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熔模铸造环保低温蜡研究应用

摘要:针对石蜡硬脂酸低温蜡料的性能及环保方面存在的不足,开发出一种熔模铸造专用环保低温蜡料;经测定,各项性能及环保指标有很大改善,在促进熔模铸造转型升级中有一定推广价值。

关键词:熔模铸造;石蜡硬脂酸;环保低温蜡

随着现代科学技术的发展,熔模铸造的应用日趋广泛。蜡料是熔模铸造工艺使用的一种关键材料,蜡料的质量直接影响着铸件的质量。目前,国内低温蜡精铸行业仍广泛采用石蜡与硬脂酸所配制的低温蜡料,该蜡料具有配制工艺简单,注蜡温度低等优点,但同时具有强度低、表面硬度低的缺点。蜡料强度低,生产过程中易掉件和损伤蜡模;蜡料表面硬度较低,收缩大,所生产的精铸件尺寸精度低、表面粗糙度差。更为重要的是,蜡料回收处理需用盐酸,不符合当下国家环保政策。笔者通过对常用石蜡硬脂酸蜡料的组分进行分析,开发出新型环保低温蜡料的配比方案,并测定了它的各项性能指标均优于石蜡硬脂酸低温蜡料。

1石蜡硬脂酸蜡料的配比与性能测定

1.1成分配比

石蜡(56~60℃):硬脂酸(三压一级)为50%:50%。

1.2性能测定

石蜡硬脂酸蜡料性能测量值见表1。

1.3石蜡及硬脂酸对蜡料性能的影响

随着石蜡及硬脂酸配比不同,蜡料的性能亦发生变化,提高石蜡含量,蜡料强度将增加,并能够减少蜡模产生裂纹,但蜡料的热稳定性下降,蜡模易变形。随着蜡料中硬脂酸含量提高,蜡料的热稳定性及表面硬度均提高,同时还降低蜡料的粘度,有利于蜡模的成型,但模料的强度下降。因此,仅靠调整二者之间的配比无法配制出性能优质的蜡料。

2环保低温蜡料的配比与性能测定

2.1成分配比

石蜡、微晶蜡、醋酸乙烯共聚物、纯单体树脂等按一定比例配置。(1)石蜡石蜡是固态高级烷烃的混合物,主要成分的分子式为CnH2n+2,其中n=17~35。主要组分为直链烷烃,还有少量带个别支链的烷烃和带长侧链的单环环烷烃;直链烷烃中主要是正二十二烷(C22H46)和正二十八烷(C28H58)。石蜡的化学活性较低,呈中性,化学性质稳定,在通常的条件下不与酸(除硝酸外)、碱性溶液发生作用。(2)微晶蜡以C31-70的支链饱和烃为主,含少量的环状、直链烃,灰分在0.05%以下,其中重金属铅、砷含量都在2×10-6以下。此种蜡黏性较大,且具有延展性,在低温下不脆弱,其主要作用为增加光亮度。(3)醋酸乙烯共聚物醋酸乙烯酯共聚物是一种通用高分子聚合物,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%。与聚乙烯相比,醋酸乙烯酯共聚物由于在分子链中引入了醋酸乙烯单体,从而降低了高结晶度,提高了柔韧性、抗冲击性、填料相溶性和热密封性能。(4)纯单体树脂平均分子量2000~5000,淡黄色至浅褐色片状、粒状或块状固体,透明而有光泽,相对密度0.97~1.04g/cm3,软化点80~140℃,玻璃化温度81℃,具有环状结构,含有部分双键,内聚力大。分子结构中不含极性或功能性基团,没有化学活性。耐酸碱、耐化学药品性、耐水性良好。它具有酸值低,混溶性好,耐水、耐乙醇和耐化学品等特性,对酸碱具有化学稳定,并有调节粘性和热稳定性好的特点。

2.2性能测定

环保低温蜡料性能测量值见表2。

2.3性能变化

通过对石蜡硬脂酸蜡与环保低温蜡性能及材料配比的分析可以看出,环保低温蜡成分里面已经不含有硬脂酸,也就不会出现皂化物的问题,企业在蜡料回用的过程中不必使用酸法的方式处理由硬脂酸产生的皂化物。环保低温蜡在80℃与100℃时的粘度都低于石蜡硬脂酸蜡料,蜡料的流动性能增加,软化点高于石蜡硬脂酸蜡料,在温差较大的环境下变形量减少,凝固点高于石蜡硬脂酸蜡料,蜡料冷却成型时间缩短,环保低温蜡收缩率区间更加稳定。

3蜡料回收处理

3.1石蜡硬脂酸蜡料回收处理

3.1.1回收处理工艺(1)处理蜡料︰水为3︰1;(2)水浴脱蜡后,蜡液温度100℃±5℃,保持45~60min;(3)蜡处理时需加入3%~6%盐酸(或硫酸),因环保也有加入草酸替代盐酸;(4)处理合格的蜡液呈褐色或黄色透明状,须在槽中静置2h以上方能流入下工序。3.1.2酸值检测打开处理槽阀门放掉酸水后,加入适量水再加热沸腾10~15min,反复2~3次,测量酸水的PH值为6~7时停止蜡料处理,根据消耗情况补充新蜡。

3.2环保低温蜡料回收处理

3.2.1回收处理工艺蒸汽或水浴脱蜡后,蜡液静止除杂处理。(1)静置桶I:静置温度85~90℃,静置时间6~8h,排除水分;(2)静置桶II:静置温度80~85℃,静置时间>4h,过滤除杂质。3.2.2常规检测根据旧蜡料性能和蜡料消耗情况,不定期的在化蜡桶中适量加新蜡,一般在3%~5%。

4结语

石蜡硬脂酸蜡料虽有不少优点,但其强度低、软化点低、易皂化、固液相温度区间小等缺点限制了它的使用,难以在要求精度高、高复印性、高强度、低粗糙度的蜡模生产中应用。通过对现有石蜡硬脂酸蜡料进行研究,改善了配方,研制出综合性能良好,无皂化的新型环保低温蜡料,腊料回收消除了盐酸等酸性物使用。环保低温蜡适用于熔模铸造水玻璃及硅溶胶两种制壳工艺[1],是一种符合我国国情的新型熔模铸造用材料,它将逐步取代石蜡硬脂酸蜡料,与中温蜡硅溶胶制壳工艺一起成为我国熔模铸造生产的主要工艺。

参考文献

[1] 籍君豪.低温蜡-硅溶胶型壳的应用实践[J].特种铸造及有色合金,2007,27(4):283-285.

作者:武超 邵斌 蒋涛 高飞 单位:青岛新诺科新材料科技发展有限公司

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