本发明属于脱模剂技术领域，涉及一种防氧化脱模剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
中国汽车工业快速发展，为汽车零配件生产和配套企业提供了广阔的发展空间。在世界汽车市场的激烈竞争中，各国都在向高质量、高可靠性、重量轻、节能、低成本方向发展。在材料方面表现为轻量化，用铝合金代替部分钢(铁)件，以达到汽车向高质量、低成本的发展的要求；在工艺方面表现为科学性，用先进工艺取代传统的工艺以达到提高毛坯精度，减少加工余量，减少原材料消耗，降低成本的目的。要进一步扩大铝合金材料在汽车结构和动力总成系统的运用，现有的铝合金铸件的制备方法和制造工艺已难以满足这一要求。
目前，传统的铝合金高强度铸件一直是采用重力铸造或低压铸造生产，用这些传统的工艺制造出的汽车用铝合金发动机支架在外观呈现冷隔、凹陷、裂纹等不同程度的质量问题，而在内部往往会出现气孔、缩孔、针孔等致命的缺陷，从而严重影响了产品的性能。同时，因成品率较低，资源和能源利用率低，铝废料再生利用率不高，环境污染严重等缺陷，阻碍了汽车高速的发展。压铸生产是一个动态热力学过程，在这个过程中型腔表面受到液态金属高压、高速、高温的冲刷。压铸模多数用h13钢制造，铝、锌合企对它有很好的润湿作用，因此有很强的附着在型腔表面的趋势。喷脱模剂正是为了在型腔表面形成一层膜与液态金属隔离。因此对脱模剂的谨慎选用与合理的喷涂操作是保证铸件质量、压铸模寿命、生产效率的一个重要因素。
脱模剂(也叫涂模剂)是一种介于模具和成品之间的功能性物质，是为特殊模塑成形加工而设计的，脱模剂有耐化学性，在于不同树脂的化学成分(特别是苯乙烯和胺类)接触时不被溶解，脱模剂还具有耐热及应力性能，不易分解和磨损；脱模剂粘合到模具上而不转移到被加工的制件上，不妨碍喷漆或其他二次加工操作,它是生产金属压铸产品用的辅助用剂。它的主要作用是帮助金属压铸产品能够从模具中取出，并且使产品保持完整性和后加工性。脱模剂所要实现的主要功用，是在模具表面形成均匀的离型膜，使得模塑成形物能够离型。第二个功用是要考虑到模塑成行物表面的品质及样式、模具上的积垢及清洗可行性及涂装可行性。其他要考虑的因素包括：产品的储藏寿命、产品的稳定性、使用者健康或安全的顾虑，及腐蚀问题。
脱模剂是压铸生产中不可或缺的辅料，由于注塑、挤出、压延、模压、层压等工艺的迅速发展，脱模剂的用量也大幅度地提高。但是，脱模剂的选择和使用方法不当都直接或间接地影响压铸件的质量和生产效率，也会对生产环境造成较坏的影响。
cn106311968a公开了一种铝合金模板脱模剂及其制备方法，该发明的铝合金模板脱模剂，由如下重量份数的原料组成：聚乙烯蜡10～20份，聚乙烯醇1～5份，硅油4～9份，硼砂2～6份，滑石粉19～27份，十二烷基苯磺酸钠6～14份，十六烷基三甲基氯化铵0.2～1.3份，复配乳化剂5～10份，双氯酚0.05～0.2份，氧丙烯氧化乙烯甘油醚0.1～0.25份，缓蚀剂0.2～1.4份，水60～90份；该发明的制备方法简单，通过添加复配乳化剂、双氯酚和缓蚀剂，使得脱模剂更加安全、清洁、无污染，与传统的油基脱模剂相比，具有冷却效果好、不产生堆积、铸件表面质量好的优点，与粉状脱模剂相比，该发明在铝合金压铸方面的应用具有成本低的优势。
cn107999692a公开了一种压铸铝合金水性脱模剂，其特征在于，所述脱模剂由矿物油、润滑剂、硅油、表面活性剂、防腐剂、润湿剂、稳定剂、增稠剂和水组成，其组分的质量百分含量为：机油20～30，硅油10～15，二氧化硅1～5，硬脂酸5～7，聚氧乙烯脂肪酸酯8～10，聚氧乙烯油基醚4～6，有机钼化合物0.5～1.5，蜂蜡3～5，乙醇0.5～1.5，亚硝酸钠0.5～1，三乙醇胺0.5～2，有机硅润湿剂0.5～2，增稠剂0.5～1，苯甲酸钠0.5～2，磷酸钠0.5～2，山梨酸0.5～1，水25～35。该发明的压铸铝合金水性脱模剂中，铸件表面光洁，有效地防止产生粘模、拉伤或变形缺陷。
