优选制壳用耐火材料及粘结剂型壳介绍
铸造工程-特种铸造
7.1 特种铸造的特点 7.2 熔模精密铸造 7.3 消失模铸造 7.4 金属型铸造 7.5 压力铸造 7.6 低压铸造 7.7 其他特种铸造方法
第7章 特种铸造
除了砂型铸造以外的所有铸造方法统称为特种铸造(Speci al Casting Process)方法。常用的特种铸造方法有熔模精 密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模 铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、 真空吸铸、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、半固态 铸造、壳型铸造、石墨型铸造、电渣熔铸等。特种铸 造方法已得到日益广泛的应用，其中有些方法，如近 终成形铸造（Net Shape Casting），近年来发展的速度 极快。
高岭石在加热过程中有一系列物理化学变化：脱水、分 解、化合、重结晶、晶体长大等过程，最后生成莫来 石相。这一系列物理化学反应使高岭石体积发生收缩 ，一般在2%~8%之间波动。因为高岭石生料所制型壳 在焙烧和浇注过程中会发生以上物理和化学反应，使 型壳体积不断发生变化，造成型壳开裂，强度大幅度 下降，无法生产出高精度的铸件来，因此，一般不使 用它作为型壳。
4）锆砂
锆砂又称硅酸锆，是天然存在的矿物材料，其分子式为Z rO2·SiO2或ZrSiO4。主要是酸性火成岩风化后，其母岩 中锆英石随石英、铝矾土、独居石、钛铁矿、金红石 、石榴石等冲至河床或海岸上形成的沉积矿床。由于 锆砂是一种未经深度加工的天然矿产材料，所以其化 学成分和纯度首先取决于矿源和选矿处理。
（3）高岭石类熟料
高岭石类熟料是将高岭石生料经高温煅烧，完成上述物 理化学反应，再经破碎而成的。其主要相组织为莫来 石和玻璃相或有少量的方石英。相组织与原材料中的A l2O3含量、锻烧工艺等有关。
高岭石熟料是一种性能良好、适用于熔模铸造型壳背层 的耐火材料，在国内外应用广泛。高岭石熟料耐火度 不小于1750℃，呈弱酸性，密度2.4~2.6g/cm3，热膨胀 系数5×10-6℃-1。
型壳
• 三、胶体结构
• 5
• 胶凝过程是胶粒合并的过程 胶粒合并： 动力——分子运动、颗粒碰撞合并 —— 阻力——胶粒都带负电，同电相斥
• 四、影响胶凝的因素 • 1.电介质
• 2.PH值 • 3.浓度 • 4.温度
• 制壳过程可利用上列四个影响胶凝的因素 来加速胶凝制壳过程进行。
§3 硅溶胶及其型壳
• 过渡层用耐火材料： • 要求高时——面层耐火材料 • 要求不高时——背层耐火材料
• 3.配方
粘度
32±1
19±1
13±1
• 4.配制
• 加料顺序（混均匀） 搅拌 • 硅溶胶——润湿剂——慢慢加入耐火材 料——加入消泡剂 • 混制时间： • 面层 全部新料 24h • 部分新料 12h • 背层 全部新料10h • 部分新料5h
五、刚玉 1.熔点：2030-2050 ℃ 2.中性 3.热膨胀系数较小8.5 ×10-6/ ℃ 是一种优质的耐火材料 应用：高精度的高合金钢、镁合金的面层
• 六、高岭土 • 1.高岭土生料Al2O3·2SiO2·2H2O （1）耐火度1700-1790℃ （2）弱酸性 （3）较大的热膨胀系数，有相变和化 学反应
• • • • • •
热物理性质 （1）比热－型壳材料本身的物理性质。 （2）导热性 （3）蓄热特性 （4）热膨胀性 型壳的热膨胀性主要取决于耐火材料的化 学－矿物组成。
§1耐火材料
• 耐火粉、砂是组成型壳的主体，重量占型 壳重的90%以上。 • 型壳面层直接与金属液接触，直接影响型 壳的表面质量。 • 型壳背层不与金属液接触，它影响型壳强 度、铸件尺寸精度。
• 5.涂料性能控制（剪切）
流杯粘度
• • • •
涂料种类 流杯粘度 面层涂料 32±1s 过渡层涂料 19±1s 背层涂料 13±1s
