《水玻璃型壳》word版

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1、第三章水玻璃型壳水玻璃型壳包模铸造在中国已有多工龄史，应用也比较广泛。近年来，由于采用了以耐火粘土或铝矾土耐火材料为增强剂的高强度型壳，应用了一些新的硬化剂、表面活性剂和新的制壳工艺，在一定程度上改善了型壳的高温性能，提高了铸件质量，使水玻璃型壳得到进一步的推广和应用。水玻璃耐火浆料通常由水玻璃粘结剂、耐火粉料和表面活性剂等材料组成。第一节水玻璃耐火浆料及其配制一、水玻璃耐火浆料的组成和作用l.水玻璃粘结剂1模数和比重的选择水玻璃的模数和比重对型壳质量影响很大，故在生产中必须严加控制。要使型壳硬化时能析出足够数量的硅氧凝胶，以保证

2、其强度和表面质量，水玻璃的模数不能过低，但过高也是不利的，因为模数过高，易使型壳脆性大，容易产生裂纹。此外，模数过高时，配制的浆料稳定性低，存放性差，易老化失效，制壳时还容易过早结皮而沾不上砂子。由水玻璃的凝结时间试验得知，模数为2.2～2.3时，凝结时间为60～70分钟，而模数为3.0～3.4时，凝结时间仅为2～4分钟。但是，随着模数的增大，浆料层的实际硬化速度并不按上述比例增长。由图31可以看出，随着水玻璃模数的增大，水玻璃的凝结时间是不能完全代表结壳速度的。在实际生产中，为了保证水玻璃粘结剂中的SiO2含量和浆料的稳定模数控

3、制在3.0～3.4范围内。比重是水玻璃中硅酸钠厚度的间接指标。模数一定时，比重大，则水玻璃中SiO2绝对含量高，型壳强度大。但比重也不宜过高。对于表面层浆料而言，比重过大时，型壳表面易产生蠕虫状孔洞，且浆料粘度相应增大，硅氧胶薄膜过厚，渗透硬化能力减弱，故浆料层不易硬化深透。根据试验，当比重大于1.340时，型壳硬化层厚度将显着减小(图3-2)，这时即使延长硬化时间，作用也不大。所以实际生产中水玻璃比重以不超过1.340为宜。表面层浆料宜用比重较低的水玻璃，一般为1.280～1.310。比重低有利于硬化深透，且可适当增加填料粉加入

4、量，以提高型壳表面的耐火度和致密度。加固层浆料宜用比重较高的水玻璃，一般为1.31~1.34。用聚合氯化铝为硬化剂时，为了改善浆料层的渗透硬化能力，宜选用更低的比重。表面层浆料可选为1.265～1.285；加固层浆料可选为1.270～1.290。由于硬化过程中产生硅氧胶与铝氧胶的共凝，故降低水玻璃比重不致影响型壳强度。且渗透硬化条件好，还可显着降低型壳的残留强度，铸件易于清砂。总之，水玻璃模数和比重的选择既要使型壳具有综合的强度性能和良好的表面质量，又要保证浆料工艺性以便于制壳操作。表3-1所示为一些工厂中常用的水玻璃性能指标。化

5、学成分模数比重*凝结时间层别SiONaOMdmin表面层21～236.5～7.53.0～3.41.265～1.3102.5～4.0加固层23～277.5～9.03.0～3.41.275～1.3402.5～4.0表3-1水玻璃性能指标*用聚合氯化铝硬化时可取下限。2水玻璃的处理1）处理的目的和原理市场上供应的水玻璃是供多种用途的，其模数和比重往往不符合表31的要求，故在配制浆料前需要进行调整，这就是水玻璃的处理。对于M=3.0～3.4的水玻璃，只需加水调整其比重即可。M＜3.0的水玻璃除了调整比重之外，还需要提高其模数。M＞3.6的

6、水玻璃有时还要降低其模数。对于包模铸造而言，直接采用高模数水玻璃，不进行提高模数的处理，可以大大简化工序，缩短生产周期和降低成本，是值得推广的。采用M=2.8～3.0的水玻璃时，要提高其模数，可通过提高SiO2含量或降低Na2O含量。前者需专用设备，处理操作也较难掌握。所以包模铸造中通常是用降低Na2O的方法来提高模数。生产中常用的方法是在水玻璃中加入适量的工业氯化铵或工业盐酸，使水玻璃部分碱分得到中和，以达到提高模数的目的。加入氯化铵或盐酸后，立即析出白色乳渣状混合物，其中含有初生硅氧胶、氯化钠和水玻璃。用氯化铵处理时，尚有刺鼻

7、的氨气析出。处理时的化学反应如下Na2OmSiO2．nH2O＋2NH4ClmSiO2(n－1)H2O＋2NaCl＋2NH3↑＋2H2O(3-1)反应生成的初生硅氧胶不是坚强的化学键连系，它呈疏松多孔状态，并含有大量水玻璃。由于处理时加酸量有限，故这些物质在水玻璃溶液中多余碱分的作用下，经2～5小时重行回溶而成为均匀、透明的水玻璃溶液。碱分的减少就相对地提高了SiO2含量，这就达到了提高模数的目的。处理后的水玻璃模数一般均在3.0以上，pH值约为10.5～11.2。处理时由于打破了Na2O和SiO2的平衡和稳定条件，使硅酸厚度增大，

8、pH值降低，因而就使水玻璃成为介稳定状态的硅氧溶胶。用它配制的浆料在制壳硬化时，可以迅速的析出硅氧凝胶而获得必要的强度。处理时为了防止形成不溶性硅氧胶沉淀，通常是先把降低水玻璃比重所需的一部分水与氯化铵或盐酸配成厚度较小的溶液，然后再加到水玻璃中，