang kecil,

darjah pembasahan yang baik, dan dapat berinteraksi dengan baik bersama polimer

18

yang lain. Walaubagaimanapun, kaedah penyahikatan terma yang digunakan untuk

menyingkirkan bahan pengikat lilin ini didapati seringkali membawa beberapa

masalah, iaitu penghasilan gas yang banyak melalui proses penyejatan, selain

kewujudan beberapa bentuk kecacatan seperti gelembung dan retak pada jasad perang.

Maka, bagi mengatasinya, penggunakan pelarut sebagai medium penyahikatan

didapati mampu mengurangkan masa penyahgrisan dengan pembentukan laluan atau

liang apabila bahan pengikat diserap dari permukaan hingga ke kedalaman jasad

anum. Gabungan bahan pengikat lilin serta minyak dikatakan mampu meningkat

kadar penyahgrisan, melalui penyahikatan dua peringkat, iaitu larutan serta pirolisis

terma (Li et al. 2003).

2.2.4 Bahan Pengikat komposit Stearin Sawit/Polietilena

Alternatif kepada penggunaan bahan pengikat lilin membawa kepada penggunaan

bahan pengikat yang berasaskan minyak kerana dipercayai mampu mengatasi masalah

yang dinyatakan sebelum ini. Komponen utama bahan pengikat yang digunakan

dalam kajian ini adalah berasaskan minyak jenis stearin sawit (Palm Stearin-PS), di

mana penggunaanya telah dipelopori oleh Alfian Hamsi (1998) dan Iriany (2002).

Disebabkan sifat reologinya yang baik serta kos penghasilannya yang murah,

beberapa pengkaji terdahulu telah mengguna pakai bahan pengikat PS sebagai

komponen utama bahan pengikat untuk proses MIM, antaranya Ismail et al. (2007),

Istikamah et al. (2010), Nor Hafiez et al. (2012) dan Farhana et al. (2013). Antara sifat

PS yang menjadikannya sesuai sebagai komponen bahan pengikat adalah kelikatan

yang rendah, suhu penguraian yang tinggi, suhu lebur yang rendah dan mudah melarut

didalam cecair organik seperti heptana (Iriany et al. 2001). Ini menjadikan suhu

penyuntikan yang digunakan adalah rendah, jasad anum yang terhasil bebas dari

kecacatan pemisahan bahan pengikat, dan suhu penyahikatan yang rendah untuk

menyingkirkan PS tersebut daripada jasad perang. Perkara ini terbukti dalam kajian

oleh Iriany (2002) yang mana beliau berjaya menggunakan PS sehingga 45% berat

bersama polimer polietilena (PE) dan polipropelina (PP) yang diadun bersama serbuk

besi tahan karat dan bahan suapan yang terhasil adalah homogen dan bebas dari

pemisahan bahan pengikat. Walaubagaimanapun, kajian beliau hanya tertumpu

19

kepada analisis sifat reologi bahan suapan, dan tidak merangkumi keseluruhan proses

dalam MIM.

Penggunaan PE dalam komposisi pelbagai adalah bertujuan sebagai polimer

tetulang belakang yang memegang struktur jasad perang selepas bahan pengikat

utama, iaitu PS disingkirkan. Bahan suapan yang mengandungi bahan pengikat PE

mempunyai sifat kehomogonen yang baik, kelikatan yang rendah pada suhu

pemprosesan, indeks ciri aliran yang tinggi, tenaga pengaktifan yang rendah serta

tegasan ricih yang rendah menjadikan bahan suapan yang terhasil mudah disuntik

dengan kecacatan minimal (Huang et al. 2003; Karatas et al. 2004). Selain itu, PE

memberikan sifat keplastikan serta kebendaliran yang mencukupi supaya jasad anum

yang terhasil bebas dari kecacatan dan kuat menahan zarah serbuk dan mengekalkan

bentuk semasa peringkat pertama penyahikatan (Istikamah, 2010).

Bahan pengikat PS/PE ini turut dikaji oleh Subuki et al. (2010) yang

mencampurkannya bersama serbuk keluli tahan karat SS316L, yang mana kesemua

bahan suapan sehingga 65% isipadu beban serbuk menunjukkan sifat pseudoplastik

pada komposisi PS/PE yang pelbagai. Walaubagaimanapun, didapati komposisi

optimum bagi PS adalah tidak melebihi 70%, kerana apabila komposisi tersebut

ditingkatkan sehingga 80%, jasad anum yang terhasil menjadi lembut dan

menyukarkannya untuk keluar dari acuan kerana mudah patah. Sementara itu, Farhana

et al. (2013) dalam kajiannya menggunakan bahan pengikat PS/PP bersama serbuk

zirkonia terstabil yttria (yttria-stabilized zirconia, YSZ) mendapati ciri aliran bahan

suapan mereka adalah bersifat mengembang (dilatant), di mana kelikatan bahan

suapan bertambah dengan peningkatan kadar ricih. Ini jelas bertentangan dengan sifat

pseudoplastik yang diinginkan untuk proses MIM, namun begitu oleh kerana nilai

kelikatan dan kadar ricih yang dicatatkan adalah masing-masing 10 - 40 Pa s dan 1000

- 5000 s-1 berada dalam julat yang disyorkan dalam proses MIM iaitu kelikatan di

bawah 100 Pa s dan kadar ricih di antara 102 hingga 105 s-1 (German & Bose 1997),

maka bahan suapan tersebut memberikan sifat keberaliran yang sesuai untuk disuntik.

Hasilnya, kesemua bahan suapan boleh disuntik pada beban serbuk antara 37 hingga

43% isipadu dengan kecacatan minimal pada tekanan suntikan optimum. Manakala

bahan pengikat PS/PE yang dicampur bersama serbuk titanium Ti-6Al-4V (Nor

20

Hafiez 2012) pula menunjukkan potensi yang baik sebagai campuran bahan suapan

yang menepati ciri kebolehsuntikan dalam proses MIM. Bahan suapan pada beban

serbuk 63 dan 65% isipadu telah mempamerkan kestabilan ciri aliran pseudoplastik

berdasarkan nilai indeks tingkahlaku aliran yang tinggi serta nilai tenaga pengaktifan

aliran yang rendah. Secara ringkasnya, bahan pengikat stearin sawit (PS) dan

polietilena (PE) ini telah berjaya digandingkan dengan pelbagai jenis serbuk logam

mahupun seramik dalam proses MIM, namun keberkesanannya bersama serbuk keluli

keras WC-Co masih belum dikaji oleh mana-mana penyelidik.