熔模铸造型壳制备与质量实验报告
熔模铸造型壳制备与质量实验报告熔模铸造在现代工业中被广泛使用，其应用范围主要包括航空航天、汽车制造、机械工程等领域。
而熔模铸造的成功与否，很大程度上取决于熔模铸造型壳的制备质量。
因此，在本次实验中，我们旨在探究熔模铸造型壳的制备方法及其对质量的影响。
实验材料：1. 熔模铸造型壳材料：蜡模、上肥、下肥、浸料、耐火材料、熔模铸造粘结剂。
2. 实验设备：熔模铸造炉、温度计、压力计、电子天平、烘箱等。
实验方法：1. 对熔模铸造原材料进行筛分、称量。
2. 将熔模铸造型壳原材料与粘结剂按比例混合，得到熔模铸造型壳混合物。
3. 将熔模铸造型壳混合物倒入蜡模中，将其加热溶解，使熔模铸造型壳混合物填充整个蜡模，形成熔模铸造型壳。
4. 将熔模铸造型壳置于烘箱中烘干，使其充分干燥。
5. 在熔模铸造型壳内注入熔融金属，待金属凝固冷却后取出熔模铸造件。
实验结果：通过本次实验，我们发现熔模铸造型壳的制备质量与制备方法密切相关。
在制备过程中，我们发现以下几个因素对熔模铸造型壳制备质量有影响：1. 熔模铸造型壳原材料的筛分质量。
如果原材料筛分不均匀，会导致型壳密度不均、孔洞多等现象，影响型壳质量。
2. 熔模铸造型壳混合物的比例。
若比例不当，会使型壳密度过高或过低，导致破损或形成空腔。
3. 烘干时间不足。
若炉膛温度不够高或烘干时间不足，会导致型壳未完全干燥，从而影响铸件的表面质量。
实验结论：综合以上实验结果，我们认为，为确保熔模铸造型壳制备质量，应采取以下措施：1. 在原材料筛分和混合比例方面加强管理，确保原材料质量和比例准确。
2. 控制熔模铸造型壳的干燥时间和温度，确保型壳干燥彻底。
3. 对于特殊的熔模铸造件，应根据实际情况进行调整和优化，以达到最佳的型壳制备质量。
通过本次实验，我们深入了解熔模铸造型壳制备方法和其对产品质量的影响，对于提高熔模铸造的成品率和质量具有指导意义。
耐火材料产品范文
耐火材料产品范文耐火材料是一种具有很高耐火性能的材料，能够在高温环境下保持稳定的物理和化学性能。
它们广泛应用于冶金、化工、建筑等行业中的高温设备和装备，起到保护和隔离热能的作用。
常见的耐火材料产品包括耐火砖、耐火石、耐火胶泥、耐火板、耐火刚胶、耐火涂料等。
下面对其中几种常见的耐火材料产品进行详细介绍。
1. 耐火砖（Firebrick）：耐火砖是一种由高岭土、石英砂和矾土等原料经过烧制而成的砖块，具有优良的耐高温、耐腐蚀性能。
根据不同的用途和要求，耐火砖可以分为多种不同种类，如高铝耐火砖、硅酸铝耐火砖等。
2. 耐火石（Firestone）：耐火石是指一类用于高温环境下的隔热和耐火材料，通常由石英和其他特殊氧化物组成。
耐火石具有高温下的稳定性和耐火性能，广泛应用于火炉、熔炉等高温设备的内衬。
3. 耐火胶泥（Refractory Mortar）：耐火胶泥是一种耐火材料的粘接剂，用于耐火材料之间的连接和修补。
它由耐火性能较好的胶凝材料、骨料和适量的添加剂组成，能够在高温环境下保持稳定的粘接性能。
4. 耐火板（Refractory Board）：耐火板是一种由高温材料制成的板材，具有较好的耐火性能和隔热性能。
它通常由陶瓷纤维、石墨、石棉等材料经过成型和烧结而成，广泛应用于高温设备的衬垫、隔离等。
5. 耐火刚胶（Refractory Rigidizer）：耐火刚胶是一种用于耐火材料的固化剂，能够使其形成硬质的陶瓷结构。
它由特殊的化学成分组成，可以提高耐火材料的耐热性能和抗腐蚀性能。
6. 耐火涂料（Refractory Coating）：耐火涂料是一种具有防火和隔热功能的涂料，能够在高温环境下形成一层保护膜。
它通常由高温无机材料和适量的有机胶粘剂等组成，涂在金属表面上能够防止其受热熔化或燃烧。
以上所述只是耐火材料产品中的一部分，还有其他种类和形式的耐火材料产品。
随着科技的进步和应用需求的改变，耐火材料产品也在不断发展和创新。
型壳制备工艺.
