CN113881241A - 一种低收缩率调配蜡材料及其制备方法 - Google Patents

一种低收缩率调配蜡材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低收缩率调配蜡材料及其制备方法，涉及熔模精密铸造技术领域。本发明将松香及石蜡加热熔融后，向液态蜡中加入晶粒细化剂，粘度调节剂，增韧剂及热稳定剂，置于反应釜中混合均匀，制得一种新型可重复使用特种调配蜡。本发明的特种新型调配蜡具有较小的线收缩率，在软化温度内较小的膨胀系数，低热容量，足够的强度及硬度，熔融状态时粘度小，残留灰分小，低温挥发物含量少，良好的化学稳定性，细小的晶粒结构以及可重复多次使用等优点。本发明所制备的特种新型调配蜡可满足各种复杂精密铸件的尺寸精度要求及表面质量要求，具备广阔的市场应用前景，与此同时本发明制备方法简单，成本低，适用性强，可重复使用及可用于大规模生产。

Description

一种低收缩率调配蜡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及熔模精密铸造技术领域，尤其涉及一种低收缩率调配蜡材料及其制备方法。
背景技术
二战后的半个多世纪里，精密铸造经历了快速的发展，从最初在假牙齿以及珠宝饰物的制造上使用，到如今在国防军工及产业化民用产品上应用。当今通过精密铸造所制得的产品除了用于军工和航空部门外，几乎都应用于工业等与广大人民群众生活息息相关的部门，如能源、化工、石油、纺织、轻工、电子、交通运输、医疗器械等部门。
我国的精密铸造行业是一个发展较为缓慢的行业，距离国际上先进国家精密铸造行业还有不小的差距。我国该行业的发展起步于20世纪50年代末，最早是从苏联引进的低温石蜡基模料与硅化合物粘结剂制壳的制造方法，一开始只适用于工业生产，后来我国在这个行业的生产工艺应用实践中，经过十多年艰苦不懈的努力，己经取得了长足的进步。在近二十年的时间里，新型优质的粘接剂、新技术、新工艺、新设备、新材料的应用和进步，新材料的发现、新工艺的研制和新设备的使用，使我国在精密铸造行业的发展较为迅速，应用范围不断扩大，主要采用中温松香基模料制模与硅化合物溶液粘接剂制壳的精密铸造工艺。目前己在国防科学工程、商业民用等几乎所有生产***门中得到了广泛的应用。
专利CN101074320A公布了一种饰品精密铸造模料，包括20％～60％的氢化微晶蜡， 10％～40％的石蜡，20％～60％的石油树脂，1％～8％的高分子聚合物，1～15％的矿物蜡或动植物蜡，该模料适用于制作小型金银饰品精密铸造及其他饰品精密铸造的蜡模型，线收缩率：0.4％～0.6％；专利CN110172253A公布了一种高温精密铸造蜡模料，包括聚乙烯蜡 3-10％，石蜡40-65％，EVA蜡40-65％，收缩率：0.61％；专利CN104945917A公布了一种精密铸造蜡模料，包括石油蜡10～50％，合成蜡1～30％(聚乙烯蜡)，增粘树脂10～70％，还包括结晶促进剂0.01～10％，相容剂0.5～10％，该模料适用于大型整体结构铸件模型生产，线收缩率0.2-0.4％。
目前国内精密铸造蜡还存在开发品种少，产量低，强度差等问题，特别是产品线收缩率不稳定，不可重复使用的问题，上述技术产品均未能解决，难以满足精密铸造工业发展的需要。
发明内容
为了克服上述问题，本发明公开了一种低收缩率调配蜡材料及其制备方法，制备工艺简单、可控、低成本、可重复使用，适合大规模生产。
一种低收缩率调配蜡材料，按重量计包括如下原料：
松香30-60％；
石蜡30-60％；
晶粒细化剂1-5％；
粘度调节剂1-3％；
增韧剂0.1-5％；
热稳定剂0.1％。
优选地，所述的松香为天然松香、歧化松香、聚合松香以及氢化松香中的一种或几种。
优选地，所述的石蜡为56号、58号、60号、64号石蜡中的一种或几种。
优选地，所述的晶粒细化剂为硬脂酸、EVA、聚α-烯烃、微晶蜡中的一种或几种。
优选地，所述的粘度调节剂为川蜡、卡那巴蜡、褐煤蜡、虫白蜡、蜂蜡中的一种或几种。
优选地，所述的增韧剂为地蜡、棕榈蜡、聚乙烯蜡中的一种或几种。
优选地，所述的热稳定剂为抗氧剂1010、168、1076、DLTP、264及215中的一种或几种。
本发明还提供一种低收缩率调配蜡材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)按照质量份数，将30-60份的松香和30-60份的石蜡在反应釜中混合融化；
(2)在融化的蜡液中，分别加入加入1-5份的晶粒细化剂，1-3份粘度调节剂，0.1-5份的增韧剂，以及0.1份的热稳定剂，于反应釜中混合均匀；
(3)造粒制得新型特种调配蜡。
其中，步骤(1)(2)中融化和添加组分时的温度为65-120℃。
优选地，所述的造粒方式为钢带造粒、喷雾造粒、截片造粒、灌装中的一种。
有益效果：
本发明的特种新型调配蜡具有较小的线收缩率，以及在软化温度内较小的膨胀系数，热容量低，强度及硬度高，熔融状态时粘度小，残留灰分小，低温挥发物含量少，化学稳定性良好，细小的晶粒结构，并且可重复使用。本发明所制备的特种新型调配蜡可满足各种复杂的精密铸件的尺寸精度要求及表面质量要求，具备广阔的市场应用前景，与此同时本发明制备方法简单，成本低，适用性强，可用于大规模生产。本发明提出了一种全新的低收缩率蜡材料的制备方法，填补了国内外技术空白。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)在100℃下融化天然松香(50g，50％)及64号石蜡(40g，40％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，2％)，川蜡(3g，3％)，聚乙烯蜡(5g，5％) 及抗氧剂264(0.1g，0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
