硅溶胶型壳常见缺陷及防止措施

硅溶胶的胶团结构和干燥胶凝过程)))对硅溶胶型壳的几点认识之一中国科学技术大学 许云祥X蓬莱金创精铸阀业有限公司 鲁 蕊 李 磊摘 要 介绍了硅溶胶的胶团结构,胶团由胶核、吸附层和扩散层组成。

硅溶胶中的水分由自由水、吸附水和结构水3部分组成。

计算了硅溶胶开始胶凝的失水率和胶凝区范围。

关键词:硅溶胶 胶凝 失水 胶团结构中图分类号:TG249.5 文献标识码:A 文章编号:1001-2249(2004)02-0052-031 硅溶胶的胶团结构硅溶胶是一种乳白色的透明胶体溶液,胶体颗粒近似于球状。

目前国内熔模铸造使用的是碱性硅溶胶,其SiO 2的质量分数为30%左右,胶粒直径为7~20nm 。

图1所示为硅溶胶的胶团结构。

胶核的基本成分为SiO 2,其内部结构为Si-O-Si 键相联结的立体网状结构,在胶核和水接触的界面上形成了Si-OH 硅醇键,由于此硅醇键为极性分子键,因此使得胶核表面呈现了负热力学电位<。

图1 硅溶胶的胶团结构硅溶胶中的水能按式(1)进行解离,形成H 3O +和OH -的离子,氢离子在水中永远是以水化形态H 3O +存在的[1],但是H 2O 的电离度极小。

H 2O +H 2O =H 3O ++OH -(1)另外未解离的水分子中的O -H 键不是直线对称分布,而是有角度的,其键角为105b ,因此水分子是极性分子,有偶极存在。

在胶核的负电位作用下,胶核将吸附水化氢离子H 3O +,同时也将吸附极性水分子并使其取向,形成吸附层。

而取向的极性水分子正是水化氢离子H 3O +的载体,其量远远大于水化氢离子数,在正常熔模铸造使用的硅溶胶中,是水化氢离子数的几亿倍到几十亿倍。

吸附层与胶核结合紧密,当胶核运动时,吸附层能相随一起运动,因此将带有吸附层的胶核统称为胶粒,此时的胶粒带有负的动电电位F 。

由于胶粒动电电位的存在,水中的H 3O +也将受其电场的静电作用,但由于热运动而使H 3O +离子扩散分布,形成扩散层。

一、对硅溶胶水玻璃复合工艺的介绍硅溶胶水玻璃复合工艺是一种常见的玻璃加工工艺，通过将硅溶胶涂覆在玻璃表面后再进行固化处理，形成一层具有耐磨、防水、耐腐蚀等特性的材料。

这种工艺广泛应用于建筑、玻璃工艺制品、家居用品等领域。

二、硅溶胶水玻璃复合工艺易出现的问题1. 硅溶胶选择不当：硅溶胶的选择直接影响着复合后的玻璃表面性能，如果选择不当，可能导致复合膜的附着力不足、耐磨性差等问题。

2. 复合厚度不均匀：在复合过程中，如果涂覆的硅溶胶层厚度不均匀，可能导致玻璃表面出现凹凸不平的情况，降低美观度和使用寿命。

3. 固化温度不足：硅溶胶水玻璃复合后需要进行固化处理，如果固化温度不足，可能导致复合膜的硬度不足，影响其耐磨、耐腐蚀性能。

4. 固化时间不足：固化时间不足会导致硅溶胶水玻璃复合层未完全固化，使得其性能不稳定，容易出现开裂、剥离等问题。

5. 操作流程不规范：在硅溶胶水玻璃复合工艺中，如果操作人员在操作过程中存在疏忽大意、操作流程不规范等问题，可能导致复合效果不理想。

三、解决硅溶胶水玻璃复合工艺易出现的问题的建议1. 选择合适的硅溶胶：在进行硅溶胶水玻璃复合工艺时，应根据玻璃的具体用途和要求选择合适的硅溶胶，保证复合后的性能满足需求。

