本发明属于熔模铸造领域，具体涉及一种高温熔模铸造蜡的制备方法。
背景技术：
熔模铸造是以最终产品为摹本，将石蜡类材料压制成精确光洁的蜡模，在蜡模上涂覆多层耐火材料，待浆料干燥硬化后形成型壳，然后将凝固在型壳内的蜡模熔化使之流出，再将型壳焙烧使之坚固、干燥，最后再将熔化的液态金属浇铸入型壳中，液态金属在型壳中冷却、凝固后即成为精确光洁的铸件。利用上述方法可加工出精密复杂、接近于产品最后形状、可不加工或者很少加工就可直接使用的金属零部件，具有铸件尺寸精度高、表面粗糙度低、可铸造薄壁件或者重量很轻的铸件、适合铸造结构特别复杂的铸件的优点。
与其他铸造方法比较，熔模铸造的显著特点是采用可熔模来制造型壳。每制造一个型壳就需要消耗一个熔模。获得高的尺寸精度和表面光洁程度优质铸件的必要前提条件是具有尺寸精度和表面光滑的熔模，因此，熔模的制造材料的品质将直接影响熔模铸造铸件的质量。熔模的原料性能须符合以下条件：
1、流动性好，具有良好的流动和填充性能；
2、熔点和软化点适中，能够满足配料、制模的要求，同时也不容易发生形变；
3、收缩率需控制在小于1%，否则影响尺寸精度；
4、强度和表面硬度需能够保证在制造过程中不发生破损、断裂或者表面划伤；
5、表面涂挂性需保证能够很好地与后续涂覆的耐火涂料润湿，形成均匀的涂刷层。
单一的石油蜡、树脂或者高分子聚合物都难以满足上述多项要求，如石蜡的熔点适中，塑形和流动性好，但是强度低、收缩率大、耐热性能差，树脂类材料耐热性能好、收缩小、表面光洁度高，但是脆性高、粘度大，对于高温的精铸蜡来说，必须进行多种成分的组合，取长补短，才能获得综合性能良好的熔模铸造蜡。
技术实现要素：
为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种流动性好的、硬度适中不易形变、收缩率低于0.5%、表面强度高、涂挂性能好的高温熔模铸造用蜡的制备方法。本发明中制备出的高温熔模铸造用蜡可在比现有技术中熔模铸造蜡使用温度更高的温度下进行使用。
本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：
本发明中提供的一种高温熔模铸造蜡的制备方法，包括如下步骤：
s01，将原料进行混合，所述原料组成及质量份数为：
石蜡30-40份
巴西棕榈蜡13-18份
蜂蜡2-3份
聚丙烯蜡3-5份
松香5-10份
硬脂酸6-8份
聚苯乙烯树脂8-10份
改性松香脂3-5份
十八烷基二羟乙基甜菜碱0.5-1份
次石墨粉体3-5份
膏体改性剂0.2-0.3份
将加热容器加热至95-105℃，依次投入石蜡、巴西棕榈蜡、蜂蜡、聚丙烯蜡并持续搅拌，待上述混合蜡呈可流动状态时，依次投入松香、硬脂酸和改性松香脂，搅拌均匀后投入十八烷基二羟乙基甜菜碱，搅拌均匀后再投入聚苯乙烯树脂和次石墨粉体，搅拌均匀后最后投入膏体改性剂，提升加热温度至130-140℃，搅拌至所有原料混合均匀且呈流动态，在350-400r/min条件下持续搅拌6-12h；
s02，将s01中得到的均匀混合原料进行升温加热，加热温度不超过160℃，然后以2-5℃/s进行降温，直至降至室温，得到所需熔模铸造蜡。