2.2.5 Beban Serbuk

Beban serbuk adalah merujuk kepada nisbah antara serbuk logam terhadap bahan

pengikat yang digunakan. Parameter ini sangat penting dalam menentukan kejayaan

atau kegagalan bagi proses-proses berikutnya dalam MIM. Maka, amat penting untuk

mencapai beban serbuk yang optimal supaya adunan bahan suapan menjadi homogen,

serta dapat mencapai ciri reologi yang ideal. Sekiranya beban serbuk terlalu tinggi,

terdapat banyak ruang-ruang kosong di antara serbuk logam yang tidak diisi oleh

bahan pengikat. Lompang-lompang yang wujud ini akan menyebabkan bahan suapan

menjadi tidak homogen dan menyukarkan proses pengacuan disebabkan kelikatan

bahan suapan yang tinggi. Sebaliknya jika terdapat lebihan bahan pengikat, atau

beban serbuk terlalu rendah, ini akan menyebabkan berlakunya masalah pemisahan

bahan pengikat daripada serbuk logam, dan hasilnya sukar bagi padatan untuk

mengekalkan bentuknya selepas melalui proses penyahikatan dan juga pensinteran.

Selain itu, padatan akhir akan memiliki ketumpatan yang rendah. Perkara ini terbukti

bilamana Chuankrerkkul (2006) cuba mengadun bahan suapan WC-Co pada beban

serbuk yang tinggi (60% isipadu), campuran tersebut menjadi butiran yang kasar dan

tidak membentuk adunan. Sebaliknya jika beban serbuk direndahkan kepada 50%

isipadu, menghasilkan bahan suapan yang hilang kelembapannya disebabkan cecair

yang terpisah daripada serbuk WC dan Co di peringkat awalnya. Keadaan bahan

suapan yang terjadi pada kedua-dua kes tersebut adalah tidak sesuai untuk disuntik,

maka memerlukan pemilihan beban serbuk yang optima di antara keduanya. Bagi

maksud ini, dimulakan dengan penentuan nilai pembebanan serbuk kritikal.

21

Pembebanan serbuk kritikal pula merujuk kepada keadaan di mana kesemua

partikel serbuk logam tersusun secara padat, dengan semua ruangan antara serbuk

logam diisi dengan bahan pengikat (Herranz et al. 2005). Secara teorinya, beban

serbuk optimum bagi bahan suapan MIM berada pada julat 2-5% lebih rendah

daripada beban serbuk kritikal serbuk logam tersebut (German & Bose 1997). Ciri-ciri

yang mempengaruhi nilai beban serbuk kritikal adalah jenis bahan dan interaksi

serbuk logam dan bahan pengikat, saiz partikel serbuk serta bentuknya, dan juga suhu

adunan (Shengjie 2006, Contreras et al. 2010).

Bagi menentukan nilai beban serbuk kritikal, terdapat 2 kaedah yang lazim

digunakan iaitu pengukuran ketumpatan dan juga reometer kilasan (German & Bose

1997). Bagi kaedah pertama, serbuk logam dicampur bersama bahan pengikat

mengikut nisbah tertentu, kemudian bahan suapan itu dipadatkan dan akhir sekali nilai

ketumpatannya direkodkan. Nilai ketumpatan tertinggi yang diperolehi bagi padatan

tersebut adalah merujuk kepada beban serbuk kritikal. Qu et al. (2005) telah

menentukan beban serbuk kritikal bagi serbuk tungsten karbida menggunakan kaedah

pengukuran ketumpatan ini. Walaubagaimanapun, kaedah ini hanya bagus sekiranya

dapat dipastikan udara disingkirkan sepenuhnya, serakan seragam untuk mengelakkan

gumpalan, serta partikel logam tersusun secara sangat padat (Shengjie et al. 2006).

Bagi kaedah kedua pula, bahan pengikat sementara ditambah ke dalam reometer

kilasan yang berisi serbuk logam (Reddy et al. 1996). Nilai daya kilas adalah berkadar

terus dengan jumlah bahan pengikat dan serbuk logam yang ditambah, dan apabila

nilai daya kilas tertinggi dicatat sebelum berlakunya penurunan, ini menunjukkan

bahawa beban serbuk kritikal telah dicapai. Prinsip pengukuran bagi kaedah ini adalah

berdasarkan ketahanan serbuk logam untuk menahan putaran bilah reometer tersebut

(Barriros & Viera 2006). Mutsuddy & Ford (1995) menyatakan bahawa kaedah

terbaik untuk menentukan nilai peratus isipadu serbuk kritikal (critical powder volume

concentration, CPVC) adalah berdasarkan piawaian ASTM D-281-31, iaitu kaedah

penyerapan minyak. Kaedah ini adalah berasaskan ciri pembasahan bagi pemprosesan

serbuk seramik dan asid oleat dipilih sebagai bahan pengikat sementara. Pengiraan

beban serbuk kritikal adalah berdasarkan nilai isipadu asid oleat dan isipadu serbuk

logam yang digunakan adalah mengikut persamaan berikut:

22

( )%oVfV

fVx100CPVC

+= (2.1)

dengan Vf adalah isipadu serbuk logam, manakala Vo adalah isipadu asid oleat yang

digunakan.

Rajah 2.5 Lengkuk CPVC yang digunakan bagi adunan serbuk logam dan bahan pengikat

Sumber: Khairur Rijal 2009

Contoh penentuan nilai CPVC diambil daripada graf reometer kilasan yang

dilakukan oleh Ibrahim (2009) terhadap serbuk keluli tahan karat SS316L bersaiz 5.96

µm ditunjukkan pada Rajah 2.6. Berdasarkan rajah tersebut, didapati apabila asid oleat

ditambah, nilai kilasan meningkat sehingga mencapai satu tahap maksimum sebelum

menurun kembali. Ini menandakan beban serbuk kritikal CPVC telah dicapai iaitu

64.8% isipadu, yang merujuk kepada puncak tertinggi yang dicapai selepas

penambahan asid oleat. Manakala beban serbuk optimum ditentukan selepas ditolak 2-

5% daripada nilai CPVC.

