本發(fā)明屬于鑄造造型，具體涉及一種復(fù)合泡沫塑料微珠制備鑄造消失模的方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)鑄造工藝，如砂型鑄造，往往需要復(fù)雜的模具制作和脫模工序，且鑄件精度有限。在追求高精度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄件以及提高生產(chǎn)效率的工業(yè)需求推動下，消失模鑄造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

2、消失模鑄造的起源可以追溯到20世紀(jì)50年代。最初，它主要應(yīng)用于一些小型、簡單鑄件的生產(chǎn)。當(dāng)時的技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn)，泡沫模樣的制作材料性能不穩(wěn)定，在鑄造過程中容易產(chǎn)生大量氣體，導(dǎo)致鑄件出現(xiàn)氣孔等缺陷。而且，早期的工藝控制手段相對落后，難以精確把握澆注速度、溫度和壓力等關(guān)鍵參數(shù)，使得鑄件質(zhì)量參差不齊。

3、隨著材料科學(xué)的發(fā)展，新型泡沫材料的研發(fā)取得了顯著進(jìn)展。聚苯乙烯（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）等材料逐漸成為主流的消失模制作材料。這些材料具有良好的成型性、低發(fā)氣量和一定的強(qiáng)度，能夠更好的滿足鑄造工藝要求。同時，鑄造工藝的自動化水平不斷提高，先進(jìn)的傳感器技術(shù)和計算機(jī)控制系統(tǒng)被引入到消失模鑄造過程中。通過實(shí)時監(jiān)測和精確控制澆注過程中的各項(xiàng)參數(shù)，有效減少了鑄件缺陷的產(chǎn)生，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

4、在工業(yè)領(lǐng)域，汽車制造是消失模鑄造技術(shù)的重要應(yīng)用方向之一。汽車發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋等零部件采用消失模鑄造工藝，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一次性成型，減少機(jī)械加工余量，還能提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。航空航天領(lǐng)域?qū)Ω呔?、高性能鑄件的需求也促使消失模鑄造技術(shù)不斷創(chuàng)新。

5、盡管消失模鑄造已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，但仍然面臨一些問題。例如，對于大型、薄壁鑄件的生產(chǎn)，如何進(jìn)一步提高成型精度和質(zhì)量穩(wěn)定性仍是研究的重點(diǎn)。此外，在環(huán)保方面，需要研發(fā)更加環(huán)保的泡沫材料和涂料，以減少鑄造過程中的有害氣體排放和廢棄物處理難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有消失模鑄造對于大型、薄壁鑄件的生產(chǎn)，成型精度和質(zhì)量穩(wěn)定性方面仍滿足不了生產(chǎn)要求，以及環(huán)保性需要不斷提高。本發(fā)明提供一種復(fù)合泡沫塑料微珠制備鑄造消失模的方法，本發(fā)明利用pmma和pei的尺寸穩(wěn)定性與苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂粉的粘結(jié)作用相結(jié)合，使微珠之間的相對位置更加固定，大大提高了消失模的尺寸精度，使消失模表面更加光滑平整，降低粗糙度，顯著增強(qiáng)了消失模的抗壓強(qiáng)度，使其能夠更好的承受外部壓力，提高了消失模在鑄造高溫環(huán)境下的整體熱穩(wěn)定性。本發(fā)明設(shè)計hdi-ppg-聚己內(nèi)酯交聯(lián)聚合物和hdi-三羥甲基己基內(nèi)酯交聯(lián)聚合物配合使用，同時包裹微珠，從不同角度限制微珠的移動和變形，更有效的提高了消失模的尺寸精度，使微珠表面更加光滑，增強(qiáng)了微珠之間的連接強(qiáng)度，更高效的傳遞和分散外部壓力，大大提高了消失模的抗壓強(qiáng)度，更穩(wěn)固的保護(hù)微珠不受熱變形，顯著提高了消失模的熱穩(wěn)定性。制備的鑄造消失模質(zhì)量高，不僅適用于普通鑄件制備，還特別適用于，大型、薄壁鑄件的生產(chǎn)，保證鑄件質(zhì)量，且環(huán)保性好。其具體技術(shù)方案如下：

