一种防止阀门铸造蜡模变形的处理工艺

技术领域

本发明属于铸造加工技术领域，具体涉及一种防止阀门铸造蜡模变形的处理工艺。

背景技术

蜡模铸造又称为失蜡铸造或熔模铸造，蜡模精铸有许多优点:能制造形状复杂的铸件，能制造小孔薄壁零件；适用各种金属和合金；制造精度高。蜡模铸造多用于各种阀门、液压连接件等精密度较高的零件进行生产铸造。

蜡模铸造需要先把铸件用蜡料制成模型，并把模型用同种材料焊接到喇叭口的浇铸口上，在模型表面蘸上耐火涂料(硅溶胶与细砂的混合物)，再洒上耐火砂，（沾浆、撒砂要反复数次，使砂层足够厚)，待其干燥固化后，给模组加热，把蜡料从浇铸口处脱出，形成空壳。将空壳焙烧，使之成为坚固的模壳，将金属液体从浇口浇入，冷凝后，就成为金属铸件。目前，蜡模在成型的热处理过程中易出现变形，从而易造成铸件发生变形，因此防止铸件变形的第一步是防止蜡模变形。目前解决蜡模变形大多是对制备好的蜡模采用工装校正的方法，该方法不仅操作过程复杂，校正时间长，而且校正过程中存在一定的风险，易造成蜡模发生开裂。因此，如何降低蜡模的变形，对改善铸件的品质具有重要作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种防止阀门铸造蜡模变形的处理工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的:

一种防止阀门铸造蜡模变形的处理工艺，具体工艺方法如下:

1）称取适量的三氯化铁以及硫酸亚铁溶解到超纯水中，得到混合液，转移至容器中，在氮气气氛下剧烈搅拌，于70-75℃下快速加入适量的浓氨水，反应20-30min，冷却至室温，将产物用超纯水洗涤至中性，得到四氧化三铁纳米颗粒；

2）将制备的四氧化三铁纳米颗粒分散至超纯水中，并调节pH至中性，在80-85℃下缓慢滴加适量的共轭亚油酸钠盐水溶液，全程通氮气除氧，2-3h后冷却至室温，将容器底部的产物用超纯水反复洗涤，烘干后得到干粉，将干粉分散至硼砂-氢氧化钠缓冲液中，通入氮气30-40min，加入适量的过硫酸铵，密封后在80-85℃油浴中反应10-13h，将得到的湿粉产物用硼砂-氢氧化钠缓冲液反复洗涤后烘干，得到预处理四氧化三铁粉末；

3）将适量的纳米碳纤维放入浓硝酸中浸泡10-13h，取出后用去离子水和无水乙醇反复洗涤至中性，然后放入真空烘箱中干燥20-25h，备用；称取适量的醋酸锌和十二烷基苯磺酸钠加入到去离子水中，室温下搅拌2-3h，然后缓慢滴加氢氧化钠溶液调节pH值为8-10，得到反应液，将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入适量的备用纳米碳纤维，密封后90-100℃水热反应8-10h，将得到的产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤后烘干，得到预处理纳米碳纤维；

4）将适量的预处理四氧化三铁粉末与预处理纳米碳纤维混匀后得到喷涂料，将喷涂料均匀喷涂在浇注成型的蜡模表面，并在750-800℃下保温处理1-2h，然后再将蜡模进行热处理，即可得到完成蜡模的处理工艺。

进一步，所述混合液中，三氯化铁浓度0.12-0.14mol/L，硫酸亚铁浓度为0.05-0.07mol/L；所述浓氨水质量浓度为25-28%，添加量为混合液体积的10-12%。

进一步，所述共轭亚油酸钠盐水溶液的浓度为1.35-1.38mol/L；所述反应体系中，四氧化三铁与共轭亚油酸钠盐的质量比为1:0.2-0.3；所述干粉与硼砂-氢氧化钠缓冲液的质量体积比为1:100-120g/mL；所述硼砂-氢氧化钠缓冲液的pH值为10-10.5；所述过硫酸铵的添加量为干粉质量的1-1.3%。

进一步，所述真空干燥的温度为80-90℃；所述氢氧化钠溶液的浓度为2-2.5mol/L；所述反应液中，醋酸锌质量浓度为5.2-5.8%，十二烷基苯磺酸钠质量浓度为2.1-2.5%；所述备用纳米碳纤维的添加量为反应液重量的1-1.5%。

进一步，所述蜡模的浇铸方法如下:将质量比为90-100:0.3-0.4:0.2-0.3:1.0-1.4:0.4-0.45:0.4-0.5:0.2-0.3:0.8-1.3:0.08-0.1:0.5-0.8:0.4-0.7的铁、碳、硅、锰、镍、铬、钼、纳米级碳化硅、稀土元素铈、锑和锌倒入熔炼炉内，在1500-1550℃下进行熔炼2-3h，将熔炼后的原料倒入模具中，冷却成型后即可得到蜡模。