23

Rajah 2.6 Contoh penentuan CPVC berdasarkan graf reometer kilasan

Rajah 2.6 Graf penentuan CPVC berdasarkan reometer kilasan

Sumber: Ibrahim 2009

2.2.6 Penyediaan Bahan Suapan

Penyediaan bahan suapan adalah proses mengadunkan serbuk logam dengan bahan

pengikat dalam mesin pencampur pada suhu melepasi takat lebur bagi bahan pengikat

yang digunakan. Beberapa jenis mesin pencampur berkadar ricih tinggi yang

digunapakai bergantung kepada ciri bahan suapan yang diperlukan. Bahan suapan

yang homogen adalah sekiranya serbuk logam diselaputi sepenuhnya dengan bahan

pengikat tanpa sebarang porositi dalaman dan juga gumpalan. Supati et al. (2000)

mengkaji kesan parameter pencampur terhadap tahap kehomogenan bahan suapan.

Mereka mendapati bahawa semakin laju putaran pencampuran, maka bahan suapan

yang terhasil menjadi semakin homogen. Tahap kehomogenan ini diambil kira

dengan melihat kepada corak daya kilasan semasa proses pencampuran, di mana

sekiranya ianya stabil maka dikira bahan suapan tersebut adalah homogen. Sebaliknya

jika bahan suapan tidak homogen, akan menghasilkan corak tidak sekata disebabkan

oleh masalah pemisahan bahan pengikat, terutamanya pada suhu pencampuran yang

tinggi. Kajian tersebut juga mendapati bahawa adunan tidak perlu dicampur terlalu

lama bagi mendapatkan bahan suapan yang homogen. Sementara itu, hasil dapatan

84.66% Vol

78.02% Vol

72.34% Vol

68.36% Vol

64.80% Vol

24

daripada Suri et al. (2003) menunjukkan bahawa masa pencampuran yang lama dapat

mengurangkan jumlah serta saiz gumpalan yang terdapat dalam bahan suapan alumina

mereka. Ini seterusnya memperbaiki sifat kecekapan padatan bagi serbuk logam dan

mengurangkan kelikatan bahan pengikat tersebut.

Parameter pencampuran yang mempengaruhi tahap kehomogenan bahan suapan

adalah jenis mesin pencampur dan bebilahnya, halaju dan suhu pencampuran, dan

juga turutan prosesnya. Suhu pencampuran dipelbagaikan bergantung kepada jenis

bahan suapan yang ingin dicampur, di mana ianya berada di antara julat suhu lebur

tertinggi dan suhu penguraian terendah bagi komponen bahan pengikat terlibat.

Sebagai contoh, Nutthita et al. (2008) mengadunkan serbuk WC-Co dengan bahan

pengikat polietilene glikol (PEG) dan polimetil metakrilat (PMMA) pada suhu 80oC

selama satu jam. Suhu ini bersesuaian memandangkan takat lebur bagi PEG adalah

54.3oC manakala suhu penguraian PMMA adalah 170oC. Untuk mengkaji takat lebur

dan suhu penguraian bahan pengikat yang digunakan, analisis Imbasan Permeteran

Kalori Perbezaan (Differential Scanning Calorimetry, DSC) dan analisis permeteran

gravity haba (Thermogravimetric Analysis, TGA) digunakan. Hasil kedua-dua ujian

ini dapat memberikan maklumat tepat berkenaan suhu pencampuran yang sesuai

digunakan. Selain itu, De Souza et al. (2003) telah mengkaji kesan parameter

pencampuran terhadap tahap kehomogenan bahan suapan berasaskan serbuk tungsten.

Perbandingan dilakukan antara serbuk diterima (as received) dan dikisar rod dengan

bahan pengikat lilin dan polipropelina. Hasilnya mendapati peningkatan kadar ricih

semasa pencampuran dapat mengurangkan saiz gumpalan bagi serbuk diterima,

seterusnya memperbaiki tahap kehomogenan bahan suapan tersebut. Ternyata serbuk

yang dinyahgumpal berupaya menghasilkan beban serbuk yang lebih tinggi pada daya

kilas yang rendah.

2.2.7 Sifat Reologi Bahan Suapan

Ciri aliran bahan suapan MIM, atau ciri reologi adalah penting dalam memastikan

pengisian dalam kaviti acuan berjalan dengan lancar. Kriteria yang paling penting

adalah kelikatan, yang mengaitkan tegasan ricih kepada kadar ricih. Kelikatan bahan

suapan yang tinggi akan menyukarkan proses pengacuan (Karatas et al. 2004)

144

RUJUKAN Abdolali Fayyaz. 2014. Micro powder injection moulding of cemented tungsten

carbide. Tesis Doktor Falsafah. Universiti Kebangsaan Malaysia. Abdolali F., Norhamidi, M., Abu B. S., Javad, R. & Yee N. W. 2014. Fabrication of

cemented tungsten carbide components by micro-powder injection moulding. Journal of Materials Processing Technology 214: 1436-1444.

Abolhasani, H. & Muhamad, N. 2010. A new starch-based binder for metal injection

molding. Journal of Materials Processing Technology 210 (6-7): 961-968. Aggarwal, G., Park, S. J & Smid, I. 2006. Development of niobium powder injection

molding. Part I: Feedstock and injection molding, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 24: 253-262.

Aggarwal, G., Smid, I., Park, S. J & German, R. M. 2007. Development of niobium

powder injection molding. Part II: Debinding and sintering, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 25 (3): 226-236.

Agote, I., Odriozola, A., Gutierrez, M., Santamaria, A., Quintanilla, J., Coupelle, P. &

Soares, J. 2001. Rheological study of waste porcelain feedstocks for injection molding. Journal of the European Ceramic Society. 21 (16): 2843-2853.