本发明中采用蜡基模料为主要的模料成分，本发明中优选碳原子数为22-25的石蜡，同时配合适量的松香用以调节综合性能，增加硬脂酸和聚苯乙烯树脂则能够有效提升强度、热稳定性和韧性，添加改性松香脂和十八烷基二羟乙基甜菜碱则能够辅助改善熔模表面的粗糙度，同时还可作为助溶剂使整体成分混合均匀，加入次石墨粉体则能够进一步提升熔模表面的光滑度，提升热稳定性，使制成的熔模表面光洁度更高。膏体改性剂一方面起到助融的作用，另一方面则改善膏体整体的粘度和综合性能。本发明中熔模铸造蜡的组成为相适配的成分以相适应的质量份数组合在一起，从而构成具有良好使用性能的熔模铸造蜡。为了使铸造用蜡具有较低温度下也能够使用的性能，在本发明的制备方法中，铸造蜡组分中除了石蜡，还添加了巴西棕榈蜡、蜂蜡和聚丙烯蜡作为原料组成，碳原子数为22-25的石蜡和巴西棕榈蜡、蜂蜡和聚丙烯蜡以合适的比例进行混合，较适合用作高温精铸蜡的基础料，使整体铸造蜡的滴熔点在80℃左右，粘度稳定于8.2-9.5mm2/s范围内，县收缩率在2.2-2.3l/l之间，从热稳定性、硬度、灰分、粘度、表面光洁度等性能进行综合考虑，非常适合作为高温精铸蜡使用。巴西棕榈蜡、蜂蜡和聚丙烯蜡的加入同时提升了模料的流动性，增加其强度，改善其复模性，同时聚丙烯蜡和聚苯乙烯树脂配伍使用，具有较大的内聚能，可提升模料的滴熔点、细化模料的晶粒，增加整体精铸蜡的热稳定性和内聚力，同时提升表面硬度。
进一步地，s01中，所述改性松香脂的制备方法为：将松香、甘油、马来酸酐、二乙醇胺、蔗糖以质量比1：（0.20-0.22）：（0.15-0.17）：（0.04-0.05）：（0.08-0.09）进行混合，在惰性气氛中首先加热至170-180℃，反应1-2h后，再加热至280-290℃，反应5-6h，反应过程中持续搅拌，反应完成后自然冷却至室温，得到所需改性松香脂。松香脂是一种具有高软化点、高粘性的原料，不适合直接应用于熔模铸造蜡中，通过改性能够降低其粘度，同时改善其与其他组分之间的结合性能，时改性后的松香脂不仅能够改善熔模铸造蜡整体性能，如提升表面粗糙度和涂刷性能，而且能够提升熔模铸造蜡整体的抗氧化性，使其储存时长得到大幅提升。
进一步地，所述惰性气氛为氮气气氛或者氩气气氛。
进一步地，s01中，所述次石墨粉体粒度为100-200nm。
进一步地，s01中，所述膏体改性剂为芥酸酰胺、蓖麻油酸、棕榈酸、桐油酸中的一种或者多种的混合。
进一步地，s01中，原料加热方式为油浴加热。
进一步地，s02中，混合原料加热温度为150-155℃。
进一步地，s02中，混合原料加热温度为155℃。
进一步地，s02中，降温速率为3-4℃/s。本发明中制备熔模铸造蜡，将原料进行加热至较高温度（不超过160℃）然后再进行降温，这样的升降温处理能够提升熔模铸造蜡的韧性，并高山熔模铸造蜡的表面状态，使之能够很好地与后续涂覆的耐火涂料润湿，形成均匀的涂刷层。
本发明具有以下优点：
本发明提供了一种流动性好的、硬度适中不易形变、收缩率低于0.5%、表面强度高、涂挂性能好的高温熔模铸造用蜡的制备方法。本发明中制备出的高温熔模铸造用蜡可在比现有技术中熔模铸造蜡使用温度更高的温度下进行使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
本实施例中高温熔模铸造蜡的制备具体步骤如下：
s01，将原料进行混合，所述原料组成及质量份数为：
石蜡30份
巴西棕榈蜡13份
蜂蜡2份
聚丙烯蜡3份
松香5份
硬脂酸6份
聚苯乙烯树脂8份
改性松香脂3份
十八烷基二羟乙基甜菜碱0.5份
次石墨粉体3份
膏体改性剂0.2份
将加热容器在油浴中加热至100℃，依次投入石蜡、巴西棕榈蜡、蜂蜡、聚丙烯蜡并持续搅拌，待上述混合蜡呈可流动状态时，依次投入松香、硬脂酸和改性松香脂，搅拌均匀后投入十八烷基二羟乙基甜菜碱，搅拌均匀后再投入聚苯乙烯树脂和次石墨粉体，搅拌均匀后最后投入膏体改性剂，提升加热温度至130℃，搅拌至所有原料混合均匀且呈流动态，在350r/min条件下持续搅拌6h.