2. 工序
铜合金铸件铸造技术 精品资源共享课程
水玻璃中SiO2很少一部分以溶胶状态 存在，大部分以化合物状态存在，为了使
化合物状态的起粘结作用，就必须通过化 学反应使化合物中的SiO2单独以溶胶状态 析出起粘结作用。 因此水玻璃型壳制壳工
序要比硅溶胶复杂。
上涂料
撒砂
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4.表面活性剂
A.表面活性 剂的作用
B.加入方法
铜合金铸件铸造技术课程组
C.常用活 性剂
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5.质量控制
A.涂料粘度
定义 粘度是指涂料流动时 悬浮液内部质点之间的内摩 擦。年度不但决定了流动性， 也决定了涂料层的厚度和涂 覆的均匀度，所以粘度是涂 料质量的主要指标。
Be’)
熔模铸造用 水玻璃： M≥3.0
3）水玻璃的指标
铜合金铸件铸造技术 精品资源共享课程
A.模数、比重 与粘度关系
B.模数和比重 的选择
by Guild Design Inc.
模数相同：比重越高，粘度越大； 比重相同：模数越高，粘度越大。
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当M=3.0～3.4：加水调 整比重
当M＜3.0：除了调整比 重，还需提高模数 当M＞3.6：降低模数
提高模数： 提高SiO2 含含量量。或降低Na2O 降低模数：增加Na2O含量。 加入以10～30%水溶液形 式加入工业氢氧化钠，并
充分搅拌。
Na2O mSiO2 nH2O + 2NH4Cl mSiO2 (n -1)H2O + 2NaCl + 2NH3 +2H2O
熔融石英的性能特点和使用
熔融石英的性能特点和使用一、熔融石英的性能特点和使用熔融石英材料在精铸型壳的使用上国外发达国家如美国的使用量和日本的使用量不断地逐年增加，特别是在硅溶胶型壳的面层方面有了很有经验的效果，在同锆英材料的使用和价格比上有了较大突破，是目前较为理想的工程应用材料。
熔融石英是用天然高纯度二氧化硅经电炉在高于1760 C以上温度熔融，随后快速冷却而制得的。
此过程将晶型SiO2转变为非晶型的玻璃熔体。
熔融石英熔化温度约1713 C,导热系数低，热膨胀系数几乎是所有耐火材料中最小的，因而它具有极高的热震稳定性。
所以，在焙烧和浇注过程中熔融石英型壳很少因温度剧变而破裂，是理想的熔模铸造制型的耐火材料，可作为面层或背层涂料用的耐火材料，以及撒砂材料。
熔融石英会部分或全面提高型壳性能。
熔融石英热膨胀系数小，有利于防止型壳在脱蜡和焙烧过程中开裂、变形，利于确保铸件尺寸稳定。
熔融石英纯净度高，所配涂料稳定性好；型壳高温抗蠕变能力提高。
熔融石英温度较低时的导热性较差，热容量小，仅为锆砂的一半，大多数金属液对它的润湿性较差，使得金属凝固层与型壳内表面间易产生间隙，热导率进一步减小，有利于壁薄铸件充型。
在高温下熔融石英的透明度高，能通过辐射传热，使其导热能力超过硅酸铝类壳。
而使铸件冷却较快，更易获得健全铸件。
铸件冷却时方石英又从高温型转变为低温型，同时体积产生骤变，使型壳出现无数裂纹，强度剧降，有利于脱壳进行。
熔融石英为酸性，能采用碱煮、碱爆等化学清砂方法去除型壳。
熔模铸造用熔融石英，其中SiO2所占的质量分数应为99.5%，配涂料用的粉料最好是270目或320目细粉占50%（质量分数），200目和120目粉各占25% （质量分数）。
①为0 C〜1200 C间的膨胀系数平均值。
②400 C的热导率。
③1200 C热导率。
熔融石英及制品有三大特点：在所有耐火材料中，线膨胀系数最小（在1000 C的热胀率0.05 ）;热导率最低，在1000 C热导率0.836W/ （m • K）（0.02cal/cm • s ・C）；抗热震性最好（在1200 °C〜水冷的抗震性）,10次都不产生裂纹。
熔模铸造用制壳耐火材料介绍
第一章、制壳耐火材料一、概述熔模铸造型壳是由粘接剂、耐火材料及附加物组成的。
其中耐火材料占总比重的90%以上，对型壳性能影响很大。