Alfian Hamsi. 1998. Kajian sifat reology bahan pengikat daripada polipropilena,

polietilena dan minyak kelapa sawit untuk proses pengacuanan suntikan logam. Tesis Sarjana Kejuruteraan, Universiti Kebangsaan Malaysia.

Allibert, C. H. 2001. Sintering features of cemented carbides WC-Co processed from

fine powders. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 19: 53 - 61.

Anwar, M. Y., Messer, P. F., Ellis, B. & Davies, H. A. 1995. Injection molding of

316L stainless steel powder using novel binder system. Powder Metallurgy 38 (2): 113-119.

Attia, U, M. & Alcock, J. R. 2011. A review of micro powder injection molding as a

microfabrication technique. J. Micromech. Microeng. 21: 043001. Auhorn, M., Beck, T., Schulze, V. & Lohe, D. 2002. Quasi-static and cyclic testing of

specimens with high aspect ratios produced by micro-casting and micro-powder injection molding. Microsystem Technologies 8 (2-3): 109-112.

Azcona, I., Ordonez, A., Sanchez, J. M. & Castro, F. 2002. Hot isostatic pressing of

ultrafine tungsten carbide-cobalt hardmetals. Journal of Materials Science 37 (19): 4189-4195.

145

Baojun,Z., Xuanhui, Q. & Ying,T. 2002. Powder injection molding of WC–8%Co tungsten cemented carbide. International Journal Of Refractory Metals and Hard Materials. 20: 389-394.

Barreiros, F. M. & Vieira, M. T. 2006. PIM of non-conventional particles. Ceramics

International. 32: 297-302. Barriere, T., Liu, B. & Gelin, J. C. 2003. Determination of the optimal process

parameters in metal injection molding from experiments and numerical modelling. Journal of Materials Processing Technology 143: 636-644.

Berginc, B., Kampus, Z. & Sustarsic, B. 2007. Influence of feedstock characteristics and process parameters on properties of MIM parts made of 316L. Powder Metallurgy. 50 (2): 172-183.

Berginc, B., Kampus, Z. & Sustarsic, B. 2006. The use of the Taguchi approach to

determine the influence of injection-molding parameters on the properties of green parts. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 15 (1-2): 63-70.

Bollina, R. & German, R. M. 2004. Heating rate effects on microstructural properties

of liquid phase sintered tungsten heavy alloys. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 22 (2-3): 117 - 127.

Borgh, I., Hedstrom, P., Borgenstam, A., Agren, J. & Odqvist, J. 2014. Effect of carbon activity and powder particle size on WC grain coarsening during sintering of cemented carbides. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 42: 30 - 35.

Bose, A. 2011. Perspective on the earliest commercial PM metal-ceramic composite: cemented tungsten carbide. International Journal of Powder Metallurgy 47 (2): 31-50.

Carroll. D. F. 1999. Sintering and microstructural development in WC/Co based alloys made with superfine WC powder. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 17: 123 - 132.

Cha, S. I., Lee, K. H., Ryu, H. J. & Hong, S. H. 2008. Effect of size and location of spherical pores on transverse rupture strength of WC-Co cemented carbides. Materials Science and Engineering: A 486 (1-2): 404-408.

Cheng, L. H. & Hwang, K. S. 2010. High strength powder injection molded 316L stainless steel. International Journal of Powder Metallurgy 46 (2): 29-37.

Chuankrerkkul, N. 2006. Powder Injection Moulding of WC-Co hardmetal using a PEG/PMMA Binder. PhD thesis, University of Sheffield.

Chuankrerkkul, N., Messer, P. F. & Davies, H. A. 2007. Powder injection moulding of cemented carbides: feedstock preparation and injection moulding. Journal of Metals, Materials and Minerals. 17 (1): 53-57.

146

Chuankrerkkul, N., Messer, P. F. & Davies, H. A. 2008. Application of polyethylene glycol and polymethyl methacrylate as a binder for powder injection moulding of hardmetals. Chiang Mai Journal Science. 35 (1): 188-195.

Contreras, J. M., Morales, A. J., Torralba, J. M. 2010. Experimental and theoretical methods for optimal solid loading in MIM feedstocks fabricated from powders with different particle characteristics. Institute of Materials, Minerals and Mining. 53 (1): 34-40.

De Souza, J. P., Atre, S. V., Suri, P. K., Thomas, J. A. & German, R. M. 2003. Understanding homogeneity of powder-polymer mixtures – effect of mixing on tungsten powder injection molding feedstock. Revista Metalurgia e Materials 59 (534): 16-19.

Dihoru, L. V., Smith, L. N., Orban, R. & German, R. M. 2000. Experimental study and neural network modelling of the stability of powder injection molding feedstocks. Materials and Manufacturing Processes 15 (3): 419-438.

Dobrzanski, L. A., Matula, G., Herranz, G., Varez, A., Levenfeld, B. & Torralba, J. M. 2006. Metal injection molding of HS-12-1-5-5 high speed steel using a PW-HDPE based binder. Journal of Materials Processing Technology 175: 173-178.

Dvorak, P., Barriere, T. & Gelin, J. C. 2005. Jetting in metal injection moulding of 316L stainless steel. Powder Metallurgy 48 (3): 254-260.

Enneti, R. K., Park, S. J., German, R. M. & Atre, S. V. 2012. Review: Thermal debinding process in particulate materials processing. Materials and Manufacturing Processes 27 (2): 103-118.

Faiz Ahmad. 2005. Rheology of metal composite mixes for powder injection molding. International Journal of Powder Metallurgy. 41 (6): 43-48.

Fan, J. L., Li, Z. X., Huang, B. Y., Cheng H. C. & Liu, T. 2007. Debinding process and carbon content control of hardmetal components by powder injection molding. Powder Injection Moulding International 1 (2): 57-62.

Fang, Z. Z. 2005. Correlation of transverse rupture strength of WC-Co with hardness. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 23 (2): 119-127.

Farhana, M. F., Muhamad, N., Sulong, A. B. & Zakaria, H. 2013. Ytria stabilized zirconia formed by micro injection molding: rheological properties and debinding effects on the sintered part. Ceramics International 39: 2665-2674.

Fernandes C. M. & Senos, A. M. R. 2011. Cemented carbide phase diagram: A Review. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 29 (4): 405-418.