本实施例中所使用的石蜡碳原子数为22-25，次石墨粉体粒度为100nm，膏体改性剂为芥酸酰胺。
改性松香脂的制备方法为：将松香、甘油、马来酸酐、二乙醇胺、蔗糖以质量比1：0.2：0.15：0.04：0.08进行混合，在氮气气氛中首先加热至170℃，反应1h后，再加热至280℃，反应5h，反应过程中持续搅拌，反应完成后自然冷却至室温，得到所需改性松香脂。
s02，将s01中得到的均匀混合原料进行升温加热，加热温度为160℃，然后以2℃/s进行降温，直至降至室温，得到所需熔模铸造蜡。
实施例2
本实施例中高温熔模铸造蜡的制备具体步骤如下：
s01，将原料进行混合，所述原料组成及质量份数为：
石蜡40份
巴西棕榈蜡13份
蜂蜡2份
聚丙烯蜡3份
松香10份
硬脂酸6份
聚苯乙烯树脂8份
改性松香脂5份
十八烷基二羟乙基甜菜碱0.5份
次石墨粉体3份
膏体改性剂0.3份
将加热容器在油浴中加热至105℃，依次投入石蜡、巴西棕榈蜡、蜂蜡、聚丙烯蜡并持续搅拌，待上述混合蜡呈可流动状态时，依次投入松香、硬脂酸和改性松香脂，搅拌均匀后投入十八烷基二羟乙基甜菜碱，搅拌均匀后再投入聚苯乙烯树脂和次石墨粉体，搅拌均匀后最后投入膏体改性剂，提升加热温度至140℃，搅拌至所有原料混合均匀且呈流动态，在400r/min条件下持续搅拌10h。
本实施例中所使用的石蜡碳原子数为22-25，次石墨粉体粒度为100nm，膏体改性剂为蓖麻油酸。
改性松香脂的制备方法为：将松香、甘油、马来酸酐、二乙醇胺、蔗糖以质量比1：0.22：0.17：0.04：0.08进行混合，在氮气气氛中首先加热至170℃，反应1h后，再加热至290℃，反应6h，反应过程中持续搅拌，反应完成后自然冷却至室温，得到所需改性松香脂。
s02，将s01中得到的均匀混合原料进行升温加热，加热温度为155℃，然后以3℃/s进行降温，直至降至室温，得到所需熔模铸造蜡。
实施例3
本实施例中高温熔模铸造蜡的制备具体步骤如下：
s01，将原料进行混合，所述原料组成及质量份数为：
石蜡35份
巴西棕榈蜡18份
蜂蜡2份
聚丙烯蜡3份
松香10份
硬脂酸6份
聚苯乙烯树脂10份
改性松香脂5份
十八烷基二羟乙基甜菜碱0.5份
次石墨粉体5份
膏体改性剂0.3份
将加热容器在油浴中加热至105℃，依次投入石蜡、巴西棕榈蜡、蜂蜡、聚丙烯蜡并持续搅拌，待上述混合蜡呈可流动状态时，依次投入松香、硬脂酸和改性松香脂，搅拌均匀后投入十八烷基二羟乙基甜菜碱，搅拌均匀后再投入聚苯乙烯树脂和次石墨粉体，搅拌均匀后最后投入膏体改性剂，提升加热温度至140℃，搅拌至所有原料混合均匀且呈流动态，在400r/min条件下持续搅拌12h。
本实施例中所使用的石蜡碳原子数为22-25，次石墨粉体粒度为100nm，膏体改性剂为棕榈酸。
改性松香脂的制备方法为：将松香、甘油、马来酸酐、二乙醇胺、蔗糖以质量比1：0.22：0.17：0.05：0.08进行混合，在氮气气氛中首先加热至170℃，反应1h后，再加热至290℃，反应6h，反应过程中持续搅拌，反应完成后自然冷却至室温，得到所需改性松香脂。