2、一種復(fù)合泡沫塑料微珠制備鑄造消失模的方法，方法包括如下步驟：

3、s1，原料準(zhǔn)備：

4、按質(zhì)量份數(shù)準(zhǔn)備原料，聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）45份～55份、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）18份～22份、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂粉12份～16份、聚醚酰亞胺泡沫微珠（pei）12份～16份、納米二氧化硅6份～10份、碳化硅納米晶須4份～8份、hdi-ppg-聚己內(nèi)酯交聯(lián)聚合物3份～6份、hdi-三羥甲基己基內(nèi)酯交聯(lián)聚合物3份～6份、硬脂酸鈣1.5份～3.5份、偶氮二甲酰胺0.3份～1份、二甲基硅油0.5份～1份、六偏磷酸鈉0.3份～0.8份和受阻酚抗氧劑1010?0.1份～0.3份；

5、s2，原料預(yù)處理：

6、s2.1：將聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂粉、聚醚酰亞胺泡沫微珠（pei）分別進(jìn)行干燥；將納米二氧化硅和碳化硅納米晶須分別進(jìn)行干燥；

7、s2.2：將納米二氧化硅分散在納米二氧化硅5倍～10倍質(zhì)量的乙醇中，得到納米二氧化硅分散液；將碳化硅納米晶須分散在碳化硅納米晶須6倍～10倍質(zhì)量的丙酮中，得到碳化硅納米晶須分散液；將六偏磷酸鈉溶解在六偏磷酸鈉5倍～8倍質(zhì)量的去離子水中，得到六偏磷酸鈉溶液；

8、s3，預(yù)混料：

9、s3.1：依次將干燥后的聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂粉、聚醚酰亞胺泡沫微珠（pei）加入到混合機(jī)中，先以300rpm～500rpm低速攪拌3min～5min，使微珠體系混合均勻；

10、s3.2：依次將納米二氧化硅分散液、碳化硅納米晶須分散液加入到混合機(jī)中，繼續(xù)以800rpm～1000rpm中速攪拌5min～8min，使納米材料均勻分散在微珠體系中；

11、s3.3：將六偏磷酸鈉溶液加入到混合機(jī)中，以1200rpm～1500rpm高速攪拌3min～5min；

12、s4，交聯(lián)和助劑混合：

13、s4.1：依次將hdi-ppg-聚己內(nèi)酯交聯(lián)聚合物、hdi-三羥甲基己基內(nèi)酯交聯(lián)聚合物加入到混合機(jī)中，在60℃～80℃溫度下，以800rpm～1000rpm中速攪拌20min～30min，使交聯(lián)聚合物均勻包裹在微珠表面并發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，且蒸發(fā)去除多余的乙醇、丙酮和去離子水，降至室溫；

14、s4.2：依次將硬脂酸鈣、偶氮二甲酰胺、二甲基硅油加入到混合機(jī)中，以300rpm～500rpm低速攪拌3min～5min；最后加入受阻酚抗氧劑1010，繼續(xù)以300rpm～500rpm低速攪拌2min～5min，得到混合料；

15、s5，發(fā)泡成型：

16、s5.1：將混合料加入到模具中，模具溫度設(shè)定為60℃～80℃，在模具中以5mpa～10mpa的壓力進(jìn)行壓制，壓制時間為3min～5min，使混合料在模具中發(fā)泡成型為消失模初坯；

17、s5.2：將成型后的消失模初坯保留在模具中，并在60℃～70℃進(jìn)行保溫處理12h～24h，進(jìn)一步完成交聯(lián)反應(yīng)，提高消失模的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，降溫、脫模后得到鑄造消失模。

18、上述方法的s1中，所述聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）、聚醚酰亞胺泡沫微珠（pei）的粒度范圍均為0.1mm～1mm；所述苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂粉的粒度范圍均為0.3mm以下。

19、上述方法的s1中，所述納米二氧化硅的粒度范圍為150nm以下；所述碳化硅納米晶須的直徑范圍為0.2μm～0.7μm，碳化硅納米晶須的長度范圍為10μm～35μm。

20、上述方法的s2.1中，所述聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂粉、聚醚酰亞胺泡沫微珠（pei）的干燥溫度均為40℃～50℃，干燥時間均為2h～3h。