German, R. M. 1996. Sintering Theory And Practice. New York: John Wiley & Sons, Inc.

147

German, R. M. & Bose, A. 1997. Injection Molding Of Metals And Ceramics. Princeton, New Jersey: Metal Powder Industries Federation.

German, R. M. & Park, S. J. 2008. Handbook Of Mathematical Relations In Particulate Materials Processing. Canada: John Wiley & Sons, Inc.

German, R. M., Suri, P. & Park, S. J. 2009. Review: liquid phase sintering. J. Mater. Sci. 44: 1-39.

Gille, G., Szesny, B. Dreyer, K., Van den Berg, H., Schmidt, J., Gestrich, T. & Leitner, G. 2002. Submicron and ultrafine grained hardmetals for microdrills and metal cutting inserts. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 20 (1): 3-22.

Gresham, R. M. & Guichelaar, P. 2005. Learning more about viscosity. Tribology & Lubrication Technology. 61 (1): 24-27.

Heaney, D. F. 2012. Handbook Of Metal Injection Molding. Cambridge, UK: Woodhead Publishing.

Heldele, R., Schulz, M., Kauzlaric, D., Korvink, J. G. & Haubelt, J. 2006. Micro powder injection molding: process characterization and modelling. Microsystem Technologies 12 (10-11): 941-946.

Heng, S. Y, Muhamad, N., Sulong, A. B., Fayyaz, A & Li, H. P. 2011. Critical solid loading and rheological study of WC-10Co. Applied Mechanics and Materials. 52-52: 97-102.

Heng, S. Y., Muhamad, N., Sulong, A. B., Fayyaz, A. & Amin, S. Y. M. 2013. Effect of sintering temperature on the mechanical and physical properties of WC -10% Co through micro powder injection molding (µPIM). Ceramics International 39: 4457-4464.

Hens, K. F. & German, R. M. 1993. Advanced processing of advanced materials via powder injection molding. Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials 5: 153-164.

Herranz, G., Levenfeld, B., Varez, A. & Torralba, J. M. 2005. Development of new feedstock formulation based on high density polyethylene for MIM of M2 high speed steels. Powder Metallurgy. 48 (2): 134-138.

Hezhou Y., Xing Y. L.& Hanping, H. 2008. Fabrication of Metal Matrix Composite by Metal Injection Molding- A Review. Journal of Materials Processing Technology 200: 12-24.

Huang, B., Liang, S. & Qu, X. 2003. The rheology of metal injection molding. Journal of Materials Processing Technology 137 (1): 132-137.

Iacocca, R. G. 1994. A critical assessment of characterisation tests needed to support powder injection molding component fabrication. Reviews in Particulate Materials 2: 269-313.

148

Ibrahim, M. H. I., Muhamad, N. & Sulong, A. B. 2009. Rheological investigation of water atomised stainless steel powder for micro metal injection molding. International Journal of Mechanical and Materials Engineering. 4 (1): 1-8.

Iriany. 2002. Kajian sifat reologi bahan suapan yang mengandungi stearin sawit untuk proses pengacuanan suntikan logam. Tesis Dr. Falsafah. Universiti Kebangsaan Malaysia.

Ismail, F., Omar, M. A., Subuki, I., Abdullah, N., Ali, E. A. G. E. & Hassan, N. 2007. Characterization of the feedstock for Metal Injection Moulding using biopolymer binder. Proceeding of Advanced Processes and System in Manufacturing. Hlm. 85-92.

Istikamah Subuki. 2010. Injection moulding of 316L stainless steel powder using palm stearin based binder system. PhD thesis. Univeristi Teknologi Mara.

Jamaludin, K. R. 2010. Kesan saiz dan bentuk partikel serbuk SS316L terhadap parameter pengacuanan suntikan logam menggunakan rekabentuk eksperimen. Tesis PhD. Universiti Kebangsaan Malaysia.

Janisch, D. S., Lengauer, W., Rodiger, K., Dreyer, K. & Berg, H. V. D. 2010. Cobalt capping: why is sintered hardmetal sometimes covered with binder. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 28 (3): 466 - 471.

Jigui, C., Lei, W., Yanbo, C., Jinchuan, Z., Peng S. & Jie, D. 2010. Fabrication of W-20wt.%Cu alloys by powder injection molding. Journals of Materials Processing Technology 210: 137-142.

Johnson, J. L., Campbell, L. G., Park, S. J. & German, R. M. 2009. Grain growth in dilute tungsten heavy alloys during liquid phase sintering under microgravity conditions. Metallurgical and Materials Transactions A 40 A: 426-437.

Jupiter, P. S., Sundar, V. A., Pavan, K. S., Julian, A.T. & German, R.M. 2004. Understanding homogeneity of powder-polymer mixtures of mixing on tungsten powder injection molding feedstock. Congresso Annual da ABM-International Sao Paulo- Julho.

Kalpakjian, S. 1995. Manufacturing Engineering and Technology. Ed. Ke-4. USA: Prentice Hall Int.

Kamarudin, S., Khan, Z. A. & Wan, K. S. 2004. The use of taguchi method in determining the optimum plastic injection molding parameters for the production of a consumer product. Jurnal Mekanikal 18: 98-110.

Karatas, C., Kocer, A., Unal, H. I. & Saritas. 2004. Rheological properties of feedstocks prepared with steatite powder and polyethylene-based thermoplastic binders. Journal of Materials Processing Technology 152: 77-83.

Karatas, C., Sozen, A., Arcaklioglu, E. & Erguney, S. 2008. Investigation of mouldability for feedstocks used in powder injection moulding. Materials and Design. (29): 1713-1724.

149

Khairur Rijal Jamaludin. 2009. Kesan saiz dan bentuk partikel serbuk SS316L terhadap parameter pengacuanan suntikan logam menggunakan rekabentuk eksperimen. Tesis Doktor Falsafah. Universiti Kebangsaan Malaysia.

Khairur Rijal, J., Norhamidi, M., Mohd Nizam A. R., Sri Yulis, M. A., Muhammad Hussain, I. & Murtadhahadi. 2008. Particle size and injection temperature effect to the injection molding of SS 316L powder. Journal of Mechanical Engineering 5 (1): 59-71.