实施例2
(1)在100℃下融化天然松香(50g，50％)及60号石蜡(40g，40％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，2％)，川蜡(3g，3％)，聚乙烯蜡(5g，5％) 及抗氧剂264(0.1g，0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
实施例3
(1)在100℃下融化聚合松香(50g，50％)及60号石蜡(40g，40％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，2％)，川蜡(3g，3％)，聚乙烯蜡(5g，5％) 及抗氧剂264(0.1g，0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
实施例4
(1)在100℃下融化氢化松香(40g，40％)及64号石蜡(50g，50％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，2％)，川蜡(3g，3％)，聚乙烯蜡(5g，5％) 及抗氧剂264(0.1g，0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过喷雾造粒制得新型特种调配蜡。
实施例5
(1)在100℃下融化天然松香(50g，50％)及64号石蜡(40g，40％)。
(2)在融化的蜡液中，加入硬脂酸(2g，2％)，川蜡(3g，3％)，聚乙烯蜡(5g，5％) 及抗氧剂264(0.1g，0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过截片造粒制得新型特种调配蜡。
实施例6
(1)在100℃下融化天然松香(50g，50％)及64号石蜡(40g，40％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，2％)，川蜡(4g，4％)，聚乙烯蜡(4g，4％) 及抗氧剂264(0.1g，0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
实施例7
(1)在100℃下融化天然松香(50g，50％)及64号石蜡(40g，40％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，2％)，虫白蜡(3g，3％)，聚乙烯蜡(5g，5％)及抗氧剂264(0.1g，0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过灌装制得新型特种调配蜡。
实施例8
(1)在100℃下融化天然松香(50g，50％)及64号石蜡(40g，40％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，2％)，蜂蜡(3g，3％)，聚乙烯蜡(5g，5％) 及抗氧剂264(0.1g，0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
实施例9
(1)在100℃下融化天然松香(50g，50％)及64号石蜡(40g，40％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，2％)，褐煤蜡(3g，3％)，聚乙烯蜡(5g，5％)及抗氧剂264(0.1g，0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
实施例10
(1)在100℃下融化天然松香(50g，50％)及64号石蜡(40g，40％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，2％)，川蜡(3g，3％)，棕榈蜡(5g，5％) 及抗氧剂264(0.1g，0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
实施例11
(1)在100℃下融化天然松香(50g，50％)及64号石蜡(40g，40％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，2％)，川蜡(3g，3％)，地蜡(5g，5％)及抗氧剂264(0.1g，0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
实施例12
(1)在100℃下融化天然松香(50g，50％)及64号石蜡(40g，40％)。
(2)在融化的蜡液中，加入EVA(2g，2％)，川蜡(3g，3％)，聚乙烯蜡(5g，5％) 及抗氧剂264(0.1g，0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
对比实例1
(1)在100℃下融化64号石蜡(40g，79.8％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，4％)，川蜡(3g，6％)，聚乙烯蜡(5g，10％)及抗氧剂264(0.1g，0.2％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
