摘要：本文采用低溫排蠟工藝，在低溫階段排除熱壓鑄坯體中80%左右的石蠟，高溫?zé)蛇^程排除剩余的石蠟。蜂窩陶瓷產(chǎn)品采用該工藝后，每窯的裝載量由3600件/窯提高到4800件/窯：熱利用率由不足30%提高到80%以上；每窯的燒成費用從7000元降到3000元；產(chǎn)品合格率由60%左右提高到85%；生產(chǎn)周期大大縮短。生產(chǎn)實踐表明：低溫排蠟工藝具有工藝簡單、產(chǎn)品合格率高、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點，值得進(jìn)一步推廣。

關(guān)健詞：蜂窩陶瓷；熱壓鑄；低溫排蠟

1 前言

目前，國內(nèi)外制備蜂窩陶瓷大多采用熱壓鑄成形、擠出成形法。方孔多孔陶瓷一般采用擠出成形工藝；而圓孔多孔陶瓷一般采用熱壓鑄成形工藝。熱壓鑄生產(chǎn)工藝是依據(jù)石蠟的熱塑性，加熱熔化遇冷凝固的特性來實現(xiàn)的。其具體操作方法為將預(yù)處理好的無機粉料均勻地拌入熔化好的石蠟溶液中，形成流動的蠟漿，然后通過壓縮空氣把漿料鑄入金屬模具中，冷卻后得到一定形狀的坯體。熱壓鑄成形工藝具有操作簡單、產(chǎn)品壽命較長、尺寸規(guī)格比較精密、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，因此被廣泛采用。但是該工藝存在一定的缺點：首先，它對成形料漿的溫度及流動性要求比較高，溫度及流動性控制不好就容易造成坯體缺陷，如缺鑄、凹坑、皺紋、氣泡、變形、開裂等。特別是對于開孔率高、孔壁薄的蜂窩陶瓷產(chǎn)品來說，對料漿的性能要求更高。容易造成產(chǎn)品“缺肉”，不飽滿的現(xiàn)象。因此，必須采用大量的石蠟材料，以保證料漿的流動性。蜂窩陶瓷成形所需要的料漿中石蠟的含量一般在20%～25%；其次，在燒制前需進(jìn)行長時間的“排蠟”處理。傳統(tǒng)的排蠟工藝一般以多孔氧化鋁粉為吸附劑。首先將坯體與鋁粉裝入匣缽，排蠟最終溫度控制在1100～1200℃，排蠟周期長達(dá)3-4天，排蠟后的坯體完全無石蠟，并且具有一定的強度；然后將坯體取出，用壓縮空氣吹掉表面的鋁粉；最后將坯體裝入窯內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)。因此，整個生產(chǎn)周期大概為7～8天，能源損耗較大，而且產(chǎn)品合格率較低。本文主要介紹了一種新型的低溫排蠟工藝，該工藝具有生產(chǎn)成本低、合格率高、節(jié)能降耗、產(chǎn)品外觀性能好等優(yōu)點。

2 實驗內(nèi)容

2.1實驗原料

本實驗以堇青石為主要的無機原料。有機物主要有石蠟、油酸、硬脂酸，以多孔結(jié)構(gòu)的氧化鋁粉為吸附劑。

2.2壓鑄成形工藝流程

將無機粉料和熔化的石蠟、硬脂酸、蜂蠟油酸等有機成份，經(jīng)攪拌混合均勻后，倒入熱壓鑄機中，用壓縮空氣把加熱熔化的料漿壓入金屬模腔內(nèi)，使料漿在模具內(nèi)冷卻成形。其T藝流程如圖l所示。

2.3排蠟過程

按照熱壓鑄成形工藝流程，在自制的熱壓鑄機械和模具上，制備規(guī)格為75mm×134mm×13mm的坯體。將制備好的坯體平整放入自制的不銹鋼托盤內(nèi)；然后把氧化鋁粉倒入托盤內(nèi)，將坯體完全掩埋，并輕輕震動托盤使鋁粉密室，防止排蠟過程中坯體變形開裂；最后將托盤整齊放入排蠟烘箱內(nèi)。其排蠟溫度曲線見圖2。

低溫排蠟丁藝要嚴(yán)格控制升溫速度，要使坯體慢慢預(yù)熱，這時石蠟等有機物開始熔化并緩慢地擴(kuò)散于吸附劑中，此階段如果控制不當(dāng)，坯體最易產(chǎn)生鼓泡、開裂等現(xiàn)象。當(dāng)溫度升至160℃時，石蠟等有機物大量排除，此階段應(yīng)停止加熱，利用排蠟煙氣本身的溫度進(jìn)行排蠟，同時加強煙氣排放，防止煙氣過濃著火。當(dāng)煙氣變淡時。此時坯體中80%的石蠟已經(jīng)排放，然后開始降溫，防止坯體中的石蠟完全揮發(fā)，使排蠟后的坯體有足夠的強度進(jìn)行后續(xù)工序。

2.4燒成過程

將排蠟后的坯體用壓縮空氣吹凈其表面及孔內(nèi)的鋁粉，然后將坯體整齊擺放在碳化硅板上，在6m3梭式窯內(nèi)進(jìn)行燒成。燒成溫度為1330～C。因為低溫排蠟后的坯體依然含有20%的石蠟，所以低溫過程升溫速度不能過快。圖3為燒成工序的溫度曲線。

