熔模鑄造環(huán)保低溫蠟研究應(yīng)用
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摘要：針對(duì)石蠟硬脂酸低溫蠟料的性能及環(huán)保方面存在的不足，開發(fā)出一種熔模鑄造專用環(huán)保低溫蠟料；經(jīng)測(cè)定，各項(xiàng)性能及環(huán)保指標(biāo)有很大改善，在促進(jìn)熔模鑄造轉(zhuǎn)型升級(jí)中有一定推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞：熔模鑄造；石蠟硬脂酸；環(huán)保低溫蠟
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，熔模鑄造的應(yīng)用日趨廣泛。蠟料是熔模鑄造工藝使用的一種關(guān)鍵材料，蠟料的質(zhì)量直接影響著鑄件的質(zhì)量。目前，國(guó)內(nèi)低溫蠟精鑄行業(yè)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(jiǎn)單，注蠟溫度低等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)具有強(qiáng)度低、表面硬度低的缺點(diǎn)。蠟料強(qiáng)度低，生產(chǎn)過程中易掉件和損傷蠟?zāi)＃幌灹媳砻嬗捕容^低，收縮大，所生產(chǎn)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(dāng)下國(guó)家環(huán)保政策。筆者通過對(duì)常用石蠟硬脂酸蠟料的組分進(jìn)行分析，開發(fā)出新型環(huán)保低溫蠟料的配比方案，并測(cè)定了它的各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)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(cè)定
1.1成分配比
石蠟（56~60℃）:硬脂酸（三壓一級(jí)）為50%：50%。
1.2性能測(cè)定
石蠟硬脂酸蠟料性能測(cè)量值見表1。
1.3石蠟及硬脂酸對(duì)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(fā)生變化，提高石蠟含量，蠟料強(qiáng)度將增加，并能夠減少蠟?zāi)．a(chǎn)生裂紋，但蠟料的熱穩(wěn)定性下降，蠟?zāi)Ｒ鬃冃?。隨著蠟料中硬脂酸含量提高，蠟料的熱穩(wěn)定性及表面硬度均提高，同時(shí)還降低蠟料的粘度，有利于蠟?zāi)５某尚?，但模料的?qiáng)度下降。因此，僅靠調(diào)整二者之間的配比無(wú)法配制出性能優(yōu)質(zhì)的蠟料。
2環(huán)保低溫蠟料的配比與性能測(cè)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(tài)高級(jí)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(gè)別支鏈的烷烴和帶長(zhǎng)側(cè)鏈的單環(huán)環(huán)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(xué)活性較低,呈中性,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,在通常的條件下不與酸（除硝酸外）、堿性溶液發(fā)生作用。（2）微晶蠟以C31-70的支鏈飽和烴為主，含少量的環(huán)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(jié)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(duì)密度0.97~1.04g/cm3，軟化點(diǎn)80~140℃，玻璃化溫度81℃，具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，含有部分雙鍵，內(nèi)聚力大。分子結(jié)構(gòu)中不含極性或功能性基團(tuán)，沒有化學(xué)活性。耐酸堿、耐化學(xué)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(xué)品等特性，對(duì)酸堿具有化學(xué)穩(wěn)定，并有調(diào)節(jié)粘性和熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
2.2性能測(cè)定
環(huán)保低溫蠟料性能測(cè)量值見表2。
2.3性能變化
通過對(duì)石蠟硬脂酸蠟與環(huán)保低溫蠟性能及材料配比的分析可以看出，環(huán)保低溫蠟成分里面已經(jīng)不含有硬脂酸，也就不會(huì)出現(xiàn)皂化物的問題，企業(yè)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(chǎn)生的皂化物。環(huán)保低溫蠟在80℃與100℃時(shí)的粘度都低于石蠟硬脂酸蠟料，蠟料的流動(dòng)性能增加，軟化點(diǎn)高于石蠟硬脂酸蠟料，在溫差較大的環(huán)境下變形量減少，凝固點(diǎn)高于石蠟硬脂酸蠟料，蠟料冷卻成型時(shí)間縮短，環(huán)保低溫蠟收縮率區(qū)間更加穩(wěn)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(shí)需加入3%~6%鹽酸（或硫酸），因環(huán)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(cè)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(fù)2~3次，測(cè)量酸水的PH值為6~7時(shí)停止蠟料處理，根據(jù)消耗情況補(bǔ)充新蠟。
3.2環(huán)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(shí)間6~8h，排除水分；（2）靜置桶II：靜置溫度80~85℃，靜置時(shí)間＞4h，過濾除雜質(zhì)。3.2.2常規(guī)檢測(cè)根據(jù)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(jié)語(yǔ)
石蠟硬脂酸蠟料雖有不少優(yōu)點(diǎn)，但其強(qiáng)度低、軟化點(diǎn)低、易皂化、固液相溫度區(qū)間小等缺點(diǎn)限制了它的使用，難以在要求精度高、高復(fù)印性、高強(qiáng)度、低粗糙度的蠟?zāi)Ｉa(chǎn)中應(yīng)用。通過對(duì)現(xiàn)有石蠟硬脂酸蠟料進(jìn)行研究，改善了配方，研制出綜合性能良好，無(wú)皂化的新型環(huán)保低溫蠟料，臘料回收消除了鹽酸等酸性物使用。環(huán)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(guó)國(guó)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(guó)熔模鑄造生產(chǎn)的主要工藝。
參考文獻(xiàn)
[1] 籍君豪.低溫蠟-硅溶膠型殼的應(yīng)用實(shí)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(fā)展有限公司