CN111073142A - 一种浇筑模具用高分子陶瓷材料及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浇筑模具用高分子陶瓷材料及制造方法，按重量百分比计包括如下组分：塑性材料60‑70％，陶瓷粉10‑15％，玻纤5‑10％，金属纤维1‑3％，塑化剂1‑2％。利用本高分子陶瓷材料制备模具，价格便宜、加工方便，利于造型，表面光洁度高，使用周期长，不易变形，利于精确铸造，能制造大型受压件。和金属材料相比，重量和比重较低，材料价格及整体重量大幅度减低，无吸水性，减少了模具的变形，表面做镀晶处理，光洁度大大优于金属材料，表面采用非金属材料后不会发生氧化反应，提高了表面光洁度的使用周期。

Description

一种浇筑模具用高分子陶瓷材料及制造方法
技术领域
本发明涉及模具材料技术领域，尤其是一种浇筑模具用高分子陶瓷材料及制造方法。
背景技术
现有铸造模具种类有：木质型模具、金属型模具、石蜡型模具和泡沫型模具等几大类。以下就几种对几种模具的特点做分析：
木质型模具，优点：价格便宜，加工方便，利于造型，能制造大型受压件。不足：容易变形，每次浇铸后都可能造成模具变形，长期使用会增加生产厂家的材料成本。表面光洁度较低，浇铸产品表面粗糙度较大，成型效果较差。吸水性较强，会造成腐烂和模具报废。不能做到精确铸造使用周期短。热稳定性差，不易使用在温度超过60度的环境，变形量会增加。
金属型模具，优点：加工方便，利于造型，表面光洁度高，使用周期长，不易变形，利于精确铸造，能制造大型受压件，热变形少可适应高温环境。不足：加工成本较高是木模的8-10倍，模型重量较重，不利于现场施工，变形后修复较难。抗氧化性较差，表面对空气会发生氧化反应。
石蜡型模具，优点：加工方便，利于造型，使用周期长，不易变形，利于精确铸。不足：加工成本较高是木模的5-8倍，因需要先制造金属模胚成型蜡膜，蜡膜在覆沙形成模胚，工艺相对复杂，只能制造成品小件，对大型铸造件不适用。受温度影响较大，容易造成模胚变形，不易使用在温度超过50度的环境。
泡沫型模具，优点：价格便宜、加工方便，利于造型，不易变形，利于精确铸造。不足：因需要先制造泡沫模型，泡沫模型再覆沙形成模胚，工艺相对复杂，受压能力低不能制造受压件，热稳定性差，不易使用在温度超过60度的环境变形量会增加。
发明内容
为了克服上述所存在的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种价格便宜、加工方便，利于造型，表面光洁度高，使用周期长，不易变形，利于精确铸造，能制造大型受压件；与金属材料相比，材料价格和整体重量，大幅度减低；无吸水性，减少了模具的变形；表面做镀晶处理，光洁度大大优于金属材料，表面采用非金属材料，不会发生氧化反应，提高表面光洁度的使用周期的浇筑模具用高分子陶瓷材料及制造方法。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
本技术方案为一种浇筑模具用高分子陶瓷材料，按重量百分比计包括如下组分：塑性材料60-70％，陶瓷粉10-15％，玻纤5-10％，金属纤维1-3％，塑化剂1-2％。
作为优选，塑性材料为高分子PP粉、ABS粉或PVC粉。
作为优选，按重量百分比计包括如下组分：PP粉70％，陶瓷粉15％，玻纤10％，金属纤维3％，塑化剂2％。
作为优选，按重量百分比计包括如下组分：ABS粉70％，陶瓷粉15％，玻纤10％，金属纤维3％，塑化剂2％。
作为优选，按重量百分比计包括如下组分：PVC粉60％，钙粉20％，陶瓷粉10％，玻纤5％，金属纤维3％，塑化剂2％。
作为优选，金属纤维为直径0.03mm的304或316金属材料。
一种浇筑模具用高分子陶瓷材料的制造方法，