3 低溫排蠟工藝分析

本實驗按照傳統(tǒng)排蠟工藝和低溫排蠟工藝方法。分別做了大量的對比實驗，其實驗結(jié)果如下。

3.1裝載方式及裝載量的比較

按照傳統(tǒng)的一次排蠟燒成工藝，燒成時坯體必須用匣缽加氧化鋁粉作為吸附劑進(jìn)行裝載埋燒，而且每窯的裝載量為3600件/窯。采用低溫排蠟工藝后，排蠟后的坯體可以直接用SiC板進(jìn)行裝載裸燒，裝載量為4800件/窯。裝載量提高了30%以上。

3.2能源利用率的比較

每個裝載好的匣缽總重12kg，其中匣缽重2kg、吸附劑重7kg、多孔陶瓷板重3kg（僅占總重量的25%）。大量熱量（70%以上）被匣缽和吸附劑消耗，熱利用率不足30%。SiC板具有強的導(dǎo)熱系數(shù)和輻射系數(shù)，對熱量具有強烈的輻射作用，絕大多數(shù)熱量（80%以上）由多孔陶瓷板吸收，即熱利用率可以達(dá)到80%以上。按照過去傳統(tǒng)工藝，每窯的燒成費用為7000元左右，現(xiàn)在的燒成費用只有3000元/窯。

3.3燒成后產(chǎn)品的外觀的比較

傳統(tǒng)的工藝，由于采用埋燒，多孔陶瓷周圍及孔內(nèi)填塞滿吸附劑，通過高溫?zé)珊?，雖然采用了壓縮空氣吹去多孔陶瓷板表面及孔內(nèi)的吸附劑，但是仍有少量吸附劑燒結(jié)在陶瓷板孔內(nèi)和表面，造成外觀性能差，孔內(nèi)無法分離的吸附劑對其使用性能有很大的影響。而在低溫排蠟工藝中，一般是在低溫階段就排掉坯體中80%的蠟，然后利用壓縮空氣吹掉表面及孔內(nèi)的吸附劑。因為該階段溫度比較低，避免了高溫階段出現(xiàn)鋁粉與坯體粘結(jié)在一起的現(xiàn)象，所以產(chǎn)品表面與孔中的鋁粉很容易吹掉。因此，在梭式窯內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)時，避免了傳統(tǒng)工藝中出現(xiàn)粘結(jié)吸附劑的現(xiàn)象。

3.4產(chǎn)品合格率的比較

按照傳統(tǒng)的工藝方法，一般是在梭式窯內(nèi)進(jìn)行的，由于窯內(nèi)溫度均勻性差，靠近火槍的范圍升溫速度快，這樣容易造成靠近火槍附近的坯體升溫過快，出現(xiàn)變形、鼓泡、分層、開裂、流蠟等現(xiàn)象，產(chǎn)品合格率為60%左右。低溫排蠟工藝可在烘箱里進(jìn)行排蠟，一般溫度控制在160℃左右，排蠟周期僅為2天，排蠟后坯體含石蠟20%左右，坯體具有一定的強度，只要嚴(yán)格控制低溫排蠟工藝升溫制度，排蠟合格率可高達(dá)95%以上；再通過后期的燒成工序，產(chǎn)品的最終合格率可以達(dá)到85%左右。

3.5加熱方式的比較

低溫排蠟一般只需要在普通的烘箱內(nèi)進(jìn)行，而且所需的溫度較低。因此該工藝的加熱方式可以有多種選擇，如電加熱、燃?xì)饧訜?、窯爐煙氣余熱利用加熱等。窯爐是陶瓷生產(chǎn)中不可缺少的主要耗能設(shè)備，現(xiàn)階段陶瓷工業(yè)窯爐的熱效率普遍較低，主要原因是窯爐排出煙氣帶走了爐內(nèi)大部分的熱量，能源浪費相當(dāng)嚴(yán)重。因此，回收利用好這部分熱量是提高窯爐能源利用率的有效手段。在生產(chǎn)過程中我們采用了利用窯爐煙氣余熱的加熱方式進(jìn)行低溫排蠟，效果非常好。該種工藝降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，響應(yīng)了國家提出的節(jié)能降耗的號召。

4 結(jié)論

熱壓鑄蜂窩陶瓷產(chǎn)品，采用低溫排蠟工藝，通過嚴(yán)格控制低溫排蠟工藝及后期的燒成升溫制度，可以獲得比傳統(tǒng)排蠟工藝更高的效益。

（1）采用低溫排蠟工藝，避免了燒成時坯體必須用匣缽加氧化鋁粉作為吸附劑進(jìn)行裝載埋燒的工序。排蠟后的坯體可以直接用SiC板進(jìn)行裝載裸燒，裝載量提高了30%以上。

（2）采用低溫排蠟工藝，熱效率利用率可以達(dá)到80%以上，每次燒成費用為3000元左右。而傳統(tǒng)工藝的熱量（70%以上）被匣缽和吸附劑消耗，熱利用率不足30%，每窯的燒成費用為7000元左右。

（3）傳統(tǒng)的工藝，由于采用埋燒，通過高溫?zé)珊?，會有少量吸附劑燒結(jié)在陶瓷板孔內(nèi)和表面，造成外觀性能差，孔內(nèi)無法分離的吸附劑對其使用性能有較大的影響。而在低溫排蠟工藝中，避免了吸附劑粘結(jié)現(xiàn)象的出現(xiàn)，產(chǎn)品表面美觀整潔。

（4）傳統(tǒng)的工藝方法，產(chǎn)品合格率為60%左右。而低溫排蠟工藝產(chǎn)品的最終合格率可以達(dá)到80%左右。

（5）低溫排蠟工藝可以利用窯爐煙氣余熱的加熱方式進(jìn)行排蠟。該種方法節(jié)能降耗，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。