制壳耐火材料应使型壳有足够的常温强度和高温强度，在高温下不发生变形；有良好的透气性、热震稳定性、热化学稳定性、脱壳性等性能。
为此，制壳用耐火材料必须有足够的耐火度、热化学稳定性、小而均匀的热膨胀系数、合适的粒度，并要有利于涂料性能的稳定。
此外，作为制壳材料还应对人体健康无害、货源充足和质量稳定。
用于熔模铸造的耐火材料种类很多，按用途大致可分为：型壳面层用耐火材料、型壳加固层用耐火材料、陶瓷型芯用耐火材料及炉衬用耐火材料等四种类型。
用于型壳加固层材料的有：莫来石、铝矾土及其他铝硅系耐火材料（如耐火粘土、匣钵砂、煤矸石等）；以及（英国）莫洛卡特（Molochite）等耐火熟料。
近年来还应用氧化钙等作为制壳用耐火材料。
在一定的温度范围内，有些耐火材料的热膨胀比较均匀（如刚玉、氧化镁）而另有些耐火材料的热膨胀则不均匀（如石英）。
耐火材料在高温下应具有良好的热化学稳定性，以保证铸件表面质量。
常用耐火材料的物理、化学性能见下表所示：另外，制壳用耐火材料还应具有合理的粒度组成，它直接影响型壳的致密度、强度和透气性。
二、石英石英砂（粉）可分为天然的和人造的两种。
前者是堆积在河岸或沙丘上的天然石英砂（粉）；后者是将石英岩经机械粉碎、筛选和分级而成的，纯度较高。
熔模铸造通常采用的是人造石英砂（粉）。
熔模铸造用石英粉应有粗有细，粗细相镶，分散分布，最好为双峰分布。
石粉厂已配制出人工级配粉供精铸厂使用，以稳定粉料质量。
讲解老标准目数概念颗粒目数的定义：所谓目数，是指物料的粒度或粗细度，一般定义是指在1英寸长度内有多少个网孔数，即筛网的网孔数，物料能通过该网孔即定义为多少目数：目数越大，说明物料粒度越细，目数越小，说明物料粒度越大。
一般筛网网线宽度占35%，网孔宽度占65%。
在自然界中出现的石英大多是低温型的，且主要是以β石英存在。
2013年6月清华大学熔模精密铸造技术培训总结
2013年6月清华大学熔模精密铸造技术培训总结2013年6月清华大学熔模精密铸造技术培训总结一.模料相关知识：1.模料基本要求（热物理性能、力学性能、工艺性能）：①热物理性能：（熔化温度、热膨胀、耐热性）A:熔化温度:常用熔点、滴点、环球软化点等多种方法表示。
B: 热膨胀：有体膨胀和线膨胀二种不同的表现形式，常用线收缩率、体膨胀率来衡量。
说明：收缩率没有标准值，主要根据产品结构和依靠工程技术人员的经验；现在已开始使用计算机模拟软件实验，但还没有取得成功。
C：耐热性：指模料承受较高环境温度而不变形的能力。
常用热变形量或软化点来衡量耐热。
②力学性能:（强度、硬度）A：强度：模料强度通常以抗弯强度(断裂模量)来衡量。
B：硬度（针入度）：在设定温度（例如20或25℃）和固定载荷(如100g)作用下，标准针在在规定时间(5s)刺入模料表面的深度(以0.1mm为单位)。
③工艺性能：（蜡液粘度、蜡膏流动性、灰分）A：模料在液态下(例如99℃)的粘滞性。
B：蜡膏流动性：蜡膏充填压型型腔的能力。
通常以设定温度（例如压注温度）和恒定载荷（2kg)作用下，试样的变形程度代表蜡膏的流动性C：灰分：模料经高温(900℃)焙烧后的残留物含量。
说明：铸件的表面质量主要靠原材料保证，一定要把原材料管起来并且确保原材料的质量一定要合格，公司一定要重视原材料的管理，蜡料较为重要（病从口入）。
2.模料常用原材料(蜡质材料、树脂、高分子聚合物）：①蜡质材料：在常温下为不透明或半透明的固体，有固定的熔点或狭窄的凝固温度区间，熔化后粘度较小，按来源又分为:A：矿物蜡(如石蜡、微晶蜡、地蜡、褐煤蜡等)。
B:动植物蜡(如蜂蜡、虫白蜡、棕榈蜡等)。
C:人造蜡(如硬脂酸)。
②树脂：指非晶态有机物，在常温下为透明的脆性固体，没有固定的熔点，熔融后粘度较大。
常用的有松香及其衍生物和其他天然或人造树脂（如石油树脂、萜烯树脂等）。
③高分子聚合物（高聚物）：指分子量大于1万的高分子聚合物。
熔模精密铸造过程疑难问题解答
熔模精密铸造过程疑难问题解答熔模精密铸造过程疑难问题解答前言三百六十行，行行出人才。
各行各业都有自己的特长。