21、上述方法的s2.1中，所述納米二氧化硅和碳化硅納米晶須的干燥溫度均為100℃～120℃，干燥時間均為1h～2h。

22、上述方法的s2.2中，所述納米二氧化硅分散在乙醇中，采用30khz～50khz頻率超聲處理20min～30min。

23、上述方法的s2.2中，所述碳化硅納米晶須分散在丙酮中，采用40khz～60khz頻率超聲處理30min～40min。

24、上述方法的s5.1中，所述發(fā)泡成型的發(fā)泡體積倍率為3倍～5倍。

25、上述方法還包括s6，涂料涂覆：

26、將鑄造消失模采用浸涂方法，涂覆消失模涂料，干燥后，得到覆膜后的鑄造消失模。

27、上述方法的s6中，所述浸涂方法包括如下步驟：每次浸涂時間3s～5s，浸涂2次～4次。

28、上述方法的s6中，所述消失模涂料的涂層厚度為0.5mm～2mm。

29、上述方法的s6中，所述消失模涂料包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料：鋯英粉42份～48份、碳化硅鈦max相陶瓷材料（ti3sic2）12份～18份、酚醛樹脂22份～28份、羧甲基纖維素鈉3.5份～4.5份、乙醇18份～22份、正辛醇0.6份～0.8份、微粉蠟0.5份～1份、六偏磷酸鈉1份～2份和鄰苯二甲酸二丁酯2份～3份。

30、上述消失模涂料中，所述鋯英粉的粒度范圍為5μm～300μm；所述碳化硅鈦max相陶瓷材料（ti3sic2）的粒度范圍為3μm以下；所述微粉蠟的粒度范圍為30μm以下。

31、本發(fā)明提供的一種復(fù)合泡沫塑料微珠制備鑄造消失模的方法，有益效果為：

32、一、本發(fā)明鑄造消失模含有特定比例的聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂粉、聚醚酰亞胺泡沫微珠（pei）、納米二氧化硅、碳化硅納米晶須、hdi-ppg-聚己內(nèi)酯交聯(lián)聚合物、hdi-三羥甲基己基內(nèi)酯交聯(lián)聚合物、硬脂酸鈣、偶氮二甲酰胺、二甲基硅油、六偏磷酸鈉和受阻酚抗氧劑1010。聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）、聚醚酰亞胺泡沫微珠（pei）作為消失模的主體骨架材料，提供基本的形狀和一定的強(qiáng)度，泡沫塑料微珠質(zhì)輕且能在發(fā)泡過程中膨脹，填充模具空間形成所需形狀。苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂粉起到粘結(jié)微珠的作用，在交聯(lián)反應(yīng)、發(fā)泡等過程中，使微珠之間更好的結(jié)合，增強(qiáng)消失模的整體強(qiáng)度。納米二氧化硅分散后能夠填充微珠之間的空隙，起到增強(qiáng)作用，提高消失模的抗壓強(qiáng)度。碳化硅納米晶須能進(jìn)一步增強(qiáng)材料的力學(xué)性能，晶須狀結(jié)構(gòu)能夠在材料內(nèi)部起到類似“鋼筋”的作用，承受外力。hdi-ppg-聚己內(nèi)酯交聯(lián)聚合物、hdi-三羥甲基己基內(nèi)酯交聯(lián)聚合物在微珠表面發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包裹微珠，使微珠之間連接更緊密，有助于提高消失模的尺寸精度、粗糙度、抗壓強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性；通過交聯(lián)，能限制微珠在受熱等情況下的變形。硬脂酸鈣起到潤滑劑的作用，便于材料在混合和成型過程中的流動，使各成分分布更均勻。偶氮二甲酰胺是發(fā)泡劑，在受熱等條件下分解產(chǎn)生氣體，使混合料發(fā)泡，從而達(dá)到所需的發(fā)泡體積倍率。二甲基硅油能夠改善混合料的流動性和脫模性能，防止混合料與模具粘連。六偏磷酸鈉用于分散納米材料，使納米二氧化硅和碳化硅納米晶須能更好的分散在體系中。受阻酚抗氧劑1010防止材料在加工和使用過程中因氧化而老化、性能下降，起到抗氧化的作用。