Khakbiz, M., Simchi, A. & Bagheri, R. 2005. Analysis of the rheological behaviour and stability of 316L stainless steel-TiC powder injection molding feedstock. Materials Science and Engineering: A 407 (1-2): 105-113.

Kim, S., Han, S. H., Park, J. K. & Kim, H. E. 2003. Variation of WC grain shape with carbon content in the WC-Co alloys during liquid-phase sintering. Scripta Mater 48: 635-639.

Krauss, V. A., Oliveira, A. A. M., Klein, A. N., Al-Qureshi, H. A. & Fredel, M. C. 2007. A model for PEG removal from alumina injection molded parts by solvent debinding. Journal of Materials Processing Technology. 182: 268-273.

Krauss, V. A., Pires, E. N., Klein, A. N. & Fredel, M. C. 2005. Rheological properties of alumina injection feedstocks. Materials Research 8 (2): 187-189.

Kung, C., Liao, T. T., Tseng, K. H., Chen, K. Y. & Chuang, M. S. 2009. The influences of powder mixing process on the quality of W-Cu composites. Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering 33 (3): 361-375.

Kurlov, A. S., Gusev, A. I. & Rempel, A. A. 2011. Vacuum sintering of WC – 8Wt% Co hardmetals from WC powders with different dispersity. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 29: 221 - 231.

Laarz, E. & Bergstrom, L. 2000. Dispersing WC-Co powders in Aqueous Media With Polyethylenimine. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 18: 281-286.

Li, D., Hou, H., Tan, Z., & Lee, K. 2009. Metal injection molding of pure molybdenum. Advanced Powder Technology 20 (5): 480-487.

Li, S., Huang, B., Li, Y., Qu, X., Liu, S. & Fan, J. 2003. A new type of binder for metal injection molding. Journal of Materials Processing Technology 137 (1): 70-73.

Li, T., Li, Q., Fuh, J. Y. H., Yu, P. C. & Wu, C. C. 2006. Effects of lower cobalt binder concentrations in sintering of tungsten carbide. Materials Science and Engineering A: 430 (1): 113-119.

Li, Y., Liu, N., Zhang, X. & Rong, C. 2008. Effect of carbon content on the microstructure and mechanical properties of ultra-fine grade (Ti, W) (C, N)-Co cermets. Journals of Materials Processing Technology 206: 365-373.

150

Li, Y., Li, L. & Khalil, K. A. 2007. Effect of powder loading on metal injection moulding stainless steel. Journals of Materials Processing Technology 183 (2-3): 432-439.

Li., S., Huang, B., Li, Y., Qu, X., Liu, S. & Fan, J. 2003. A new type of binder for metal injection molding. Journal of Materials Processing Technology 137: 70-73.

Lin, S. T. & German, R. M. 1994. Interaction between binder and powder in injection molding of alumina. Journal of Material Science 29: 5207-5212.

Liu, Y., Heaney, D. F., German, R. M. 1995. Gravity induced solid grain packing during liquid phase sintering. Acta Metall. Mater. 43 (4): 1587-1592.

Liu, D. M. & Tseng, W. J. 1999. Binder removal from injection moulded zirconia ceramics. Ceramics International 25 (6): 529-534.

Liu, J., Ma, X., Tang, H. & Zhao, W. 2012. Vacuum sintering of novel cemented carbide hard alloy. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 32: 7-10.

Liu, L., Loh, N. H., Tay, B. Y., Tor, S. B., Murakoshi, Y. & Maeda, R. 2005. Mixing and characterisation of 316L stainless steel feedstock for micro powder injection molding. Materials Characterization 54 (3): 230-238.

Liu, X. Q., Li, Y. M., Yue, J. L. & Luo, F. H. 2008. Deformation behaviour and strength evolution of MIM compacts during thermal debinding. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 18 (2): 278-284.

Loebbecke, B., Knitter, R. & Haubelt, J. 2009. Rheological properties of alumina feedstocks for the low-pressure injection moulding process. Journal of the European Ceramic Society 29 (9): 1595-1602.

Loh, N. H., Tor, S. B., Tay, B. Y., Murakoshi, Y. & Maeda, R. 2007. Fabrication of micro gear by micro powder injection molding. Microsys. Technology 14: 43-50.

Luo, T. G., Qu, X. H., Qin, M. L. & Ouyang, M. L. 2009. Dimension precision of metal injection molded pure tungsten. International Journal Of Refractory Metals & Hard Materials. 27: 615-620.

Machado, F.D., Rodrigues, M. F., Vargas, H., Filgueira, M. & T. F. Jumov. 2008. Thermal properties of WC-10wt%Co alloys. Materials Research 11 (1): 37-41.

Mahmoodan, M., Aliakbarzadeh, H. & Gholamipour, R. 2009. Microstructural and mechanical characterization of high energy ball milled and sintered WC-10wt% Co-TaC nano powders. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 27 (4): 801-805.

Mahmoodan, M., Aliakbarzadeh, H. & Gholamipour, R. 2011. Sintering of WC-10%Co nano powders containing TaC and VC grain growth inhibitors. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 21: 1080-1084.

151

Mannschatz, A., Hohn, S. & Moritz, T. 2010. Powder-binder separation in injection moulded green parts. Journal of the European Ceramic Society 30 (14): 2827-2832.

Martyn, M. T. & James, P. J. 1994. The processing of hardmetal components by powder injection moulding. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 12 (2): 61-69.

Menendez, E., Sort, J., Concustell, A., Surinach, S., Nogues, J. & Baro, M. D. 2007. Microstructural evolution during solid-state sintering of ball-milled nanocomposite WC-10 mass% Co powders. Nanotechnology 18 (18): 185609.

Merz, L., Rath, S. & Zeep, B. 2007. Powder Injection molding of cemented carbides for the production of micro parts and micro structured parts. Powder Injection Moulding International 1 (3): 56-58.

Mohd Afian Omar. 1999. Injection molding of 316L stainless steel and Ni Cr Si B alloy powder using a PEG/PMMA binder. PhD theses. University of Sheffield, UK.