但是，上述两种脱模剂高温处理或放置就以后，脱模剂中的成分被氧化，导致脱模剂的脱模效果和润滑性能变差。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种防氧化脱模剂，具有良好的润滑作用和良好的稳定性，铸件与模具分离时脱模容易，并且脱模后铸件表面的光洁度高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种防氧化脱模剂，按重量份计，包括如下组分：
本发明中，选用火山灰作为耐火、耐高温材料，可以有效促进合金液的凝固顺序；选用蛭石、硅藻土作为保温材料，可以保温模具的温度，合金不易散失热量，流动性好，合金液可迅速充满模具内腔；使用钛白粉、石墨粉、氮化硅粉作为润滑材料，可最大限度减少铸件和模具的摩擦和磨损，便于脱模；选用抗氧剂，可有效提高脱模剂的稳定性，包括高温稳定性、剪切稳定性和室温放置稳定性均较佳；选用阴离子表面活性剂作为乳化剂，可与抗氧剂协同作用使脱模剂的稳定性更好，并可降低抗氧剂的使用量；选用粘合剂，可使粉料混合均匀并能使脱模剂的粘度达到使用要求；本发明的防氧化脱模剂，具有良好的润滑作用和良好的稳定性，铸件与模具分离时脱模容易，并且脱模后铸件表面的光洁度高，可连续浇注多个铸件。
例如，本发明的一种防氧化脱模剂，按重量份计，包括如下组分：
火山灰20～50份，例如火山灰的重量份为20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份。
蛭石10～30份，例如蛭石的重量份为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份。
硅藻土10～20份，例如硅藻土的重量份为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份。
钛白粉5～10份，例如钛白粉的重量份为5份、6份、7份、8份、9份、10份。
石墨粉2～5份，例如石墨粉的重量份为2份、3份、4份、5份。
氮化硅粉5～10份，例如氮化硅粉的重量份为5份、6份、7份、8份、9份、10份。
阴离子表面活性剂2～5份，例如阴离子表面活性剂的重量份为2份、3份、4份、5份。
抗氧剂5～10份，例如抗氧剂的重量份为5份、6份、7份、8份、9份、10份。
粘结剂5～10份，例如粘结剂的重量份为5份、6份、7份、8份、9份、10份。
水20～40份，例如水的重量份为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份、40份。
其中，作为耐火、耐高温材料的火山灰颗粒粘结在金属模型的表面，在凝固过程中的铸件和模具之间形成一个半永久型的隔离层；所述火山灰的细度为300～500目，例如所述火山灰的细度为300目、310目、320目、330目、340目、350目、360目、370目、380目、390目、400目、410目、420目、430目、440目、450目、460目、470目、480目、490目、500目；选择此范围的火山灰颗粒，可使脱模剂的附着力好，使得制得的铸件的表面具有良好的光洁度。
优选地，所述阴离子表面活性剂带双烷基疏水链段的阴离子表面活性剂，双烷基链疏水端的表面活性剂溶解能力高，而且润湿能力强，渗透性好，有助于脱模剂在模具表面的快速扩散。
本发明中，所述抗氧剂为酚型抗氧剂和/或胺型抗氧剂；
优选地，所述酚型抗氧剂为特丁基对苯二酚；进一步优选地，所述胺型抗氧剂为萘胺、二苯胺和对苯二胺中的一种或至少两种的混合物。
其中，所述粘结剂为有机粘结剂。