各从业人员必须熟练地掌握本行业、本岗位的职业技能，具备一定的包括职业技能在内的职业素质，才能胜任工作，把工作做好，为本行业做出应有的贡献，实现自己的人生价值。
熔模铸造业是技术密集型的行业。
本行业对其职工职业素质的要求比较高。
在科学技术迅速发展的今天，更是这样。
精铸业的职工队伍中，大部分是技术员工。
他们是企业的主力军，是振兴和发展本企业的技术力量。
技术人员素质如何，直接关系到本企业的生存和发展。
在市场经济条件下，企业之间的竞争，是质量之竞争；价格之竞争；也是技术之竞争；归根结底是人才的竞争。
优秀的技术员工是企业各类人才中重要的组成部分。
企业必须有这样一支高素质的技术工人队伍，有这样一批技术过硬、技艺精湛的能工巧匠，才能保证产品质量，提高生产效率，降低物料消耗，使企业获得经济效益；才能支持企业不断生产出高难度的产品，去发掘市场、占领市场；才能在激烈的市场竞争中立于不败之地！由于本人水平有限，加之时间仓促，难免存在不足和错误，诚恳希望专家，工程师和同仁批评指正。
吴光来第一章熔模铸件工艺设计与模具设计§1、熔模铸件工艺设计1.1、熔模铸件的尺寸精度受到哪些因素的影响？答：铸件尺寸精度受铸件结构、材质、制模、制壳、焙烧、浇注等多种因素的影响。
1)、铸件结构的影响：（1）、铸件壁厚，收缩率大；铸件壁薄，收缩率小；（2）、自由收缩率大，阻碍收缩率小。
2）、材质的影响：（1）、材料中含碳量越高，线收缩率越小，含碳量越低，线收缩率越大；（2）常见材质的铸造收缩率如下：铸造收缩率K＝（LM-LJ）/LJ×100%LM—型腔尺寸；LJ—铸件尺寸K受以下因素的影响：蜡模K1、铸件结构K2、合金种类K3、浇注温度K4。
合金种类收缩率自由收缩受阻收缩铸铁件 0.8% 0.7%碳钢及低合金钢 1.6－2.0% 1.3－1.7%不锈钢 2.0－2.3% 1.7－2.0%3)、制模对铸件线收缩率的影响：（1）蜡（模）料的线收缩率约为0.9－1.1%；（2）蜡模径向（受阻）收缩率仅为长度方向（自由）收缩率的30－40%，射蜡温度对自由收缩率的影响远远大于对受阻收缩率的影响。
铸造缺陷分类及介绍
一：蜡模缺陷
1：鼓包及产生原因 和防止方法
鼓包
序号
1
缺陷原因
模料中搅入了气体
防止方法
配制料时应避裹入过多气体
2
起模太早，被压缩的气泡膨胀
适当延长保压时间
3
熔模没有及时冷却，或 不充分
冷却
从压型中取出的熔模应及时冷却，并 控制冷却时间。
4
制模室温度过高
严格控制制模室温度
1
一：蜡模缺陷
2：裂纹及产生原因 和防止方法
裂纹
序号
1
缺陷原因
起模时间过长，熔模收缩受阻
防止方法
控制熔模在压型中的冷却时间
2
模料收缩率大或太脆
改用收缩率小、韧性好的模料
3
压型设计不正确或起模操作不当
改进压型设计，增大圆角或起模斜度， 起模时用力要均匀。
4
压型温度过低，使熔模冷却太快
提高压型的工作温度
5
压注时模料温度偏高
4
5
选择热裂倾向小的合金或钢种
14
二：铸件表面缺陷
7：冷裂及产生原因 和防止方法
冷裂
序号
1
缺陷原因
铸件结构不合理
防止方法
改进铸件结构和浇注系统设计，减小 收缩应力
避免撞击和抛甩铸件
2
浇注系统设计不合理
3
铸件在搬运和清砂过程中受撞击
矫正前退火，并改进矫正操作
4
铸件在矫正时操作不当或未退火
减少型壳层数，并改善退让性
6：热裂及产生原因 和防止方法
热裂
序号
1
缺陷原因
铸型温度低，冷却速度过快
防止方法
提高铸型温度，减缓铸件冷却速度
硅溶胶制壳及型壳质量
关键词 ： 硅 溶胶 ； 涂料组成 ； 制壳
特种铸造是指与砂型铸造不 同的其它铸造方法 。随着现代铸造 注： 预湿剂用 Ｓ ｉ Ｏ ： ＞２ ５ ％的硅溶胶溶液； 预湿剂可浸一层 ， 也可浸 技术的发展 ， 特种铸造在铸造生产 中占有相当重要的地位 ， 硅溶胶工 多层 ， 并无坏的影响 表 中面层如采用白刚玉浆和砂 ， 干燥时间取下限。 艺铸造即为常见的一种特种铸造。
多的是锆英粉 ， 背层用 的最多的有莫来石粉和煤矸石粉等。硅溶胶是 及查看面层干燥时间是否合适 ； 制壳间的恒温温度是否不达标。 涂料中的粘结剂 ， 硅溶胶中 Ｓ ｉ Ｏ 含量越高 ， 型壳强度越高。润湿剂主 ３ ． ３ ． ３ 型壳面层鼓包。 要是起改善涂料和蜡模的涂挂 陛， 硅溶胶涂料 的涂挂性能不好 ， 面层 产 生 原 因 防 止 措 施