33、二、制備方法中，微珠干燥處理能夠去除原料中的水分等揮發(fā)性成分，提高后續(xù)預(yù)混合的均質(zhì)性，降低混合難度，不易發(fā)生粘連和團(tuán)聚。通過超聲處理使納米二氧化硅和碳化硅納米晶須在相應(yīng)溶劑中分散均勻，形成分散液，有利于其在微珠體系中均勻分布，發(fā)揮增強(qiáng)作用，且分散液有助于提高交聯(lián)反應(yīng)質(zhì)量。加入交聯(lián)聚合物并在一定溫度下攪拌，使交聯(lián)聚合物在微珠表面發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包裹微珠，增強(qiáng)消失模的性能，同時蒸發(fā)去除多余的溶劑。發(fā)泡后，在一定溫度下保溫，進(jìn)一步完成交聯(lián)反應(yīng)，提高消失模的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。采用浸涂方法將消失模涂料涂覆在鑄造消失模表面，干燥后形成涂層，提高消失模的耐火性、耐磨性和熱穩(wěn)定性等性能，保護(hù)消失模在鑄造過程中不受損壞。

34、三、pmma微珠本身尺寸較為穩(wěn)定，在交聯(lián)和發(fā)泡過程中，其形狀變化相對較小，能為消失模提供穩(wěn)定的尺寸基礎(chǔ)，有助于維持消失模的尺寸精度，進(jìn)而在鑄造過程中能更好的傳遞尺寸信息，使鑄件尺寸精度得到改善。發(fā)泡后表面相對光滑，在與其他微珠混合后，能使消失模表面粗糙度降低，鑄造后能使鑄件表面更光滑，外觀質(zhì)量更好。pmma具有一定的強(qiáng)度，在微珠體系中能分擔(dān)外部壓力，增強(qiáng)消失模的抗壓能力。pmma還具有較好的熱穩(wěn)定性，在受熱時，其結(jié)構(gòu)變化相對較小，能夠承受鑄造過程中的一定溫度變化，從而提高消失模的熱穩(wěn)定性。消失模良好的抗壓強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，在鑄造過程中能夠保持形狀完整，防止因消失模破裂等情況導(dǎo)致鑄件內(nèi)部出現(xiàn)缺陷，從而提高鑄件內(nèi)部質(zhì)量。

35、四、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂粉作為粘結(jié)劑，能使微珠之間緊密結(jié)合，減少微珠在加工和使用過程中的位移，有助于保持消失模的尺寸精度，能保證消失模在鑄造過程中的形狀穩(wěn)定性，從而提高鑄件的尺寸精度。能夠填充微珠之間的空隙，使消失模表面更加平整，降低粗糙度，消失模的表面平整度高，鑄造后的鑄件外觀更光滑。通過粘結(jié)微珠，將各個微珠的強(qiáng)度整合起來，增強(qiáng)消失模的整體抗壓強(qiáng)度。在高溫下，其粘結(jié)作用依然能夠保持，使微珠體系不會因受熱而松散，提高熱穩(wěn)定性。良好的粘結(jié)作用使消失模在鑄造過程中有足夠的強(qiáng)度抵抗金屬液的沖刷等，減少因消失模損壞導(dǎo)致的鑄件內(nèi)部缺陷。

36、五、pei微珠的尺寸穩(wěn)定性良好，在加工過程中能維持自身形狀，有助于提高消失模的尺寸精度，進(jìn)而有利于提高鑄件的尺寸精度。其表面性質(zhì)能夠使消失模表面更加細(xì)膩，降低粗糙度，由于消失模粗糙度低，鑄造后的鑄件外觀質(zhì)量更好。具有較高的強(qiáng)度，能夠承受外部壓力，增強(qiáng)消失模的抗壓能力。pei有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，在鑄造過程中的高溫環(huán)境下，能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，提高消失模的熱穩(wěn)定性。消失模的高強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性能夠防止在鑄造過程中出現(xiàn)變形、破裂等情況，從而改善鑄件內(nèi)部質(zhì)量。

37、六、?hdi-ppg-聚己內(nèi)酯交聯(lián)聚合物在微珠表面發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成包裹層，限制微珠的膨脹和移動，從而提高消失模的尺寸精度，進(jìn)而提高鑄件的尺寸精度。表面光滑，并且交聯(lián)結(jié)構(gòu)填充了部分微珠間的空隙，降低了消失模的表面粗糙度，鑄造后的鑄件外觀更加光滑，尺寸精度更好。交聯(lián)形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了微珠之間的連接，能夠有效的傳遞和分散外部壓力，提高消失模的抗壓強(qiáng)度。交聯(lián)聚合物在高溫下能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防止微珠因受熱而變形，從而提高消失模的熱穩(wěn)定性。在鑄造過程中，良好的抗壓強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性使消失模能夠更好的抵抗金屬液的沖擊和高溫的影響，減少鑄件內(nèi)部缺陷，提高鑄件內(nèi)部質(zhì)量。