s02，将s01中得到的均匀混合原料进行升温加热，加热温度为155℃，然后以4℃/s进行降温，直至降至室温，得到所需熔模铸造蜡。
实施例4
本实施例中高温熔模铸造蜡的制备具体步骤如下：
s01，将原料进行混合，所述原料组成及质量份数为：
石蜡34份
巴西棕榈蜡15份
蜂蜡3份
聚丙烯蜡3份
松香8份
硬脂酸6份
聚苯乙烯树脂10份
改性松香脂5份
十八烷基二羟乙基甜菜碱1份
次石墨粉体4.5份
膏体改性剂0.3份
将加热容器在油浴中加热至105℃，依次投入石蜡、巴西棕榈蜡、蜂蜡、聚丙烯蜡并持续搅拌，待上述混合蜡呈可流动状态时，依次投入松香、硬脂酸和改性松香脂，搅拌均匀后投入十八烷基二羟乙基甜菜碱，搅拌均匀后再投入聚苯乙烯树脂和次石墨粉体，搅拌均匀后最后投入膏体改性剂，提升加热温度至140℃，搅拌至所有原料混合均匀且呈流动态，在400r/min条件下持续搅拌12h。
本实施例中所使用的石蜡碳原子数为22-25，次石墨粉体粒度为100nm，膏体改性剂为棕榈酸。
改性松香脂的制备方法为：将松香、甘油、马来酸酐、二乙醇胺、蔗糖以质量比1：0.22：0.17：0.05：0.09进行混合，在氮气气氛中首先加热至170℃，反应1h后，再加热至290℃，反应6h，反应过程中持续搅拌，反应完成后自然冷却至室温，得到所需改性松香脂。
s02，将s01中得到的均匀混合原料进行升温加热，加热温度为155℃，然后以4℃/s进行降温，直至降至室温，得到所需熔模铸造蜡。
实施例5
本实施例中高温熔模铸造蜡的制备具体步骤如下：
s01，将原料进行混合，所述原料组成及质量份数为：
石蜡36份
巴西棕榈蜡14份
蜂蜡3份
聚丙烯蜡5份
松香8份
硬脂酸8份
聚苯乙烯树脂9份
改性松香脂5份
十八烷基二羟乙基甜菜碱1份
次石墨粉体4.5份
膏体改性剂0.3份
将加热容器在油浴中加热至105℃，依次投入石蜡、巴西棕榈蜡、蜂蜡、聚丙烯蜡并持续搅拌，待上述混合蜡呈可流动状态时，依次投入松香、硬脂酸和改性松香脂，搅拌均匀后投入十八烷基二羟乙基甜菜碱，搅拌均匀后再投入聚苯乙烯树脂和次石墨粉体，搅拌均匀后最后投入膏体改性剂，提升加热温度至140℃，搅拌至所有原料混合均匀且呈流动态，在400r/min条件下持续搅拌12h。
本实施例中所使用的石蜡碳原子数为22-25，次石墨粉体粒度为100nm，膏体改性剂为棕榈酸。
改性松香脂的制备方法为：将松香、甘油、马来酸酐、二乙醇胺、蔗糖以质量比1：0.2：0.16：0.06：0.09进行混合，在氩气气氛中首先加热至170℃，反应1h后，再加热至285℃，反应6h，反应过程中持续搅拌，反应完成后自然冷却至室温，得到所需改性松香脂。
s02，将s01中得到的均匀混合原料进行升温加热，加热温度为155℃，然后以4℃/s进行降温，直至降至室温，得到所需熔模铸造蜡。
本发明实施例1-5中制得的高温熔模铸造用蜡流动性好、硬度适中不易形变、收缩率低于0.5%、表面强度高、涂挂性能好，本发明中制备出的高温熔模铸造用蜡可在比现有技术中熔模铸造蜡使用温度更高的温度下（高40-80℃）进行使用，不影响使用性能。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。