涂料是必须加入润湿剂的， 否则上砂后易起空剥落。 消泡剂是用来抑制润湿剂的发泡 ｌ 生。 ３ 制 壳 ３ ． １ 几种 配 比 、 性能
１ 、面层与蜡模的附着力低
２ 、面层型壳外面干燥过 陕，
确保蜡模清洗干诤 以 及涂料中润湿剂
加入量
制壳将温度有 问 题
控带 子 制壳环境， 干燥时间
１ 硅溶胶 ３ ． ３ 硅溶胶型壳缺陷特征 硅溶胶铸造工艺 ， 即以硅溶胶为粘结剂制壳浇注的一种工艺 ， 硅 ３ ． ３ ． １ 型壳表面粗糙不平。 溶胶是二氧化硅的溶胶 ， 由无定形二氧化硅 的微小颗粒分散在水中而 产 生 原 因 防 止 措 施 形成的稳定胶体溶液， 又称胶体二氧化硅 ， 外观为清淡乳白色或稍带 １ 、蜡件表面腐蚀过渡 蜡 件在蚀刻液中津冼时间尽量短，取出后立即清洗 ； 乳光。 硅溶胶容易配成高粉液比的优质涂料 ， 涂料的稳定性好。 型壳无 ２ 、面层涂料粉 液比过低 确 保面层涂料 由有足够的粉液比，不能要求粘度过低 需化学硬化， 工序简单， 所制型壳高温陛能好， 有高的型壳高温强度及
第一章.熔模铸造
目前常用的铝硅系耐火材料有以下几种： 1）粘土质耐火材料 是指Al2O3的质量分数约30％一46％，矿物组成以 高岭石为主的耐火粘土，其分子式为 Al2O3·2SiO2·2H2O。分为生料（软质粘土） 和熟 料（硬质粘土）,主要用于加固层涂料。
2）铝矾土（ Al2O3含量在45～80％ ）
高岭石及含水氧化铝（水铝石αAl2O3·H2O、波 美石γAl2O3·H2O，三水铝石Al2O3·3H2O等）。 3）莫来石质耐火材料（ Al2O3含量在67～72％ ） Al2O3含量在67～72％ 。
1、对粘结剂性能的要求 应能将粉状和粒状耐火材料牢固地粘结在一起。使 型壳具有足够高的强度； 应具有良好的耐热性，以保证型壳在高温焙烧、浇 注以及铸件凝固过程中具有足够的高温强度， 粘结剂最终生成的耐高温氧化物，在高温下应具有 良好的化学稳定性。 应能很好润湿熔模，与模料不起化学反应，保证准 确复制出熔模轮廓，使型壳内表面光滑； 具有适当的粘度，保证制壳过程中有良好的涂挂性 和渗透性。
α鳞石英应在1470℃时转变为α方石英，但若快 速加热，α鳞石英将过热而在1670℃熔化为熔体 (DD‘)。
正常条件下，α鳞石英不变为α石英。 在高低温转变中，方石英之间的体积变化最为剧烈， 其次是石英，鳞石英变化最微弱。 熔体(熔融石英)经急冷后得到石英玻璃。
（2）熔模铸造用硅砂牌号：
硅砂适用于碳钢、低合金钢、铸铁及铜合余铸件 不适用于高锰钢及高合金钢铸件。
2）浓度
水玻璃的浓度实际指的是其中硅酸钠的含量，一般用 密度来间接表示。
一般用密度表示：
低密度：粘度低，可配制粉液比高的涂料，型壳工作 表面的致密，但制的的型壳强度低，一般只用在制 面层涂料，常取ρ＝1.25～1.27g/cm3。
无机耐高温粘结剂_概述说明以及解释
无机耐高温粘结剂概述说明以及解释1. 引言1.1 概述无机耐高温粘结剂是一种特殊的粘结材料，能够在高温环境下保持稳定的化学和物理性质，并且具有良好的黏附力和耐热稳定性。
它们被广泛应用于各个领域，如航空航天、能源、冶金等。
1.2 文章结构本文将围绕无机耐高温粘结剂展开详细讨论，主要包括以下几个方面：特点和应用、制备方法、使用效果与评估指标以及结论与展望。
通过系统地介绍这些内容，旨在全面了解无机耐高温粘结剂的特性、制备工艺以及应用前景，并提出可能的问题解决方案和未来发展方向。
1.3 目的本文的目的是对无机耐高温粘结剂进行概述说明和解释。
首先，介绍无机耐高温粘结剂的特点和应用领域，包括其在各个行业中的具体案例分析。
然后，详细阐述无机耐高温粘结剂的制备方法，包括研磨和混合工艺、烧结和固化过程以及添加剂与改性技术等。
接着，介绍无机耐高温粘结剂的使用效果评估指标，包括耐热稳定性测试方法与结果分析、界面黏附力测试与评价方法以及力学性能测量与评估指标选择等。
最后，总结现有研究成果并评估其应用前景，并提出可能的解决方案或未来发展方向。