2. 控制涂覆厚度：在复合过程中，要严格控制涂覆厚度，确保复合膜的厚度均匀，避免出现凹凸不平的情况。

3. 严格控制固化条件：在固化过程中，要严格控制固化温度和固化时间，确保复合膜能够充分固化，保证其性能稳定。

4. 规范操作流程：在进行硅溶胶水玻璃复合工艺时，要制定规范的操作流程，严格按照操作规程进行操作，避免出现疏忽大意导致的问题。

四、结语硅溶胶水玻璃复合工艺是一种常见的玻璃加工工艺，在实际应用中容易出现一些问题。

通过选择合适的硅溶胶、严格控制涂覆厚度、固化条件和规范操作流程，可以有效解决这些问题，保证复合后的玻璃具有良好的性能和稳定的质量。

在进行硅溶胶水玻璃复合工艺时，除了上述提到的问题和解决建议外，还有一些其他容易出现的问题需要引起注意。

熔模铸造型壳六大缺陷分析入木三分水玻璃型壳常见的缺陷有裂纹、变形、鼓胀，蚁孔、蠕孔及气孔等，现分析如下。

一、型壳裂纹型壳裂纹有两种情况，一是浇口杯产生裂纹，如图1所示；二是型壳表面产生裂纹，如图2所示。

图1 浇口杯裂纹图2 型壳表面裂纹浇口杯裂纹特征：型壳的浇口杯有裂纹，严重时浇口杯开裂。

型壳表面裂纹：在型壳的表面上有弯曲的、深浅不等的裂纹。

1．产生原因（1）涂料中水玻璃的模数、密度过高或过低；涂料中的粉液比过低；或硬化剂的浓度、温度和硬化时间不当，硬化不充分；或型壳在硬化前的自然风干时间不够，不利于硬化剂的继续渗透硬化，影响了硅凝胶的连续性和致密性；或型壳的层数不够等原因，导致型壳的强度低，出现了裂纹。

（2）涂料层涂挂的不均匀，或撒砂层厚薄不均；尤其是浸涂料后没有撒上砂的部位，硅凝胶在收缩时受力不均匀，导致型壳产生裂纹。

（3）脱蜡液的温度低，脱蜡时间太长。

由于蜡料的热膨胀系数大于型壳的热膨胀系数，脱蜡缓慢将导致型壳在脱蜡的过程中受到各种应力的作用；如果超过此时型壳的强度极限，就会产生裂纹，甚至开裂。

（4）焙烧时，型壳入炉温度高，升温过快，或高温出炉急冷；或型壳多次焙烧，产生微裂纹，甚至裂纹，降低了强度；或型壳的高温强度低，使型壳在焙烧时产生裂纹。

（5）清理浇口杯时，机械损伤浇口杯。

2．防止措施（1）采用下列措施，型壳的高温强度就高。

①水玻璃的模数M=3.0～3.4，密度ρ=1.30～1.33 g/cm3配制的加固层涂料。

②采用合理的涂料配制工艺，并执行涂料的“配比-温度-粘度”曲线。

③采用合理的硬化工艺，控制硬化剂的“浓度-温度-硬化时间”；或选用氯化铝代替氯化铵硬化型壳。

④合理的制壳工艺，如涂料粘度与撒砂粒度的合理配合，硬化工艺参数要确保型壳充分硬化。

⑤采取措施增加型壳强度，如常用的增加型壳层数，或采用复合型壳等；必要时大件型壳可用铁丝加固等。

（2）蜡模浸入检验合格的涂料中，上下移动和不断地转动，提起后滴去多余的涂料，使涂料均匀地覆盖在模组的表面上；不能出现涂料的局部堆积或缺少涂料（漏涂）；并及时、均匀撒砂。

对熔模铸造硅溶胶型壳清理问题的探讨申鹏帅发布时间：2023-06-15T01:59:17.468Z 来源：《中国电业与能源》2023年7期作者：申鹏帅[导读] 本文就熔模铸造硅溶胶型壳清理进行探究，最先阐述了熔模铸造硅溶胶型壳的常见清理方法，之后对影响熔模铸造硅溶胶型壳的清理因素进行分析，对制备过程与焙烧过程中的工艺进行分析，进一步降低清理难度，提高清理效率，实现良好的型壳清理。

上海万泽精密铸造有限公司 201400摘要：本文就熔模铸造硅溶胶型壳清理进行探究，最先阐述了熔模铸造硅溶胶型壳的常见清理方法，之后对影响熔模铸造硅溶胶型壳的清理因素进行分析，对制备过程与焙烧过程中的工艺进行分析，进一步降低清理难度，提高清理效率，实现良好的型壳清理。