进一步，所述喷涂料中，预处理四氧化三铁粉末与预处理纳米碳纤维的质量比为5-8:3；所述喷涂前，将蜡模预热至650-700℃。

进一步，所述热处理的方法如下：将喷涂后的蜡模放入渗碳炉内进行渗碳处理，渗碳时间为10-20min，渗碳温度为920-940℃，然后进行淬火处理，淬火温度为900-915℃，保温处理3-4h，淬火完成后进行水淬，再进行回火处理，回火处理温度为620-635℃，处理时间2-3h。

本发明相比现有技术具有以下优点:

本发明中，通过将制备的预处理四氧化三铁粉末与预处理纳米碳纤维混匀后得到喷涂料，将喷涂料喷覆到预热后的蜡模表面并进行保温处理，在保温处理过程中，喷涂料中的预处理四氧化三铁粉末与预处理纳米碳纤维会与蜡模的表层发生互渗，从而形成互渗层，可以有效的提高蜡模表面的抗变形能力，使得蜡模在后期的热处理过程中不易发生形变，从而提升了蜡模结构的规整性，使得成型后的蜡模不需进行校正处理，从而提高了蜡模的质量。

具体实施方式

下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种防止阀门铸造蜡模变形的处理工艺，具体工艺方法如下:

1）称取适量的三氯化铁以及硫酸亚铁溶解到超纯水中，得到混合液，转移至容器中，在氮气气氛下剧烈搅拌，于70℃下快速加入适量的浓氨水，反应20min，冷却至室温，将产物用超纯水洗涤至中性，得到四氧化三铁纳米颗粒；

2）将制备的四氧化三铁纳米颗粒分散至超纯水中，并调节pH至中性，在80℃下缓慢滴加适量的共轭亚油酸钠盐水溶液，全程通氮气除氧，2h后冷却至室温，将容器底部的产物用超纯水反复洗涤，烘干后得到干粉，将干粉分散至硼砂-氢氧化钠缓冲液中，通入氮气30min，加入适量的过硫酸铵，密封后在80℃油浴中反应10h，将得到的湿粉产物用硼砂-氢氧化钠缓冲液反复洗涤后烘干，得到预处理四氧化三铁粉末；

3）将适量的纳米碳纤维放入浓硝酸中浸泡10h，取出后用去离子水和无水乙醇反复洗涤至中性，然后放入真空烘箱中干燥20h，备用；称取适量的醋酸锌和十二烷基苯磺酸钠加入到去离子水中，室温下搅拌2h，然后缓慢滴加氢氧化钠溶液调节pH值为8，得到反应液，将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入适量的备用纳米碳纤维，密封后90℃水热反应8h，将得到的产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤后烘干，得到预处理纳米碳纤维；

4）将适量的预处理四氧化三铁粉末与预处理纳米碳纤维混匀后得到喷涂料，将喷涂料均匀喷涂在浇注成型的蜡模表面，并在750℃下保温处理1h，然后再将蜡模进行热处理，即可得到完成蜡模的处理工艺。

进一步，所述混合液中，三氯化铁浓度0.12mol/L，硫酸亚铁浓度为0.05mol/L；所述浓氨水质量浓度为25%，添加量为混合液体积的10%。

进一步，所述共轭亚油酸钠盐水溶液的浓度为1.35mol/L；所述反应体系中，四氧化三铁与共轭亚油酸钠盐的质量比为1:0.2；所述干粉与硼砂-氢氧化钠缓冲液的质量体积比为1:100g/mL；所述硼砂-氢氧化钠缓冲液的pH值为10；所述过硫酸铵的添加量为干粉质量的1%。

进一步，所述真空干燥的温度为80℃；所述氢氧化钠溶液的浓度为2mol/L；所述反应液中，醋酸锌质量浓度为5.2%，十二烷基苯磺酸钠质量浓度为2.1%；所述备用纳米碳纤维的添加量为反应液重量的1%。

进一步，所述蜡模的浇铸方法如下:将质量比为90:0.3:0.2:1.0:0.4:0.4:0.2:0.8:0.08:0.5:0.4的铁、碳、硅、锰、镍、铬、钼、纳米级碳化硅、稀土元素铈、锑和锌倒入熔炼炉内，在1500℃下进行熔炼2h，将熔炼后的原料倒入模具中，冷却成型后即可得到蜡模。

进一步，所述喷涂料中，预处理四氧化三铁粉末与预处理纳米碳纤维的质量比为5:3；所述喷涂前，将蜡模预热至650℃。

进一步，所述热处理的方法如下：将喷涂后的蜡模放入渗碳炉内进行渗碳处理，渗碳时间为10min，渗碳温度为920℃，然后进行淬火处理，淬火温度为900℃，保温处理3h，淬火完成后进行水淬，再进行回火处理，回火处理温度为620℃，处理时间2h。

对照组

将质量比为90:0.3:0.2:1.0:0.4:0.4:0.2:0.8:0.08:0.5:0.4的铁、碳、硅、锰、镍、铬、钼、纳米级碳化硅、稀土元素铈、锑和锌倒入熔炼炉内，在1500℃下进行熔炼2h，将熔炼后的原料倒入模具中，冷却成型后即可得到蜡模，将蜡模放入渗碳炉内进行渗碳处理，渗碳时间为10min，渗碳温度为920℃，然后进行淬火处理，淬火温度为900℃，保温处理3h，淬火完成后进行水淬，再进行回火处理，回火处理温度为620℃，处理时间2h，即可得到完成蜡模的处理工艺。

