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        熔模精密鑄造中硅溶膠的應(yīng)用研究

        2014-08-15 00:51:32胡聚磊河北光德精密機(jī)械股份有限公司河北滄州060001
        化工管理 2014年24期
        關(guān)鍵詞:硅溶膠硅酸粘結(jié)劑

        胡聚磊(河北光德精密機(jī)械股份有限公司 河北滄州 060001)

        引言

        隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,在精密鑄造領(lǐng)域中,硅溶膠的相關(guān)研究已經(jīng)逐步展開(kāi),研究人員根據(jù)硅溶膠的相關(guān)特性來(lái)分析其做為粘結(jié)劑的效用,并且對(duì)不同性質(zhì)的硅溶膠進(jìn)行詳細(xì)的研究,進(jìn)而確定不同性質(zhì)的硅溶膠在熔模精密鑄造中的使用類型,進(jìn)而推動(dòng)熔模精密鑄造業(yè)的快速發(fā)展。硅溶膠在熔模精密鑄造中主要應(yīng)用在鑄件殼型制備的過(guò)程中,由于使用硅溶膠這種具有特殊性能的粘結(jié)劑,使得鑄件殼型的質(zhì)量得到了大幅提升,這也使得硅溶膠在熔模精密鑄造中得到了更為廣泛的應(yīng)用。

        一、硅溶膠的特性及其作為粘結(jié)劑的優(yōu)勢(shì)

        1.硅溶膠的相關(guān)特性

        硅溶膠是一種外觀為乳白色的半透明膠體溶液,大多數(shù)情況下呈穩(wěn)定的堿性,少數(shù)情況下呈現(xiàn)酸性。硅溶膠具有較低的粘度,分散性能好,能夠充分的進(jìn)入到需要填充的固體物質(zhì)中,并且可以保障固體物質(zhì)的表面平滑。在硅溶膠粒子的表面上有硅醇羥基和吸附水,這樣能夠有效的提高硅溶膠的潤(rùn)濕性。此外,硅溶膠還具有良好的粘結(jié)性和反應(yīng)性,在使用硅溶膠后進(jìn)行干燥和燒結(jié)能夠形成一層堅(jiān)固的膜,并且這種膜一旦成型就不會(huì)再次溶解在水和其他物質(zhì)中。硅溶膠通過(guò)與有機(jī)樹(shù)脂的均質(zhì)混合后,可以有效的改善混合物質(zhì)的機(jī)械、化學(xué)性能。與此同時(shí),硅溶膠還具有良好的穩(wěn)定性,一旦凝固就不會(huì)在溶解在水中和出現(xiàn)變質(zhì)的現(xiàn)象。

        2.硅溶膠作為粘結(jié)劑的優(yōu)勢(shì)

        硅溶膠作為粘結(jié)劑廣泛的應(yīng)用于熔模精密鑄造中,取代了制備工藝繁雜、污染嚴(yán)重和成本高昂的水玻璃和硅酸乙酯水溶液。這種粘結(jié)劑在熔模精密鑄造中得以廣泛應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)主要在于:硅溶膠的配制工藝比較簡(jiǎn)便,沒(méi)有復(fù)雜工序。它的涂料只需要調(diào)整成分后就可以使用,使其貯存起來(lái)比較方便。在進(jìn)行浸涂工藝的時(shí)候,很容易操作。此外,與硅酸乙酯水解液的干燥方法不同,主要采用的是能夠控制濕度的熱風(fēng)進(jìn)行干燥。使用硅溶膠后的鑄件殼型的強(qiáng)度比較高,這樣使用的過(guò)程中安全性自然會(huì)比較好。與此同時(shí),制備硅溶膠的成本比傳統(tǒng)的粘結(jié)劑要低很多,這樣可以為企業(yè)節(jié)省成本和獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

        二、硅溶膠的制備方法及其分類

        1.硅溶膠的制備方法

        硅溶膠的制備方法比較多,主要有單質(zhì)硅一步溶解法、離子交換法、膠溶法、電解電滲析法和直接酸中和法。以下主要介紹單質(zhì)硅一步溶解法、直接酸中和法和膠溶法。