对比实例2
(1)在100℃下融化天然松香(50g，83.2％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，3.3％)，川蜡(3g，5％)，聚乙烯蜡(5g，8.3％) 及抗氧剂264(0.1g，0.2％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
对比实例3
(1)在100℃下融化天然松香(50g，51％)及64号石蜡(40g，40.8％)。
(2)在融化的蜡液中，加入川蜡(3g，3％)，聚乙烯蜡(5g，5.1％)及抗氧剂264(0.1g， 0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
对比实例4
(1)在100℃下融化天然松香(50g，51.5％)及64号石蜡(40g，41.2％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，2.1％),聚乙烯蜡(5g，5.1％)及抗氧剂264(0.1g，0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
对比实例5
(1)在100℃下融化天然松香(50g，52.6％)及64号石蜡(40g，42.1％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，2.1％)，川蜡(3g，3.1％)，及抗氧剂264(0.1g， 0.1％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
对比实例6
(1)在100℃下融化天然松香(50g，50％)及64号石蜡(40g，40％)。
(2)在融化的蜡液中，加入微晶蜡(2g，2％)，川蜡(3g，3％)，及聚乙烯蜡(5g，5％)，于反应釜中在100℃下混合均匀。
(3)通过钢带造粒制得新型特种调配蜡。
以上实施例和对比实例的测试结果见表1。
表1理化性能测试结果
Figure BDA0003283280900000051
从上表中实施例1-12的测试数据可知，本技术方案制得的调配蜡材料具有较高的抗弯强度、较低的线收缩率和较小的灰分，可以确保精密铸造蜡模在生产中不易断裂且可满足复杂的精密铸件的尺寸精度要求及表面质量要求；同时，经过重复使用10次后的热变形量、线收缩率、抗弯强度和灰分等性能的变化均较小，可以确保本发明制得的调配蜡材料能重复多次使用，降低了成本。
从对比例1-5的测试数据可知，在制得本发明的调配蜡材料的步骤中，缺少松香、石蜡、晶粒细化剂、粘度调节剂或增韧剂中任意一种关键组分均会导致线收缩率高于1.0％，进而无法得到可用于精密铸造业的铸造蜡模。
从对比例6的测试数据可知，在制得本发明的调配蜡材料的步骤中，当缺少热稳定剂这一组份时，在经过10次重复使用后材料的热变形量和线收缩率等性能出现显著下滑，复用性较差。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低收缩率调配蜡材料，其特征在于，按重量计包括如下原料：
松香30-60％；
石蜡30-60％；
晶粒细化剂1-5％；
粘度调节剂1-3％；
增韧剂0.1-5％；
热稳定剂0.1％。
2.根据权利要求1所述的调配蜡材料，其特征在于，所述的松香为天然松香、歧化松香、聚合松香以及氢化松香中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的调配蜡材料，其特征在于，所述的石蜡为56号、58号、60号、64号石蜡中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的调配蜡材料，其特征在于，所述的晶粒细化剂为硬脂酸、EVA、聚α-烯烃、微晶蜡中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的调配蜡材料，其特征在于，所述的粘度调节剂为川蜡、卡那巴蜡、褐煤蜡、虫白蜡、蜂蜡中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的调配蜡材料，其特征在于，所述的增韧剂为地蜡、棕榈蜡、聚乙烯蜡中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的调配蜡材料，其特征在于，所述的热稳定剂为抗氧剂1010、168、1076、DLTP、264及215中的一种或几种。
8.一种低收缩率调配蜡材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)按照质量份数，将30-60份的松香和30-60份的石蜡在反应釜中混合融化；
(2)在融化的蜡液中，分别加入加入1-5份的晶粒细化剂，1-3份粘度调节剂，0.1-5份的增韧剂，以及0.1份的热稳定剂，于反应釜中混合均匀；
(3)造粒制得新型特种调配蜡。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，融化和添加组分时的温度为65-120℃。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的造粒方式为钢带造粒、喷雾造粒、截片造粒、灌装中的一种。
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