Mohd Foudzi, F., Muhamad, N., Sulong, A. B. & Zakaria, H. 2013. Ytria stabilized zirconia formed by micro Ceramic Injection Molding: rheological properties and debinding effects on the sintered part. Ceramics International 39 (3): 2665-2674.

Moritz, T. & Lenk, R. 2009. Ceramic injection molding: a review of developments in production technology, materials and applications. Powder Injection Molding International 3 (3): 23-34.

MPIF-Standard-42. 2012. Determination of density of compacted or sintered powder metallurgy (PM) products. Princeton, New Jersey: Metal Powder Industries Federation.

Muhamad Hussain Ismail. 2002. Kesan pembebanan serbuk logam terhadap fenomena pemprosesan dalam pengacuanan suntikan logam. Tesis Sarjana Sains, Universiti Kebangsaan Malaysia.

Mutsuddy, B. C. & Ford, R. G. 1995. Ceramic Injection Molding. London: Chapman & Hall.

Myers, N. & German, R. M. 2001. Binder selection of PIM of water atomised SS 316L. Advances in Powder Metallurgy and Particulate Materials 4: 27-34.

Neikov, O. D., Naboychenko, S. S. & Dowson, G. 2009. Handbook Of Non-Ferrous Metal Powder: Technologies And Applications. Great Britain: Elsevier.

Nor, N. H. M., Muhamad, N., Ibrahim, M. H. I., Ruzi, M. & Jamaludin, K. R. 2011. Optimization of injection molding parameter of Ti-6Al-4V powder mix with palm stearin and polyethylene for the highest green strength by using taguchi method. International Journal of Mechanical and Materials Engineering. 6 (1): 126-132.

152

Oliveira, R. V. B., Soldi, V., Fredel, M. C. & Pires, A. T. N. 2005. Ceramic injection molding: influence of specimen dimensions and temperature on solvent debinding kinetics. Journal of Materials Processing Technology 160 (2): 213-220.

Omar, M. A., Davies, H. A., Messer, P. F. & Ellis, B. 2001. The influence of PMMA content on the properties of 316L stainless steel MIM compact. Journal of Materials Processing Technology 113: 447-481.

Ozkal, B., Upadhyaya, A., Ovecoglu, M. L. & German, R. M. 2010. Comparative properties of 85W-15Cu powders prepared using mixing, milling and coating techniques. Powder Metallurgy 53 (3): 236-243.

Paisan Setasuwon, Arada Bunchavimonchet & Sawai Danchavijit. 2008. The effects of binder components in wax/oil systems for metal injection molding. Journal of Materials Processing Technology 196: 94-100.

Petersson, A. 2004. Cemented Carbide Sintering: Constitutive Relations and Microstructural Evolution. PhD thesis. Royal Institute of Technology.

Petersson, A. & Agren, J. 2007. Modeling WC-Co sintering shrinkage – Effect of carbide grain size and cobalt content. Materials Science and Engineering A: 452 – 453: 37-45.

Phadke, M.S. 2008. Quality Engineering Using Robust Design. AT & T Bell Laboratories. Pearson Education.

Prakash, L. J. 1995. Application of fine grained tungsten carbide based cemented carbides. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 13 (5): 257-264.

Qu, X., Gao, J., Qin, M. & Lei, C. 2004. Rheologic behaviour and PIM processing of WC-TiC-Co powder feedstock. Journal of University of Science and Technology Beijing (English Edition) 11 (4): 334-337.

Qu, X., Gao, J., Qin, M. & Lei, C. 2005. Application of a wax-based binder in PIM of WC-TiC-Co cemented carbides. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 23 (4-6): 273-277.

Qu, H., Zhu, S., Li, Q. & Ouyang, C. 2012. Influence of sintering temperature and holding time on the densification, phase transformation, microstructure and properties of hot pressing WC-40vol% Al2O3 composites. Ceramics International 38: 1371-1380.

Quinard, C., Barriere, T. & Gelin, J. C. 2009. Development and property identification of 316L stainless steel feedstock for PIM and µPIM. Powder Technology 190 (1): 123-128.

Reddy, J. J., Vijayakumar, M., Mohan, T. & Ramakrishnan, P. 1996. Loading of solids in a liquid medium: Determination of CBVC by torque rheometry. Journal of the European Ceramic Society 16 (5): 567-574.

153

Sachet, E., Schubert, W. D., Muhlbauer, G., Yukimura, J. & Kubo, Y. 2012. On the formation and in situ observation of thin surface layers of cobalt on sintered cemented carbides. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 31: 96 - 108.

Sha, B. C., Dimov, S., Griffith, C. & Packianather, M. S. 2007. Micro injection molding: factors affecting the achievable aspect ratios. Int Journal Advance Manufacturing Technology 33: 147-156.

Shengjie, Y., Li, Q. F. & Yong, M. S. 2006. Method for determination of critical powder loading for powder-binder processing. Powder Metallurgy. 49 (3): 219-223.

Shi, X. L., Shao, G. Q., Duan, X. L., Xiong, Z. & Yang, H. 2006. Characterizations of WC-10Co nanocomposite powders and subsequently sintership sintered cemented carbide. Materials Characterization 57: 358 – 370.

Shi, X., Shao, G., Duan, X. & Yuan, R. 2005. Atomic force microscope study of WC-10 Co cemented carbide sintered from nanocrystalline composite powders. Journal of University of Science and Technology Beijing (English Edition) 12 (6): 558-563.

Snowball, R. F. & Milner, D. R. 1968. Densification processes in the tungsten carbide-cobalt system. Powder Metallurgy. 11 (21): 23-40.

Sotomayor, M. E., Levenfeld, B. & Varez, A. 2011. Powder injection moulding of premixed ferritic and austenitic stainless steel powders. Materials Science and Engineering A.

Sotomayor, M. E., Varez, A. & Levenfeld, B. 2010. Influence of powder particle size distribution on rheological properties of 316L powder injection molding feedstocks. Powder Technology 200 (1-2): 30-36.

Stephen W. H. Y. & Chun, T. W., 1979. Tungsten Sources, Metallurgy, Properties and Applications, p.395, Plenum Press, NY.