        (1)直接酸中和法

        采用直接酸中和法制備硅溶膠時(shí),利用離子交換法去除原材料中的鈉離子,這樣將得到含鈉離子少的稀溶膠,然后將稀溶膠加熱后停置一段時(shí)間。之后進(jìn)行酸化反應(yīng),將稀水玻璃原料和稀硫酸加入到稀溶膠中,在加入的過(guò)程中需要控制好鈉離子的濃度和混合溶液的溫度、PH和加入的時(shí)間,然后控制好相關(guān)的因素就能夠得到硅溶膠成品。

        (2)單質(zhì)硅一步溶解法

        單質(zhì)硅一步溶解法主要是利用硅粉在堿性物質(zhì)的催化作用下和水反應(yīng)后,生成水合硅酸。生成的水合硅酸將會(huì)在水介質(zhì)中聚合。由單體自行脫水后逐步變成二元體和多元體,進(jìn)而成為水合硅酸的水溶液。這種制備方法的優(yōu)勢(shì)在于制備的硅溶膠中的雜質(zhì)含量很少,并且膠粒結(jié)構(gòu)致密、穩(wěn)定性好。得到膠粒后在氮?dú)獾谋Wo(hù)下進(jìn)行最終的干燥,這樣硅溶膠就制備完成了。

        (3)膠溶法

        膠溶法制備硅溶膠的過(guò)程中,首先利用酸液中和水玻璃溶液后,形成凝膠。然后將所得的凝膠過(guò)濾和水洗,完成上述步驟后,向凝膠中加入稀堿溶液,控制好加壓的壓力和加熱的溫度,等待一定的時(shí)間后就能夠得到硅溶膠成品。

        2.硅溶膠的分類

        硅溶膠主要有堿性硅溶膠、酸性硅溶膠和中性硅溶膠。每一種硅溶膠都有各自的特性,在使用的過(guò)程中需要根據(jù)具體的要求選擇合適的硅溶膠,這樣才能體現(xiàn)出硅溶膠作為粘結(jié)劑的優(yōu)勢(shì)和提高精密鑄件的質(zhì)量。

        三、熔模精密鑄造中硅溶膠的應(yīng)用

        硅溶膠作為粘結(jié)劑在熔模精密鑄造中得到了廣泛的應(yīng)用。將硅溶膠應(yīng)用到熔模精密鑄造中,不僅提高鑄件的質(zhì)量,也降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。下面將論述硅溶膠在硅溶膠殼型制備中的應(yīng)用。

        在制備硅溶膠殼型的過(guò)程中,需要嚴(yán)格的控制好相關(guān)的條件因素,這樣才能夠保證成品的質(zhì)量。在殼型干燥的過(guò)程中,殼型中的水分將會(huì)從殼型的內(nèi)部傳遞到殼型涂層表面,這樣將會(huì)影響到殼型的表面質(zhì)量,由于在殼型表面涂有硅溶膠,硅溶膠在一定溫度下就會(huì)凝固,并且一旦凝固后就不會(huì)再次溶解在其他物質(zhì)中。因此,雖然殼型內(nèi)部的水分會(huì)傳遞到殼型的表面,但不會(huì)影響到殼型表面的質(zhì)量。此外,在干燥的過(guò)程中,水分在蒸發(fā)的過(guò)程中會(huì)吸收大量的熱量,這樣會(huì)是使蠟摸的溫度下降,進(jìn)而出現(xiàn)尺寸縮小的現(xiàn)象,致使殼型表面出現(xiàn)缺陷,所以要加快干燥的過(guò)程,這樣才能夠保證殼型的質(zhì)量。

        在熔模精密鑄造中,硅溶膠殼型的制備是極為重要的。而在硅溶膠殼型制備中,干燥溫度的控制是很重要的,不同殼型的制備工藝是不同的,這樣在干燥時(shí)也需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的干燥溫度,進(jìn)而保障硅溶膠殼型的質(zhì)量。

        結(jié)束語(yǔ)

        雖然硅溶膠在熔模精密鑄造中得到了廣泛的應(yīng)用,但是它還是存在著一些缺陷。主要是涂料的流動(dòng)性很差,這樣容易產(chǎn)生氣泡,影響鑄件的質(zhì)量。因此,需要根據(jù)這些問(wèn)題,找到合適的解決方案,才能夠進(jìn)一步推動(dòng)熔模精密鑄造業(yè)的快速發(fā)展。

        [1]肖克;硅溶膠在熔模精密鑄造中的應(yīng)用[J];鑄造技術(shù),2001年06期23-24.

        [2]安錦輝;硅溶膠在精密鑄造中的應(yīng)用[J];河北化工,2009年12期35-36.

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