关键词：熔模铸造；硅溶胶型壳；型壳焙烧引言铸造型壳是熔模铸造的关键部件，其性能好坏直接影响到铸件质量。

由于硅溶胶型壳的高强度、低密度、耐热性、耐腐蚀性和高耐磨性等优点，在熔模铸造中得到广泛应用。

但是，硅溶胶型壳在使用过程中，会产生一些缺陷，如型壳表面的积粉、粘砂、气孔等。

如果处理不当，会导致铸件质量下降。

因此，如何有效地清除型壳上的积粉和粘砂是非常重要的。

1.型壳清理的方法为了解决硅溶胶型壳清理的问题，人们进行了大量的研究，但目前还没有比较有效的方法。

目前，最常用的型壳清理方法有湿法、干法、化学法和机械法四种。

（1）湿法是用水、化学试剂或机械力去除型壳上的积粉和粘砂。

湿法清理型壳的主要特点是：（1）用水或化学试剂清除型壳上的积粉和粘砂很方便，一般用水就能达到目的。

（2）可以不留型壳上的残余涂料，因为在清理后型壳表面基本没有残留涂料。

（3）对于大直径的型壳，湿法清理成本很低。

干法清理型壳的主要特点是：（1）型壳上残留有大量的粉尘颗粒，有时会产生积粉和粘砂。

（2）清理后型壳表面很干净，不会留下残余涂料。

（3）由于型壳表面无残留涂料，因此型壳在使用过程中不易产生裂纹或裂纹倾向。

涂料制壳工序存在的几个常见的不足硅溶胶模壳的缺点就是干燥时间长，而且越到后面越难干燥。

因此，干燥是硅溶胶涂料制壳的一道重要工序。

硅溶胶模壳通过干燥获取湿强度。

但是，在实际生产中，制壳现场经常存在一下一些不当之处，影响制壳干燥。

1.模壳摆放稠密，导致模壳干燥时间变长或者干燥不良。

在模壳干燥中，湿度是影响模壳干燥的第一大要素。

正是因为模壳内部涂料的湿度与外部环境有湿度差，才能保证模壳中水分蒸发。

模壳稠密堆积，局部湿度大，影响模壳内部水分蒸发速度。

对有些深腔，窄槽，不通孔类产品，可能还会造成同样干燥时间但干燥不良的情况。

2.有干燥线，但形同摆设。

顾名思义，模壳干燥线是用来干燥模壳的。

但是在有些企业中，由于工作习惯以及产品结构方面的原因，存在干燥线上悬挂的产品很少，而且结构相对简单，易干燥。

而真正需要上干燥线难干燥的产品，却放在架子上。

这是非常不合理的。

3.风扇数量不足或者有风扇不充分利用。

在涂料制壳背层模壳干燥时，风速是一个干燥的重要因素，而且要求立体风。

何谓立体风，就是四面八方都有风，促进模壳中的水分蒸发。

在生产现场经常存在风扇不开或者只开部分，这些都是造成模壳干燥不良的隐患。

另外，风扇分布也是制壳工序需注意的一个重要内容。

4.模组吊钩盖板不能正确使用。

模组使用吊钩盖板有两个作用。

一是便于悬挂，二是减少蜡污染。

但在现场经常存在两种情况：一是盖板是变形的，不能彻底盖住模组浇口杯的顶部；而是在沾浆时浆料进入模头的内部，既难清理而且污染蜡，给后面的蜡处理带来很大的麻烦。

5.涂料制壳现场是个环绕立体风的地方。

水分蒸发比较快。

但是好多单位设计时将浆桶（操作现场）与干燥室放在一起，而且经常不盖浆桶，很容易导致硅溶胶水分失去产生胶凝，进而变质，而且存在不补加水分（蒸发）。

6.涂料制壳现场经常是粉尘比较大，对干燥线以及浆桶、空调等设备性能发挥产生很大的副作用，必须及时对现场设备除尘，加油等。

如果做不到这点，可能会对设备的正常使用产生影响。

硅溶胶型壳之我见硅溶胶型壳尽管大部分人都知道是怎么回事。

但是，仔细一深究，好像又不知道是怎么回事。

利用今天这个机会，结合一些朋友的提问，我想把我对硅溶胶型壳的一些认识跟大家聊聊。

当然，再次声明，这些认识仅仅是个人观点，仅供参考。

第一点，硅溶胶型壳为层与层之间镶嵌并通过硅溶胶涂料来粘结构成的。

这个镶嵌就是砂与砂之间镶嵌，在砂与砂之间是硅溶胶涂料。

硅溶胶涂料就像一种胶，把两个毛面连接起来。

现在的年轻人可能很少补鞋，但是补轮胎肯定是见过。

修车师傅先是用锉把轮胎漏气处锉毛，然后再把补丁贴上去。

实际上锉毛的道理跟硅溶胶型壳两层之间的毛面由于，就是为了结合更好。

那么，为什么会有面层、过渡层以及背层砂之分？实际上就是粒度接近的毛面会镶嵌的比较好，也就是结合紧密。

你比如，面层100目的砂子与过渡层30~60目的砂子比较接近，（当然还有更接近的）过渡层30~60目的砂子跟背层16~30目的砂子比较接近，同规格的砂子镶嵌更是最佳组合。

不知道大家注意到没有，砂子一般要求不能有粉尘，或者说粉尘量要少于多少。

这是为什么呢？实际上就是在有粉的情况下层与层之间结合不好，那么型壳的强度自然会大打折扣，甚至出现分层现象。

另外，浮砂也是这个道理。

浮砂就等于在层与层之间形成一个滑移带，因此，制壳时浮砂是必须要清理掉的。

第二点，型壳各层的作用。

面层自不必说，它起到的作用主要是形成铸件的表面，抗击熔融金属的侵蚀。

因此，面层耐火材料首先要化学稳定好，耐火度高，纯度高，另外，砂子粒度要小，比如一般所用都是100目的，砂粉也要相对细点300目，为的就是让铸件表面粗糙度好。

过渡层它主要是起连接作用，承上启下。

因此，它的砂子粒度要在面砂与背砂之间。

型壳的强度主要靠背层来实现。

我们经常会讲这一句，面层是负责铸件表面质量，而背层是负责尺寸精度的。

这句话可以说是型壳各层作用的一个概括。

第三点，型壳的预湿。

实际上预湿的作用就是加强层与层之间连接的紧密性。