熔模铸造硬化工艺参数的探讨

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1、附：学术论文01熔模精密铸造硬化工艺参数的探讨潘玉洪内容摘要：硬化工艺参数直接影响到型壳的强度和质量，以及影响铸件的质量。通过大量的实验和生产验证表明：在正常生产过程中应该主要控制氯化铵的浓度、温度和硬化时间，其次控制氯化钠的含量。硬化机理应该是氯化铵和水玻璃两者水解反应后生成的H＋和OH-中和，生成电离度极小的H2O，使反应继续向右进行；继而，生成了越来越多起到粘结作用的硅胶。氯化钠只有在饱和状态才能析出沉淀。没有必要使用盐酸调整硬化液的PH值，也就没有必要控制盐酸残留量＜0.5％的问题。关键词：熔模铸造硬化工艺参数探讨一、

2、提出问题从熔模铸造的书籍和资料中，涉及到氯化铵硬化液的硬化工艺参数主要有：1、氯化铵硬化水玻璃型壳生成氢氧化铵，氢氧化铵分解为氨气和水。2、控制氯化铵的浓度、温度和硬化时间。3、控制氯化钠的含量，氯化钠的比重（d＝2.16）较大，常沉积在硬化槽底部，要经常清理出去。4、控制硬化液的PH＝5～6，可以用盐酸中和法或加热法使硬化液的PH＝5～6；硬化液中的过剩盐酸＜0.5％。5、为了保持硬化液的性能每年更换一次硬化液。……这些硬化工艺参数规定的是否合理呢？二、硬化机理对吗？（一）有关书籍描述只要提到氯化铵水溶液硬化水玻璃型壳的理论

3、基础，人们就很自然地想到：下面的化学反应方程式和结论：扫描图1：9反应的结果除了生成起粘结作用的硅胶以外，还生成氨气和氯化钠，氯化钠的比重（d＝2.16）较大，常沉淀在硬化槽的底部[1]、[2]、[3]。上面的化学反应方程式对吗？能用上面的方程式表述氯化铵硬化液硬化水玻璃型壳的机理吗？（二）实验验证为了验证上述硬化机理，做了如下的两个实验：实验一：【实验过程】把吊具上的20组水玻璃型壳缓慢地浸没在氯化铵硬化液中，硬化8分钟。在这期间仔细观察型壳周围的硬化液，即没有发现气体溢出，也没有嗅到刺鼻的氨气味。当提起型壳离开硬化液的液面

4、时，立即嗅到刺鼻的氨气味，并在型壳的凹角部位有时还可以看到逐渐长大、以至于破裂的气泡。【实验分析】水玻璃型壳从硬化液中提起离开液面时，型壳上残留的氯化铵硬化液继续与水玻璃型壳发生化学反应，生成的氨气散发在空气中，使人们可以嗅到刺鼻的氨气味，甚至气泡。当水玻璃型壳在硬化液中时，产生的氨气溶入硬化液中，生成了氢氧化铵。在一定的温度下，当氢氧化铵没有达到饱和浓度时，不能分解成氨气和水，就嗅不到氨气味，也看不到气泡上升。实验二：【实验过程】往水玻璃溶液（M＝3.3，d＝1.29）中直接加入氯化铵硬化液（浓度23.8g/100ml，T＝

5、20℃），加入的瞬间就能看到白色的硅胶析出，并散发出强烈的刺鼻的氨气味。这说明：当溶液中氢氧化铵的浓度已经达到饱和时，氨气就会直接挥发出去。【实验结果】氯化铵硬化液与水玻璃型壳发生化学反应生成氨气，使溶液中的氢氧化铵很快达到饱和状态，分解为氨气和水，氨气挥发使人们嗅到刺鼻的气味；此后氢氧化铵已经饱和，反应生成的氨气就直接挥发。【实验小结】从上述两个实验可以看出：氯化铵水溶液硬化水玻璃型壳时，首先生成氨气；氨气溶入硬化液中生成氢氧化铵。当硬化液中的氢氧化铵达到饱和浓度时，才能分解为氨气和水；而不是首先生成氢氧化铵，再分解为氨气和

6、水。（三）硬化机理氯化铵（NH4Cl）是强酸弱碱盐，水玻璃（Na2O.mSiO2）是强碱弱酸盐，两者水解后发生下列化学反应：9扫描图2：上述两个化学反应方程式水解后生成的H＋和OH-中和，生成电离度极小的H2O，使两个方程式向右进行，生成硅胶mSiO2.(n-1)H2O又促进了水解；进而又中和，周而复始地进行下去，就会生成越来越多起到粘结作用的硅胶mSiO2.(n-1)H2O。这就是氯化铵水溶液硬化水玻璃型壳的机理。三、氯化铵的浓度为了验证氯化铵的浓度与硬化层厚度的关系，做了如下的实验：【实验条件】硬化液的T＝22℃，PH＝6

7、.2，硬化时间h＝10分钟，农乳加入量为0.05％；面层涂料粘度为23秒（粘度计为：体积V＝100ml，孔径￠＝6mm；本次实验一律采用这种粘度计）；检测仪器和工具：25型酸度计、千分尺【实验过程与结果】用五组小塑料瓶盖（每组5只、每只体积V=7ml）装满面层涂料，依次放进氯化铵浓度不同的五种硬化液（体积V=500ml）中，硬化三分钟，取出后，用清水冲掉未硬化的涂料，剩下5片薄的硬化层,风干后用千分尺测量其厚度。每片至少测量三点取其平均数，再去掉一个最高值，去掉一个最低值；剩下三片的平均数确定为硬化层的厚度（以后测试硬化层均按

8、这个办法，不再叙述）。实验结果如表1和图1：表1：氯化铵浓度与硬化层厚度的关系编号12345NH4Cl浓度,g/100ml15.918.721.925.430.5硬化层厚度,mm0.760.820.840.951.04图1：氯化铵浓度与硬化层厚度的关系曲线【实验分析】通过上述