浅谈微铸造熔模材料分类

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1、浅谈微铸造熔模材料分类【摘要】熔模材料是熔模微铸造技术的关键，尤其是对于微小复朵零件的铸造，熔模材料的优劣是零件能否成功制备必要保证。本文介绍了目前熔模材料的分类，并详细介绍各种熔模材料的优点和缺点，并对微铸造用熔模材料的发展进行了展望。【关键词】微铸造；熔模材料；石膏熔模微铸造来源丁•传统的熔模铸造，而熔模铸造必不可少耍提到熔模材料，熔模材料的优劣直接影响到铸件质量，对于熔模微铸造这点尤为重要。传统的熔模材料主要分两种：磷酸盐基熔模材料和石膏基熔模材料。因为熔模材料对于铸件质量的影响相当大，为了制备出尺寸精度和表面粗

2、糙度俱佳的高质量铸件，无论是哪种铸型材料，均应有好的流动性和好的细节复制能力。并应有低的表面粗糙度和孔隙率[1],并在干燥和焙烧Z后，仍具有优异的力学性能和热稳定性，口在高温液态金属浇注时应不与熔化的金属反应。木文旨在对微铸造用熔模材料的应用加以综述。1.磷酸盐基熔模材料磷酸盐基熔模材料可应用于铸造温度在1200〜1500°C之间的金属，并且磷酸盐基熔模材料具有高的热阻和好的机械强度，所以现在磷酸盐基熔模材料广泛应用于多种合金的牙科铸造。在磷酸盐基熔模材料中一般添加氧化镁和磷酸氢氨作为粘结剂，二氧化硅作为添加材料，特定

3、情况下对于金基合金也加入石墨粉作为添加材料。粘结剂和添加物混合时，通常加入水性的硅溶胶增加强度。磷酸盐基熔模材料水化主要的反应［2］：NH4H2P04+Mg0+5H20fMgNH4P04•6H20在燃烧过程中，磷酸氨基转化为一水磷酸镁释放出水和氨，反应如下:MgNII4P04•6II20->MgNII4P04•II2()+5II2()>160°C2(MgNH4P04•H20)->Mg2P207+3H20+2NH3>250°C熔模材料在高于1000°C就会通过多余的氧化镁和磷酸粘结剂以及二氧化硅添加物反应分解，反应如下：

4、Mg2P207+Mg0-Mg3(P04)2>1000°C2Mg0+Si02-*Mg2Si04>1000oC由以上的反应可知，在1000°C以下，磷酸盐基熔模材料反应放出气体,气体的放出严重影响铸件的表面质量，对于牙科和首饰铸造可以通过后期打磨去除表面缺陷，但对于无法进行后期处理的微小零件就显得不适用。另一方面，磷酸盐基熔模材料的去除只能使用化学方法，这就把铸造合金限制在不容易被腐蚀的贵重金属及合金，而除此之外易腐蚀的多种工业铸造金属，磷酸盐基熔模材料则显得无能为力［3］。1.石膏基熔模材料石膏基熔模熔模材料主耍是石膏，

5、对不同合金材料的浇注，要加入不同的填料和添加剂，以改变石膏的整体性能，来满足铸造的需要。对于熔模微铸造，因为铸件整休尺寸小(〈1〜2nmi),结构非常精细，这就使得熔模材料的复制能丿J以及去除熔模材料的难易程度成为熔模微铸造首耍考虑的问题，而石膏基熔模材料恰好具有满足这些要求的潜力。在石膏(CaS04-H20)系统中[4],一般认为石膏相有五种形态，五种形态是：二水石膏、半水石膏、硬石膏III、硬石膏II、硬石膏I或七种变体，七种变体是：二水石膏(CaS04•2H20)、ci型半水石膏(a-CaS04•1/2H20)、

6、B型半水石膏(B-CaS04•1/2H20)、a型硬石膏III(a-CaS04III).B型硬石膏(P-CaS04lII)>硬石膏II(CaS04II).硬石膏I(CaS04I)o熔模材料所用的石膏首先要使半水石膏和水发牛水化反应，然后干燥、定型，最后应用于铸造生产。而上述半水石膏有两种变体，这两种变体石膏的生产工艺是不同的。如图1所示[4],Q型半水石膏是在高压蒸汽条件下生产的，而0型半水石膏是在干燥的空气条件下生产的。两种半水石膏在晶形上没有太大的差别，如图2所示[5],但两种半水石膏的特性差别很大，如表1所示⑹。

7、关于半水石膏的水化机理一般认为有两种：7]:即溶解析晶理论和胶体理论。溶解析晶理论认为，熟石膏加水拌合后，首先是半水石膏在水中的溶解，由于半水石膏的溶解度比二水石膏的溶解度大(在20°C时，前者为&85g/L,而后者为2.04g/L),当溶液达到半水石膏的饱和溶解度时，这时对于二水石膏的平衡溶解度来说已高度过饱和，所以在半水石膏的溶液中二水石膏会自发地析晶。由于二水石膏的析出，便破坏了半水石膏溶解的平衡，使半水石膏进一步溶解，以补偿溶液中山于二水右膏析晶所消耗的Ca+2和S04-2离子,如此不断地进行，直到半水石膏完全

8、溶解全部形成二水石膏为止；胶体理论认为，在半水石膏水化过程中，半水石膏首先与水生成某种吸附络合物（即形成某种水溶胶），水溶胶凝聚形成胶凝体，然后这些凝胶体再进一步转化为结晶态二水石膏。西安科技学院的牟国栋［8］研究了半水石膏水化过程的物相变化，给出了无胶凝机理存在的实验证据。Singh［5］综述了半个世纪以来研究者对于半水石膏水化