优选地，所述有机粘结剂为树脂粘结剂；进一步优选地，所述树脂粘结剂为酚醛树脂、聚氨酯树脂和环氧树脂中的一种或至少两种的混合物。
本发明的目的之二在于提供一种防氧化脱模剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：按重量份计，称取20～50份的火山灰、10～30份的蛭石、10～20份的硅藻土、5～10份的钛白粉、2～5份的石墨粉和5～10份的氮化硅粉混合后搅拌均匀，再经球磨加入5～10份的抗氧剂升温后，加入2～5份的阴离子表面活性剂、5～10份的粘结剂和20～40份的水继续搅拌，得到所述防氧化脱模剂。
其中，所述搅拌的时间均为2～5h，例如所述搅拌的时间均为2h、3h、4h、5h。
优选地，所述球磨的时间为2～5h，例如所述球磨的时间为2h、3h、4h、5h。
优选地，所述升温的温度为50～80℃，例如所述升温的温度为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃。
优选地，加入粘结剂后所述防氧化脱模剂的粘度为3000～8000pa·s，例如粘度为3000pa·s、4000pa·s、5000pa·s、6000pa·s、7000pa·s、8000pa·s。选择此粘度范围，可保证脱模剂的粘结强度和润滑性，利于铸件的脱模。如果粘度不在此范围，通过添加粘结剂或水来调整粘度达到此范围。
本发明的目的之三在于提供一种防氧化脱模剂的使用方法，将所述防氧化脱模剂用水稀释后喷涂于模具表面。
作为优选方案，本发明的防氧化脱模剂的使用方法具体包括如下步骤：
1)将模具进行除杂、预热处理；
2)将所述防氧化脱模剂用水稀释后，喷涂于步骤1)预热后的模具表面。
步骤1)中，所述除杂过程为金属刷清理、打磨、喷砂和喷丸中的一种或至少两种的混合。
优选地，步骤1)中，所述预热的温度为200～400℃，例如所述预热的温度为200℃、250℃、300℃、350℃、400℃。
优选地，步骤2)中，所述防氧化脱模剂与所述水的质量比为(3:7)～(1:4)，例如所述防氧化脱模剂与所述水的质量比为3:7、3:8、3:9、3:10、3:11、1:4。
优选地，步骤2)中，所述喷涂是通过将所述防氧化脱模剂用喷枪喷涂于模具表面的，所述喷枪的空气压力为4～6kg，例如所述喷枪的空气压力为4kg、4.5kg、5kg、5.5kg、6kg；所述喷枪与所述模具的距离为20～25cm，例如所述喷枪与所述模具的距离为20cm、21cm、22cm、23cm、24cm、25cm。
喷涂时模具温度太高，水与模具接触时雾化激烈，喷入的涂料在模具表面蒸发、反弹，无润湿效果，有效成分无法沉积到型腔表面，造成浪费；模具温度过低，水分蒸发很少，造成涂料的流淌，有效成分无法沉积，同样造成涂料的浪费；因此为了有效利用涂料，应该在涂料润湿温度的基础上优选喷涂时的模具温度。优选地，喷涂时保证喷涂时模具的温度在150～250℃的范围内，如果模具温度太高，高于250℃，会使脱模剂喷涂后形成多孔的涂层，会降低涂层的粘附性和耐久性，导致涂层易剥落；如果模具的温度太低，会使脱模剂涂层太致密，易产生涂层裂纹和气泡，降低保温绝热性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的防氧化脱模剂的润滑和脱模性能佳，稳定性好，90度高温处理后仍具有较好的脱模性；将水基涂料按最佳稀释比稀释，并以2000r/min的搅拌速度，搅拌30min，脱模剂中没有不溶物质析出，说明其具有良好的剪切稳定性；将其室温放置1个月以后，脱模剂没有分层现象，说明本发明的防氧化脱模剂具有良好的室温放置稳定性。