(1)按重量百分比称取各原料，塑性材料，陶瓷粉，玻纤，金属纤维，塑化剂，将原材料混合搅拌并压胚烧结；
(2)通过铣削加工制得产品模型，定型后，表面镀晶固化24h；
(3)喷涂石墨涂层；
(4)升温固化，温度50℃以下，时间4h。
作为优选，步骤(3)中采用高温树脂和纳米级石墨粒子混合喷涂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
利用本高分子陶瓷材料制备模具，价格便宜、加工方便，利于造型，表面光洁度高，使用周期长，不易变形，利于精确铸造，能制造大型受压件。
和金属材料相比，重量和比重较低，材料价格及整体重量大幅度减低，无吸水性，减少了模具的变形，表面做镀晶处理，光洁度大大优于金属材料，表面采用非金属材料后不会发生氧化反应，提高了表面光洁度的使用周期。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，本发明为一种浇筑模具用高分子陶瓷材料，按重量百分比计包括如下组分：塑性材料60-70％，陶瓷粉10-15％，玻纤5-10％，金属纤维1-3％，塑化剂1-2％。
塑性材料为高分子PP粉、ABS粉或PVC粉。
金属纤维为直径0.03mm的304或316金属材料。
塑化剂通常为苯甲酸脂类或环氧类。
采用高分子PP粉、ABS粉或PVC粉等塑性材料粉料；陶瓷粉和玻璃粉，用于提高耐磨和增加强度补充；玻纤和金属纤维作为固化，用于增加其支撑强度，减少变形性能；塑化剂用于增加稳定性。
实施例2，按重量百分比计包括如下组分：塑性材料65％，陶瓷粉13％，玻纤8％，金属纤维2％，塑化剂1％。各组分中间值组合，可有效提高产品强度、提高融化温度、增加抗拉、抗弯、抗压和抗冲击的能力。
实施例3，按重量百分比计包括如下组分：PP粉70％，陶瓷粉15％，玻纤10％，金属纤维3％，塑化剂2％。聚丙烯(PP粉)为一种半结晶热塑性塑料，具备较高的耐冲击性，通过选用该PP塑性材料及各材料组分后，材料整体强度可达到70-80HSD，密度可达到1.6(g/mlat25℃),熔点可增加到200℃，抗磨度增加40％，抗变形能力增加35％。
实施例4，按重量百分比计包括如下组分：ABS粉70％，陶瓷粉15％，玻纤10％，金属纤维3％，塑化剂2％。ABS塑料具有优良力学性能，尺寸稳定性好，通过选用该ABS塑性材料及各材料组分后，材料整体强度可达到75-90HSD，密度可达到1.8(g/mlat25℃),熔点可增加到250℃，抗磨度增加30％，抗变形能力增加20％。
实施例5，按重量百分比计包括如下组分：PVC粉60％，钙粉20％，陶瓷粉10％，玻纤5％，金属纤维3％，塑化剂2％。聚氯乙烯(PVC)是加入了增塑剂和填料的热塑性塑料，具有较高的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击能力，通过选用该PVC塑性材料及各材料组分后，材料整体强度可达到65-75HSD，密度可达到2.4(g/mlat25℃),熔点可增加到220℃，抗磨度增加50％，抗变形能力增加30％。
实施例6，未经组合的塑性材料，仅具有的常规特性，聚丙烯(PP粉)材料在不加入其他组分的情况下，制造的材料特性强度，只能达到50-60HSD，密度0.9(g/mlat25℃),熔点180℃。ABS材料在不加入其他组分的情况下，制造的材料特性强度，只能达到58-70HSD，密度1.2(g/mlat25℃),熔点200℃。PVC材料在不加入其他组分的情况下，制造的材料特性强度，只能达到48-55HSD，密度1.6(g/mlat25℃),熔点180℃。
实施例7，基于以上材料组分的一种浇筑模具用高分子陶瓷材料的制造方法，
(1)按重量百分比称取各原料，塑性材料，陶瓷粉，玻纤，金属纤维，塑化剂，将原材料混合搅拌并压胚烧结；