通过阅读本文，读者将对无机耐高温粘结剂有一个全面的了解，并且能够掌握其制备方法和使用效果评估指标，为相关行业的材料选择和应用提供参考依据。
2. 无机耐高温粘结剂的特点和应用2.1 耐高温特性无机耐高温粘结剂具有出色的耐受高温环境的特性。
它们能够承受极高的温度而不破裂或失去粘结能力。
这些粘结剂通常具有较高的熔点和热稳定性，能够在高温下保持稳定的化学和物理性质。
此外，无机耐高温粘结剂还可以有效地抵御氧化、腐蚀和衰减，因此被广泛应用于各种耐高温工业领域。
2.2 化学成分和物理性质无机耐高温粘结剂通常由一系列含硅或含铝化合物组成。
这些化合物中的主要成分、添加剂以及它们之间的比例将直接影响到粘结剂的物理性质和耐高温特性。
其中，一些常见的无机材料包括硅酸盐、氮化硅、氧化铝等。
这些材料具有优异的热导率、低膨胀系数和良好的尺寸稳定性，使其在高温环境中具有出色的表现。
熔模精密铸造型壳耐火材料的合理选择..
熔模精密铸造型壳耐火材料的合理选择一．前言制壳是精铸四大生产工序中对精铸质量影响最大的工序，其次才是焙炼浇注后处理及制蜡模。
统计表明精铸件中有60～70℅的返修品或废品是由型壳质量不良而造成的。
例如铸件表面缺陷常见的有：飞翅（披锋）、流纹、毛刺、铁豆和局部穿钢、气孔、针孔、分层、落砂、鼓胀或凹陷、变形、开裂…。
这些缺陷大部分是因型壳表面有裂纹，蚁孔，气泡，局部涂料堆积干燥（硬化）不透或型壳退性，透气性差，焙烧不透，高温吸气等因素产生的。
影响型壳质量的主要因素有：1．制壳原辅材料：包括耐火材料、粘结剂、硬化剂等2．制壳生产环境：包括温度、湿度、风速、风量等3．制壳操作水平：工人操作技术高低、生产经验等4．涂料的质量控制及制壳工艺的合理制定：涂料工艺性能的控制和调整及浇注系统，制壳工艺方法确定。
其中型壳“耐火材料”的合理选用是保证型壳质量的关键因素之一。
正确选用型壳的砂、粉料的基本原则是：高性价比。
目前我国精铸件质量稳定性差、返修率、废品率居高不下。
其中重要原因之一是：盲目选择质量低劣、价格低廉的耐火砂、粉料制壳。
其目的是“节约成本”结果往往适得其反。
不仅由于型壳质量波动造成精铸返修率，废品率上升，而且使后处理工序工时、生产成本大增。
铸件补焊、打磨、抛丸、多次返覆，费工、费料、费时。
其综合成本远超过型壳耐火材料“节约”的差价，得不偿失。
不仅严重影响铸件表面质量和交货期，还使企业信誉受损。
这是我国精铸企业普遍存在的现状。
特别是在国内已有60年生产历史的水玻璃型壳生产企业这一问题更为突出。
二、精铸型壳用耐火材料类别及性能：1、表面层型壳用耐火砂、粉料——主要有：锆英石、电熔白刚玉、熔融石英、精制石英。
少数工厂用优质、低FeO%含量的高岭石砂粉料。
2、背层用铝硅系耐火料类别——{ 石英玻璃{ 透明 { （SiO2≥99.96%）>1713℃ { { 水晶石----石英(SiO2 ≥98%)---------熔融石英--------{| (熔融) { 不透明----(优质石英砂制)SiO2≥99% |||| { 软质粘土--耐火粘土(生料)----------生料或轻烧料(800-900℃) | { (Al2O3=25-32%)铝|----粘土质耐火料----{ { 高岭石(高岭石含量≥95%) | （Al2O325-48%） { { 煤矸石硅| 耐火度t>1580℃) { 硬质粘土—高岭石(熟料)----------{ 焦宝石| { (Al2O332-48%)(1250-1350℃煅烧) { 上店土系| { 莫来卡特(MOLOCHITE英国) | { 雷马斯(REMASIL美国)耐||火|| { 特等------Al2O3:>90%(刚玉质)料| { 一等------Al2O3:80-90%(刚玉-莫来石质)|----高铝质耐火料-----{ 二等甲----Al2O3:70-80%(莫来石-刚玉质)| (铝矾土熟料) { 二等乙----Al2O3:60-70%(莫来石质)| { 