熔模鑄造環保低溫蠟研究應用

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摘要：針對石蠟硬脂酸低溫蠟料的性能及環保方面存在的不足，開發出一種熔模鑄造專用環保低溫蠟料；經測定，各項性能及環保指標有很大改善，在促進熔模鑄造轉型升級中有一定推廣價值。

關鍵詞：熔模鑄造；石蠟硬脂酸；環保低溫蠟

隨著現代科學技術的發展，熔模鑄造的應用日趨廣泛。蠟料是熔模鑄造工藝使用的一種關鍵材料，蠟料的質量直接影響著鑄件的質量。目前，國內低溫蠟精鑄行業仍廣泛采用石蠟與硬脂酸所配制的低溫蠟料，該蠟料具有配制工藝簡單，注蠟溫度低等優點，但同時具有強度低、表面硬度低的缺點。蠟料強度低，生產過程中易掉件和損傷蠟模；蠟料表面硬度較低，收縮大，所生產的精鑄件尺寸精度低、表面粗糙度差。更為重要的是，蠟料回收處理需用鹽酸，不符合當下國家環保政策。筆者通過對常用石蠟硬脂酸蠟料的組分進行分析，開發出新型環保低溫蠟料的配比方案，并測定了它的各項性能指標均優于石蠟硬脂酸低溫蠟料。

1石蠟硬脂酸蠟料的配比與性能測定

1.1成分配比

石蠟（56~60℃）:硬脂酸（三壓一級）為50%：50%。

1.2性能測定

石蠟硬脂酸蠟料性能測量值見表1。

1.3石蠟及硬脂酸對蠟料性能的影響

隨著石蠟及硬脂酸配比不同，蠟料的性能亦發生變化，提高石蠟含量，蠟料強度將增加，并能夠減少蠟模產生裂紋，但蠟料的熱穩定性下降，蠟模易變形。隨著蠟料中硬脂酸含量提高，蠟料的熱穩定性及表面硬度均提高，同時還降低蠟料的粘度，有利于蠟模的成型，但模料的強度下降。因此，僅靠調整二者之間的配比無法配制出性能優質的蠟料。

2環保低溫蠟料的配比與性能測定

2.1成分配比

石蠟、微晶蠟、醋酸乙烯共聚物、純單體樹脂等按一定比例配置。（1）石蠟石蠟是固態高級烷烴的混合物，主要成分的分子式為CnH2n+2，其中n=17~35。主要組分為直鏈烷烴，還有少量帶個別支鏈的烷烴和帶長側鏈的單環環烷烴；直鏈烷烴中主要是正二十二烷（C22H46）和正二十八烷（C28H58）。石蠟的化學活性較低,呈中性,化學性質穩定,在通常的條件下不與酸（除硝酸外）、堿性溶液發生作用。（2）微晶蠟以C31-70的支鏈飽和烴為主，含少量的環狀、直鏈烴，灰分在0.05%以下，其中重金屬鉛、砷含量都在2×10-6以下。此種蠟黏性較大，且具有延展性，在低溫下不脆弱，其主要作用為增加光亮度。（3）醋酸乙烯共聚物醋酸乙烯酯共聚物是一種通用高分子聚合物，分子式是(C2H4)x(C4H6O2)y，醋酸乙烯共聚物，一般醋酸乙烯含量在5%~40%。與聚乙烯相比，醋酸乙烯酯共聚物由于在分子鏈中引入了醋酸乙烯單體，從而降低了高結晶度，提高了柔韌性、抗沖擊性、填料相溶性和熱密封性能。（4）純單體樹脂平均分子量2000~5000，淡黃色至淺褐色片狀、粒狀或塊狀固體，透明而有光澤，相對密度0.97~1.04g/cm3，軟化點80~140℃，玻璃化溫度81℃，具有環狀結構，含有部分雙鍵，內聚力大。分子結構中不含極性或功能性基團，沒有化學活性。耐酸堿、耐化學藥品性、耐水性良好。它具有酸值低，混溶性好，耐水、耐乙醇和耐化學品等特性，對酸堿具有化學穩定，并有調節粘性和熱穩定性好的特點。

2.2性能測定

環保低溫蠟料性能測量值見表2。

2.3性能變化

通過對石蠟硬脂酸蠟與環保低溫蠟性能及材料配比的分析可以看出，環保低溫蠟成分里面已經不含有硬脂酸，也就不會出現皂化物的問題，企業在蠟料回用的過程中不必使用酸法的方式處理由硬脂酸產生的皂化物。環保低溫蠟在80℃與100℃時的粘度都低于石蠟硬脂酸蠟料，蠟料的流動性能增加，軟化點高于石蠟硬脂酸蠟料，在溫差較大的環境下變形量減少，凝固點高于石蠟硬脂酸蠟料，蠟料冷卻成型時間縮短，環保低溫蠟收縮率區間更加穩定。

3蠟料回收處理

3.1石蠟硬脂酸蠟料回收處理

3.1.1回收處理工藝（1）處理蠟料︰水為3︰1；（2）水浴脫蠟后，蠟液溫度100℃±5℃，保持45~60min；（3）蠟處理時需加入3%~6%鹽酸（或硫酸），因環保也有加入草酸替代鹽酸；（4）處理合格的蠟液呈褐色或黃色透明狀，須在槽中靜置2h以上方能流入下工序。3.1.2酸值檢測打開處理槽閥門放掉酸水后，加入適量水再加熱沸騰10~15min，反復2~3次，測量酸水的PH值為6~7時停止蠟料處理，根據消耗情況補充新蠟。

3.2環保低溫蠟料回收處理

3.2.1回收處理工藝蒸汽或水浴脫蠟后，蠟液靜止除雜處理。（1）靜置桶I：靜置溫度85~90℃，靜置時間6~8h，排除水分；（2）靜置桶II：靜置溫度80~85℃，靜置時間＞4h，過濾除雜質。3.2.2常規檢測根據舊蠟料性能和蠟料消耗情況，不定期的在化蠟桶中適量加新蠟，一般在3%~5%。

4結語

石蠟硬脂酸蠟料雖有不少優點，但其強度低、軟化點低、易皂化、固液相溫度區間小等缺點限制了它的使用，難以在要求精度高、高復印性、高強度、低粗糙度的蠟模生產中應用。通過對現有石蠟硬脂酸蠟料進行研究，改善了配方，研制出綜合性能良好，無皂化的新型環保低溫蠟料，臘料回收消除了鹽酸等酸性物使用。環保低溫蠟適用于熔模鑄造水玻璃及硅溶膠兩種制殼工藝[1]，是一種符合我國國情的新型熔模鑄造用材料，它將逐步取代石蠟硬脂酸蠟料，與中溫蠟硅溶膠制殼工藝一起成為我國熔模鑄造生產的主要工藝。

參考文獻

[1]　籍君豪.低溫蠟-硅溶膠型殼的應用實踐[J].特種鑄造及有色合金,2007,27（4）:283-285.

作者：武超 邵斌 蔣濤 高飛 單位：青島新諾科新材料科技發展有限公司