(2)通过铣削加工制得产品模型，定型后，表面镀晶固化24h；
(3)喷涂石墨涂层；
(4)升温固化，温度50℃以下，时间4h。
步骤(3)中采用高温树脂和纳米级石墨粒子混合喷涂。
基于步骤(1)中，按选用的塑性材料特性不同，采用不同的温度和压制压力制造胚料；因此类产品需要较大体量的块状胚料，所以材料特性不同和通用的挤塑方法上使用的压力和温度也有所不同，这类产品只能采取模压方法不能采取挤压方法。苏醒材料选用聚丙烯PP粉，材料整体压制温度为165-175℃，材料整体压制压力为60-70Mpa；塑性材料选用ABS材料，材料整体压制温度为170-180℃，压制压力70-80Mpa；塑性材料选用PVC材料，材料整体压制温度为180-190℃，压制压力为80-90Mpa。以上针对不同材料的压制温度和压制压力，更有利于产品成型和减少材料的溢出损失量。
将原材料混料搅拌压胚烧结，制备所需板材尺寸，如需超厚板需二次叠压成型，以此配方制备的模具板材，有效规避了高分子塑性材料的耐磨性和易变形性，合理地利用了材料的韧性和不吸水性，制造成本低，加工更加方便。通过铣削加工制得到高精度产品模型。产品定型后再表面镀晶；因在制备模具的原材料里含加入了陶瓷玻璃粉末，最终制备的模具板材，具有孔隙结构析出，并能吸收空气中水分的作用。本高分子陶瓷材料采用喷涂石墨涂层，解决静电和孔隙补偿；进一步选用高温树脂和纳米级石墨粒子混合喷涂，有效提高加工表面光洁度，并增加模具材料本体耐温度，喷涂后可提高表面耐温温度。喷涂后升温固化使陶瓷模具本身达到玻璃光泽。
本发明解决了在沙铸工艺中模具的诸多缺陷，综合了不同材料制备模具的优点，同时，也去除了不同材料的缺点；经济适用，大大延长了使用周期，增加新的精铸方法，减少了工人的劳动强度，是现在市场不可多得的新工艺和新材料，为精铸行业开辟了新的渠道。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种浇筑模具用高分子陶瓷材料，其特征在于，按重量百分比计包括如下组分：塑性材料60-70％，陶瓷粉10-15％，玻纤5-10％，金属纤维1-3％，塑化剂1-2％。
2.根据权利要求1所述的一种浇筑模具用高分子陶瓷材料，其特征在于：所述塑性材料为高分子PP粉、ABS粉或PVC粉。
3.根据权利要求2所述的一种浇筑模具用高分子陶瓷材料，其特征在于，按重量百分比计包括如下组分：PP粉70％，陶瓷粉15％，玻纤10％，金属纤维3％，塑化剂2％。
4.根据权利要求2所述的一种浇筑模具用高分子陶瓷材料，其特征在于，按重量百分比计包括如下组分：ABS粉70％，陶瓷粉15％，玻纤10％，金属纤维3％，塑化剂2％。
5.根据权利要求2所述的一种浇筑模具用高分子陶瓷材料，其特征在于，按重量百分比计包括如下组分：PVC粉60％，钙粉20％，陶瓷粉10％，玻纤5％，金属纤维3％，塑化剂2％。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的一种浇筑模具用高分子陶瓷材料，其特征在于：所述金属纤维为直径0.03mm的304或316金属材料。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的一种浇筑模具用高分子陶瓷材料的制造方法，其特征在于：
(1)按重量百分比称取各原料，塑性材料，陶瓷粉，玻纤，金属纤维，塑化剂，将原材料混合搅拌并压胚烧结；
(2)通过铣削加工制得产品模型，定型后，表面镀晶固化24h；
(3)喷涂石墨涂层；
(4)升温固化，温度50℃以下，时间4h。
8.根据权利要求7中所述的一种浇筑模具用高分子陶瓷材料的制造方法，其特征在于：所述步骤(3)中采用高温树脂和纳米级石墨粒子混合喷涂。
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