硅溶胶粘结剂与制壳工艺

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1、1-1硅溶胶粘结剂及制壳工艺中国铸造协会精密铸造分会1-2硅溶胶（ColloidSilica)硅溶胶是熔模铸造常用的一种粘结剂，外观清淡乳白色或稍带乳光。它是二氧化硅胶体（溶胶），由无定形二氧化硅的微小颗粒分散在水中而形成的稳定胶体溶液，在电子显微镜下可看到胶体颗粒。参看图（一）1-3图（一）硅溶胶电子显微镜照片1-4图（二）二氧化硅胶粒表面的扩散双电层及电位1-5熔模铸造制壳用硅溶胶技术指标熔模铸造用硅溶胶技术要求（HB5346-1986）SiO2%Na2O%密度g/cm3PH运动粘度mm2/SGRJ-2624-28≤0.31.15～1.199～9.5≤6

2、GRJ-3029-31≤0.51.20～1.229～10≤8SiO2胶粒直径nm外观保存期7～15乳白色或淡青色≥一年9～20无外来杂物≥一年1-6硅溶胶物化参数与其性能及涂料、型壳性能的关系1-7SiO2含量硅溶胶中胶体含量的多少，即粘结力的强弱与型壳高温强度关系密度/g/Cm31.16～1.3125～401.16～251.21～301.27～351.31～401-8Na2O含量PH值1-9运动粘度1-10胶体粒子直径2-1硅溶胶涂料硅溶胶涂料种类：面层涂料——影响铸件表面质量过渡层涂料——将面层润湿和背层粘结好背涂料——影响型壳强度和铸件精度2-2硅溶胶涂

3、料组成面层涂料：由耐火材料、粘结剂、润湿剂、消泡剂等组成。过渡层涂料：由耐火材料、粘结剂组成。背层涂料：由耐火材料、粘结剂、选择性改性材料（石墨粉等）组成。2-3润湿剂的作用润湿剂是一种表面活性剂，其分子一般由两种性质不同的原子基因组成：一种是非极性的亲油基因，另一种是极性的亲水基因。如聚氧乙烯烷基醇醚（JFC）憎水亲水图（七）2-4润湿剂作用示意图表面活性剂（润湿剂）有一薄层即可，用量为硅溶胶的千分之一左右。参看图（八）表面活性剂亲油基因在熔模表面的定向排列2-5国内使用最多的润湿剂（表面活性剂）为JFC，又称渗透EA，全名聚氧乙稀烷基醇醚。同时还有润湿剂TX

4、-10（OP-10）、农乳130、农乳100、还有烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等。2-6消泡剂加入润湿剂后，涂料的表面强力下降了，搅拌过程中易将空气卷入形成气泡，为此，需加入消泡剂来消泡，消泡剂一般为有机添加剂，如硅树脂、醇类。2-7消泡剂作用使气泡表面膜被拉伸变薄而使气泡破灭（图九）2-8硅溶胶涂料配方几种国内硅溶胶涂料配方序加入号量名称12345涂料组成硅溶胶[ω(SiO2)=30%]/kg12.112.1101010电熔刚玉/kg32～36熔融石英/kg17～18锆英粉/kg36～40高岭石类熟料/kg16～1714～15润湿剂/mL242416消泡剂/m

5、L161612涂料密度/(g/cm3)2.3～2.51.7～1.82.7～2.81.82～1.851.81～1.83涂料粘度/s33～3722～2632±119±113±1用途表面层表面层表面层过渡层背层2-9粉液比配方中耐火材料和粘结剂（硅溶胶）的重量比称之为粉液比。它直接影响涂料及型壳的性能。应加以严格控制。涂料粉液比高，所制型壳内表面致密，铸件表面质量好。涂料粉液比高，所制型壳强度高，铸件精度高。2-10粉液比高低，取决于硅溶胶的粘度和耐火粉料的粒度及粒度级配。图（十）2-11硅溶胶涂料的配制加料顺序：1）硅溶胶2）润湿剂3）耐火粉料4）消泡剂搅拌时间：面

6、层全部新料24h部分新料12h背层全部新料10h部分新料5h2-12涂料配制需长时间均匀搅拌，特别新配涂料，严格控制搅拌时间，到时方可测定涂料流杯度和涂片厚度。2-13涂料的质量控制流杯粘度：一定容积的涂料流尽的秒数。国内外常用的流杯是美国的Zahn流杯4#（#004）和5#（#005）号杯。容积为44ml，出口孔径分别为：4#（#004）ø4.27、5#（#005）ø5.28，大部分采用4#（#004）居多。2-14流杯粘度测定终点的确定2-15涂挂试片的测试涂料层厚度可用涂挂试片测定其重量。涂片重是采用40mm×40mm×2mm的不锈钢涂挂试片来测试，涂片重

7、越大，表明涂层越厚。流杯粘度与涂片重配合使用，可以更好的反映硅溶胶涂料性能。2-16硅溶胶制壳工艺清洗蜡模硅溶胶型壳采用干燥硬化的胶凝法，其过程如下上涂料撒砂干燥2-17模组清洗模组清洗的目的：去除熔模上的油污、灰尘、蜡屑。对模组轻度刻蚀，以增加涂挂性。现在用环保型水基清洗剂如ZF-301、YQA01代替有机清洗剂：三氯乙烷、乙醇、丁酮等。2-18面层涂挂面层涂挂是制壳工艺中的关键，只有面层涂挂均匀、完整、没有漏涂或涂料堆积才能获得内表面光洁、坚实的型壳内表面，并撒砂一定均匀，即使在全自制壳流水线中机械手只完成后2～5层，面层依然由人工控制手工涂挂。2-19手工

8、浸涂面层涂料一般流杯粘度