Subuki, I., Omar, M. A., Ismail, M. H. & Halim, Z. 2005. Rheological properties of metal injection molding (MIM) feedstock using palm stearin and polyethylene composite binder. Proceeding of Conference on Advanced Materials. Hlm 1-7.

Supati, R., Loh, N. H., Khor, K. A. & Tor, S. B. 2000. Mixing and characterization of feedstock for powder injection moulding. Material Letters. 46 (2): 109-114.

Suri, P., Atre, S.V., German, R.M. & Souza, J.P.D. 2003. Effect of mixing on the rheology and particle characteristics of tungsten-based powder injection molding feedstock. Materials Science and Engineering. A356: 337-344.

Suri, P., German, R. M. & de Souza, J. P. 2009. Influence of mixing and effects of agglomerates on the green and sintered properties of 97 W-2.1 Ni-0.9 Fe heavy alloys. International Journal of Refractory Metals and Hard Material 27 (4): 683-687.

Taguchi., G., Chowdhury, S. & Taguchi, S. 2000. Robust Engineering. McGraw-Hill.

154

Tong, J. Y., Yin, H. Q. & Qu, X. H. 2010. Factors affecting the replication quality of micro metal gears produced by PIM. Microsyst. Technology 16: 391-397.

Tsai, K. M., Hsieh, C.Y. & Lu, H. H. 2010. Sintering of binderless tungsten carbide. Ceramics International. 36: 689-692.

Tsai, D. S. & Chen, W. W. 1995. Solvent debinding kinetics of alumina green bodies by powder injection molding. Ceramics International 21: 257-264.

Tseng, W. J. 2000. Influence of surfactant on rheological behaviours of injection- molded alumina suspensions. Materials Scinece and Engineering A289: 116-122.

Upadhyaya, G. S. 1998. Cemented Tungsten Carbide: Production, Properties And Testing. New Jersey: Noyes Publications.

Upadhyaya, G. S. 2001. Materials science of cemented carbides – an overview. Materials & Design 22 (6): 483-489.

Upadhyaya, A., Sarathy, D. & Wagner, G. 2001. Advances in alloy design aspects of cemented carbides. Materials and Design. 22: 511-517.

Urval, S., Lee, S., Atre, S. V., Park, S. J. & German, R. M. 2010. Optimisation of process conditions in powder injection moulding of microsystem components using robust design method part 2- secondary design parameters. Powder Metallurgy 53 (1): 71-81.

Vervoot, P.J., Vetter, R. & Duszczyk, J. 1996. Overview of powder injection molding. Advanced Performance Materials. 3(2): 121-151.

Wang, Q., Yin, H., Qu, X & Johnson, J. L. 2009. Effects of mold dimensions on rheological of feedstock in micro powder injection molding. Powder Technology 193 (1): 15-19.

Wang, X. 2008. Grain growth, densification and mechanical properties of nanocrystalline WC-Co. PhD tesis. University of Utah.

Wang, Y. Heusch, M., Lay, S. & Allibert, C. H. 2002. Microtructure evolution in the cemented carbides WC-Co I. Effect of the C/W ratio on the morphology and defects of the WC grains. Phys. Status Solid.i A 193: 271-283.

Whychell, D. T. 2001. The effect of powder particle size and alloying technique on distortion in MIM parts. Advances in Powder Metallurgy and Particulate Materials. 4: 92-104.

Wu, H. & Zhang, T. 2013. Formation mechanisms of microstructure imperfections and their effects on strength in submicron cemented carbide. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 40: 8 - 13.

Xuanhui, Q., Jianxiang, G., Mingli, Q. & Changming, L. 2005. Application of a wax-based binder in PIM of WC–TiC–Co cemented carbides. International. Journal Of Refractory Metals and Hard Materials 23: 273-277.

155

Yang, M. J. & German, R. M. 1998. Nanophase and superfine cemented carbides processed by powder injection molding. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 16 (2): 107-117.

Yang, W. W., Yang, K. Y., Wang, M. C. & Hon, M. H. 2003. Solvent debinding mechanism for alumina injection molded compacts with water-soluble binders. Ceramics International 29 (7): 745-756.

Ye, H., Liu, X. Y. & Hong, H. 2008. Fabrication of metal matrix composites by metal injection molding – A Review. Journal of Materials Processing Technology 200 (1-3): 12-24.

Ying, S. J., Y. C. Lam, S. C. M. Yu & Tam, K. C. 2002. Thermal debinding modelling of mass transport and deformation in powder injection molding compact. Journal Metallurgy and Materials Transactions 33B (477).

Youseffi, M. & Menzies, A. 1997. Injection Moulding of WC-6Co Powder Using Two New Binder Systems Based On Montanester Waxes and Water Soluble Gelling Polymers. Powder Metallurgy. 40 (1): 62-65.

Yu, P., Li, Q., Fuh, J. Y. H., Li, T. & Ho, P. W. 2009. Micro injection molding of micro gear using nano-sized zirconia powder. Microsystem Technologies 15 (3): 401-406.

Zaky, M. T. 2004. Effect of solvent debinding variables on the shape maintenance of green molded bodies. Journal of Materials Science 39 (10): 3397-3402.

Zauner, R., Binet, C., Heaney, D. F. & Piemme, J. 2004. Variability of feedstock viscosity and its correlation with dimensional variability of green powder injection molded components. Powder Metallurgy 47 (1): 1-6.

Zauner, R., Heaney, D., Piemme, J., Binet, C. & German, R. M. 2002. The effect of powder type and powder size on dimensional variability in PIM. Advances in Powder Metallurgy and Particulate Materials (10): 10-191.

Zhang, F. L., Zhu, M. & Wang, C. Y. 2008. Parameters optimization in the planetary ball milling of nanostructured tungsten carbide/cobalt powder. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 26 (4): 329-333.

Zhu, B. J., Qu, X. H. & Tao, Y. 2002. Powder injection moulding of WC-8% Co tungsten cemented carbide. International Journal of Refracory Metals and Hard Materials. 20 (5-6): 389-394.

Zhu, B. J., Qu, X. H. & Tao, Y. 2003a. A novel binder and binder extraction method for powder injecton molding of tungsten cemented carbide. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 13 (2): 262-266.