(2)本发明的防氧化脱模剂的冷却和绝热性好，具有高效降温作用和隔热作用，减少了高温、高压液态金属高速的冲刷对模具的磨损，延长了使用寿命；同时，阴离子表面活性剂的使用可增加脱模剂的流动性，减少了抗氧剂的使用量，并与抗氧剂协同作用提高了脱模剂的稳定性、润滑性和脱模效果。
(3)本发明的防氧化脱模剂的化学稳定性高，脱模剂在使用温度范围内发气量少，不腐蚀模具，不影响涂漆、电镀等后续工序。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
实施例1
本实施例的一种防氧化脱模剂，按重量份计，包括如下组分：
其中，火山灰的细度为300目。
本实施例的一种防氧化脱模剂的制备方法，按如上配比，将火山灰、蛭石、硅藻土、钛白粉、石墨粉和氮化硅粉混合后搅拌2h至均匀，再经球磨5h加入抗氧剂升温至60℃后，加入阴离子表面活性剂、粘结剂和水继续搅拌3h至粘度为4000pa·s时停止搅拌，得到所述防氧化脱模剂。
将上述制得的防氧化脱模剂用于汽车铝合金轮毂的压铸，包括如下步骤：
1)将模具进行金属刷清理、打磨、喷砂和喷丸除杂，200℃预热处理；
2)将所述防氧化脱模剂用水稀释后，其中，所述防氧化脱模剂与所述水的质量比为3:7，将所述防氧化脱模剂用喷枪喷涂于步骤1)预热后的模具表面，喷涂时保证喷涂时模具的温度在200℃的范围内，所述喷枪的空气压力为4kg，所述喷枪与所述模具的距离为22cm，喷涂后得到160μm厚的脱模剂涂层。
实施例2
本实施例的一种防氧化脱模剂，按重量份计，包括如下组分：
其中，火山灰的细度为350目。
本实施例的一种防氧化脱模剂的制备方法，按如上配比，将火山灰、蛭石、硅藻土、钛白粉、石墨粉和氮化硅粉混合后搅拌5h至均匀，再经球磨3h加入抗氧剂升温至60℃后，加入阴离子表面活性剂、粘结剂和水继续搅拌3h至粘度为6000pa·s时停止搅拌，得到所述防氧化脱模剂。
将上述制得的防氧化脱模剂用于汽车铝合金轮毂的压铸，包括如下步骤：
1)将模具进行金属刷清理、打磨、喷砂和喷丸除杂，300℃预热处理；
2)将所述防氧化脱模剂用水稀释后，其中，所述防氧化脱模剂与所述水的质量比为3:8，将所述防氧化脱模剂用喷枪喷涂于步骤1)预热后的模具表面，喷涂时保证喷涂时模具的温度在180℃的范围内，所述喷枪的空气压力为4.5kg，所述喷枪与所述模具的距离为24cm，喷涂后得到190μm厚的脱模剂涂层。
实施例3
本实施例的一种防氧化脱模剂，按重量份计，包括如下组分：
其中，火山灰的细度为400目。
本实施例的一种防氧化脱模剂的制备方法，按如上配比，将火山灰、蛭石、硅藻土、钛白粉、石墨粉和氮化硅粉混合后搅拌4h至均匀，再经球磨5h加入抗氧剂升温至80℃后，加入阴离子表面活性剂、粘结剂和水继续搅拌2h至粘度为8000pa·s时停止搅拌，得到所述防氧化脱模剂。
将上述制得的防氧化脱模剂用于汽车铝合金轮毂的压铸，包括如下步骤：
1)将模具进行金属刷清理、打磨、喷砂和喷丸除杂，400℃预热处理；
2)将所述防氧化脱模剂用水稀释后，其中，所述防氧化脱模剂与所述水的质量比为1:4，将所述防氧化脱模剂用喷枪喷涂于步骤1)预热后的模具表面，喷涂时保证喷涂时模具的温度在180℃的范围内，所述喷枪的空气压力为6kg，所述喷枪与所述模具的距离为22cm，喷涂后得到210μm厚的脱模剂涂层。
实施例4
本实施例的一种防氧化脱模剂，按重量份计，包括如下组分：
其中，火山灰的细度为500目。
本实施例的一种防氧化脱模剂的制备方法，按如上配比，将火山灰、蛭石、硅藻土、钛白粉、石墨粉和氮化硅粉混合后搅拌2h至均匀，再经球磨3h加入抗氧剂升温至70℃后，加入阴离子表面活性剂、粘结剂和水继续搅拌5h至粘度为7000pa·s时停止搅拌，得到所述防氧化脱模剂。
将上述制得的防氧化脱模剂用于汽车铝合金轮毂的压铸，包括如下步骤：
1)将模具进行金属刷清理、打磨、喷砂和喷丸除杂，300℃预热处理；