测试实验

采用实施例1和对照组提供的工艺方法加工制得蜡模，观察蜡模的表面形态，结果如下：实施例1中的蜡模，结构规整，未出现变形现象；对照组中的蜡模，出现轻微变形，需要进行校正处理。

实施例2

一种防止阀门铸造蜡模变形的处理工艺，具体工艺方法如下:

1）称取适量的三氯化铁以及硫酸亚铁溶解到超纯水中，得到混合液，转移至容器中，在氮气气氛下剧烈搅拌，于75℃下快速加入适量的浓氨水，反应30min，冷却至室温，将产物用超纯水洗涤至中性，得到四氧化三铁纳米颗粒；

2）将制备的四氧化三铁纳米颗粒分散至超纯水中，并调节pH至中性，在85℃下缓慢滴加适量的共轭亚油酸钠盐水溶液，全程通氮气除氧，3h后冷却至室温，将容器底部的产物用超纯水反复洗涤，烘干后得到干粉，将干粉分散至硼砂-氢氧化钠缓冲液中，通入氮气40min，加入适量的过硫酸铵，密封后在85℃油浴中反应13h，将得到的湿粉产物用硼砂-氢氧化钠缓冲液反复洗涤后烘干，得到预处理四氧化三铁粉末；

3）将适量的纳米碳纤维放入浓硝酸中浸泡13h，取出后用去离子水和无水乙醇反复洗涤至中性，然后放入真空烘箱中干燥25h，备用；称取适量的醋酸锌和十二烷基苯磺酸钠加入到去离子水中，室温下搅拌3h，然后缓慢滴加氢氧化钠溶液调节pH值为10，得到反应液，将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入适量的备用纳米碳纤维，密封后100℃水热反应10h，将得到的产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤后烘干，得到预处理纳米碳纤维；

4）将适量的预处理四氧化三铁粉末与预处理纳米碳纤维混匀后得到喷涂料，将喷涂料均匀喷涂在浇注成型的蜡模表面，并在800℃下保温处理2h，然后再将蜡模进行热处理，即可得到完成蜡模的处理工艺。

进一步，所述混合液中，三氯化铁浓度0.14mol/L，硫酸亚铁浓度为0.07mol/L；所述浓氨水质量浓度为28%，添加量为混合液体积的12%。

进一步，所述共轭亚油酸钠盐水溶液的浓度为1.38mol/L；所述反应体系中，四氧化三铁与共轭亚油酸钠盐的质量比为1:0.3；所述干粉与硼砂-氢氧化钠缓冲液的质量体积比为1:120g/mL；所述硼砂-氢氧化钠缓冲液的pH值为10.5；所述过硫酸铵的添加量为干粉质量的1.3%。

进一步，所述真空干燥的温度为90℃；所述氢氧化钠溶液的浓度为2.5mol/L；所述反应液中，醋酸锌质量浓度为5.8%，十二烷基苯磺酸钠质量浓度为2.5%；所述备用纳米碳纤维的添加量为反应液重量的1.5%。

进一步，所述蜡模的浇铸方法如下:将质量比为100:0.4:0.3:1.4:0.45:0.5:0.3:1.3:0.1:0.8:0.7的铁、碳、硅、锰、镍、铬、钼、纳米级碳化硅、稀土元素铈、锑和锌倒入熔炼炉内，在1550℃下进行熔炼3h，将熔炼后的原料倒入模具中，冷却成型后即可得到蜡模。

进一步，所述喷涂料中，预处理四氧化三铁粉末与预处理纳米碳纤维的质量比为8:3；所述喷涂前，将蜡模预热至700℃。

进一步，所述热处理的方法如下：将喷涂后的蜡模放入渗碳炉内进行渗碳处理，渗碳时间为20min，渗碳温度为940℃，然后进行淬火处理，淬火温度为915℃，保温处理4h，淬火完成后进行水淬，再进行回火处理，回火处理温度为635℃，处理时间3h。

对照组

将质量比为100:0.4:0.3:1.4:0.45:0.5:0.3:1.3:0.1:0.8:0.7的铁、碳、硅、锰、镍、铬、钼、纳米级碳化硅、稀土元素铈、锑和锌倒入熔炼炉内，在1550℃下进行熔炼3h，将熔炼后的原料倒入模具中，冷却成型后即可得到蜡模，将蜡模放入渗碳炉内进行渗碳处理，渗碳时间为20min，渗碳温度为940℃，然后进行淬火处理，淬火温度为915℃，保温处理4h，淬火完成后进行水淬，再进行回火处理，回火处理温度为635℃，处理时间3h，即可得到完成蜡模的处理工艺。

测试实验

采用实施例2和对照组提供的工艺方法加工制得蜡模，观察蜡模的表面形态，结果如下：实施例2中的蜡模，结构规整，未出现变形现象；对照组中的蜡模，出现轻微变形，需要进行校正处理。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。