38、七、?hdi-三羥甲基己基內(nèi)酯交聯(lián)聚合物通過交聯(lián)反應(yīng)包裹微珠，對微珠的膨脹和位移進(jìn)行限制，有利于提高消失模的尺寸精度，能夠保證消失模在鑄造過程中的形狀穩(wěn)定性，有利于提高鑄件的尺寸精度。表面光滑，并且其交聯(lián)結(jié)構(gòu)有助于填補(bǔ)微珠間隙，降低消失模的表面粗糙度，消失模的粗糙度和尺寸精度的改善使得鑄造后的鑄件外觀更優(yōu)。形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)了微珠之間的結(jié)合力，能夠更好的承受外部壓力，提高消失模的抗壓強(qiáng)度。在高溫環(huán)境下，其結(jié)構(gòu)能夠保持穩(wěn)定，避免微珠受熱變形，從而提高消失模的熱穩(wěn)定性。在鑄造過程中，其良好的抗壓強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性有助于防止消失模損壞，從而提高鑄件內(nèi)部質(zhì)量。

39、八、碳化硅鈦max相陶瓷材料（ti3sic2）加入消失模涂料中，碳化硅鈦max相陶瓷材料（ti3sic2）能夠顯著提高消失模的熱穩(wěn)定性。ti3sic2具有良好的熱導(dǎo)率和高溫穩(wěn)定性，在鑄造過程中，當(dāng)消失模受到高溫金屬液的熱沖擊時，它能夠快速傳導(dǎo)熱量，避免局部過熱，同時自身結(jié)構(gòu)在高溫下依然穩(wěn)定，從而有效的提高了消失模的整體熱穩(wěn)定性。

40、碳化硅鈦max相陶瓷材料（ti3sic2）具有孔隙結(jié)構(gòu)，在消失模鑄造中，當(dāng)消失模受熱分解產(chǎn)生氣體時，ti3sic2孔隙能夠吸收部分氣體。其原理是基于物理吸附作用，這些孔隙提供了額外的空間來容納氣體。當(dāng)消失模分解產(chǎn)生的氣體進(jìn)入孔隙后，能夠減少氣體在鑄件內(nèi)部形成氣孔等缺陷的可能性。而且這種孔隙結(jié)構(gòu)能夠在一定程度上緩沖氣體產(chǎn)生的壓力變化，使氣體釋放過程更加平穩(wěn)。這樣就有助于減少因氣體逸出而導(dǎo)致的鑄件表面缺陷、內(nèi)部氣孔等問題，從而提高鑄件的質(zhì)量。

41、綜上，本發(fā)明利用pmma和pei的尺寸穩(wěn)定性與苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂粉的粘結(jié)作用相結(jié)合，使微珠之間的相對位置更加固定，大大提高了消失模的尺寸精度，使消失模表面更加光滑平整，降低粗糙度，顯著增強(qiáng)了消失模的抗壓強(qiáng)度，使其能夠更好的承受外部壓力，在高溫下的粘結(jié)保持作用相互配合，提高了消失模在鑄造高溫環(huán)境下的整體熱穩(wěn)定性。本發(fā)明設(shè)計hdi-ppg-聚己內(nèi)酯交聯(lián)聚合物和hdi-三羥甲基己基內(nèi)酯交聯(lián)聚合物配合使用，兩種交聯(lián)聚合物同時包裹微珠，從不同角度限制微珠的移動和變形，更有效的提高了消失模的尺寸精度。它們共同作用使微珠表面更加光滑，并且交叉的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)更好的填充微珠間隙，進(jìn)一步降低消失模的粗糙度。兩種交聯(lián)聚合物形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相互交織，增強(qiáng)了微珠之間的連接強(qiáng)度，更高效的傳遞和分散外部壓力，大大提高了消失模的抗壓強(qiáng)度。兩種交聯(lián)聚合物在高溫下的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)相互配合，更穩(wěn)固的保護(hù)微珠不受熱變形，顯著提高了消失模的熱穩(wěn)定性。制備的鑄造消失模質(zhì)量高，不僅適用于普通鑄件制備，還特別適用于，大型、薄壁鑄件的生產(chǎn)，保證鑄件質(zhì)量，且環(huán)保性好。