2)将所述防氧化脱模剂用水稀释后，其中，所述防氧化脱模剂与所述水的质量比为3:10，将所述防氧化脱模剂用喷枪喷涂于步骤1)预热后的模具表面，喷涂时保证喷涂时模具的温度在220℃的范围内，所述喷枪的空气压力为5.5kg，所述喷枪与所述模具的距离为24cm，喷涂后得到250μm厚的脱模剂涂层。
实施例5
本实施例的一种防氧化脱模剂，按重量份计，包括如下组分：
其中，火山灰的细度为350目。
本实施例的一种防氧化脱模剂的制备方法，按如上配比，将火山灰、蛭石、硅藻土、钛白粉、石墨粉和氮化硅粉混合后搅拌2h至均匀，再经球磨2h加入抗氧剂升温至60℃后，加入阴离子表面活性剂、粘结剂和水继续搅拌3h至粘度为3000pa·s时停止搅拌，得到所述防氧化脱模剂。
将上述制得的防氧化脱模剂用于汽车铝合金轮毂的压铸，包括如下步骤：
1)将模具进行金属刷清理、打磨、喷砂和喷丸除杂，200℃预热处理；
2)将所述防氧化脱模剂用水稀释后，其中，所述防氧化脱模剂与所述水的质量比为3:11，将所述防氧化脱模剂用喷枪喷涂于步骤1)预热后的模具表面，喷涂时保证喷涂时模具的温度在200℃的范围内，所述喷枪的空气压力为6kg，所述喷枪与所述模具的距离为21cm，喷涂后得到180μm厚的脱模剂涂层。
本发明的实施例1-5制得的防氧化脱模剂可耐600～800℃高温，具有良好的润滑作用，便于铸件与模具易于分离，粘结强度好，可连续浇注1000个铸件。
将实施例1-5制得的防氧化脱模剂置于预热90℃的恒温烘箱内，经高温热处理后，脱模剂的仍具有较好的脱模性；将水基涂料按最佳稀释比稀释，并以2000r/min的搅拌速度，搅拌30min，脱模剂中没有不溶物质析出，说明其具有良好的剪切稳定性；将其室温放置1个月以后，脱模剂没有分层现象，说明本发明的防氧化脱模剂具有良好的室温放置稳定性。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于制备原料中火山灰的用量为5份，火山灰的细度为50目，其他均与实施例1的相同，本对比例制得的脱模剂附着力不牢，铸件脱模时分离困难。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于制备原料中火山灰的用量为80份，火山灰的细度为800目，其他均与实施例1的相同，本对比例制得的脱模剂脱模后制得的铸件表面光洁度欠佳。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于制备原料中不含有抗氧剂，其他均与实施例1的相同，该对比例的脱模剂喷涂后，铸件脱模时与模具分离困难。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于制备原料中抗氧剂为二苯甲酮类抗氧剂，其他均与实施例1的相同，该对比例的脱模剂喷涂后，铸件脱模时与模具分离困难，并且铸件表面不光洁。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于制备原料中不含有蛭石，其他均与实施例1的相同，该对比例制得的脱模剂的流动性欠佳，保温效果差，合金易散失热量。
对比例6
本对比例与实施例1的区别在于不加阴离子表面活性剂，但是为了取得与实施例1一样的结果，抗氧剂的用量需提高至30份以上，抗氧剂的用量增加。
对比例7
本对比例与实施例1的区别在于使用方法中未经预热处理，其他均与实施例1的相同。模具未经预热处理，脱模剂喷涂以后产生裂纹和气泡，脱模时效果不佳。
对比例8
本对比例与实施例1的区别在于使用方法中，喷涂距离为5cm，其他均与实施例1的相同，喷涂时脱模剂反弹飞溅，脱模剂的损失较大。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。