三等------Al2O3:48-60%(低莫来石质)| (Al2O345-90%)| (1500-1750℃煅烧)|||---------电熔刚玉(Al2O3≥98.5%)----棕刚玉（Al2O3≥95℃）(白刚玉)(2000-2400℃熔融)3、精铸常用耐火料性能汇总表一项目名单称位锆英石石英石熔融石英耐火粘土高岭石铝矾土电熔刚玉分子式ZrO2·SiO2(ZrSiO4)SiO2SiO2Al2O3·2SiO2·2H20Al2O3·2SiO2·2H20Al2O3·H20α-Al2O3熔点℃2350 1713 17131670-17101750-17871800 2030-2050 耐火度℃>2000 1680 1700 >15801700-1900≥1770 2000膨胀系数X10-7(1/℃)(0-1200℃)46 123 5 50 50-80 86真实密度g/cm3 4.5-4.9 2.6 2.02-2.182.62.62-2.653.1-3.54.0硬度莫氏7-8 7 6-7 1-2 -5 -5 9传热系数w/m2-k2.094(2000℃)0.558(1500-1400℃)1.549(1200℃)5.276(1200℃)化学性质弱酸性酸性酸性酸性弱酸性弱酸性酸性主要化学成分% ZrO265-66SiO2≥98SiO2≥99Al2O325-32Al2O335-48Al2O348-90Al2O3≥98.5杂质Fe2O3 % ≤0.1 ≤0.1≤0.051.0-4.0 0.6-1.2 1-2 ≤0.1三．型壳耐火材料的技术要求1．制壳用耐火材料种类并不多。
硅溶胶粘结剂与制壳工艺
影响铸件表面质量。 过渡层涂料是将面层和背层牢固的粘结好
避免分层，提高型壳强度。 背层涂料制壳是保证型壳的高低温度强度，
保证铸件不变形和尺寸精度。
2-31 型壳的结构
涂料的流杯粘度是由高到低 撒砂是由细到粗，是逐层渐
粗 一般用三种砂100/120、
2-19 手工浸涂
面层涂料一般流杯粘度控制在32～45s之 间，将清洗好的模组吹干后以30°左右角度缓 慢地浸入面层涂料浆中稍作旋转，注意蜡模上 的文字、凹槽、转角、小孔和盲孔，一定吹掉 气泡，涂挂要均匀，必要时可用压缩空气轻轻 吹拂，同时可用笔刷涂料，最好浸涂两次，一 定采用淋砂机撒砂，在撒砂时一定不停的转动 在模组上形成完整均匀的面层。若不能获得均 匀完整的涂层要重新沾浆涂挂。
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%
GRJ-26 24-28
Na2O%
≤0.3
GRJ-30 29-31 ≤0.5
密度g/cm3
PH 运动粘度mm2/S
1.15～1.19 9～9.5
≤6
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
加 入
名称
序
号 量
硅溶胶[ω(SiO2)=30%]/kg
2-15 涂挂试片的测试
型壳
• 四、石英玻璃 •1.熔点1713℃ •用优质硅砂在碳极电阻炉或电弧炉中熔融， •冷却后制成的，为一种非晶型二氧化硅熔体。 •2. •2.酸性 •3.热膨胀系数小 0.5×10-6/ ℃ •是一种优良的耐火材料 应用：
1.用在高精度碳钢、低合金钢、铝合 金的面层 2.陶瓷型芯的基体材料。
• • • • • •
• 三、胶体结构
• 5
• 胶凝过程是胶粒合并的过程 胶粒合并： 动力——分子运动、颗粒碰撞合并 —— 阻力——胶粒都带负电，同电相斥
• 四、影响胶凝的因素 • 1.电介质
• 2.PH值 • 3.浓度 • 4.温度
• 制壳过程可利用上列四个影响胶凝的因素 来加速胶凝制壳过程进行。
§3 硅溶胶及其型壳
八、锆英（石） ZrO2·SiO2或ZrSiO4
• • • • •
1.耐火度＞2000 ℃ 2.弱酸性 3.热膨胀系数较小 4.6 ×10-6/ ℃ 是一种优质的制壳耐火材料 应用：高精度的除高合金钢外的其他合金 件、型壳面层
• • • •
九、钛合金熔模铸造用耐火材料 人造石墨 浇注时温度不宜太高，为400℃左右。 熔模铸造中用热解碳陶瓷型壳，适用于小 型钛合金件。 • 钨粉 • 用钨粉涂料作面层的熔模铸造型壳有好的 热稳定性。型壳重量大、成本高，易使铸 件产生冷隔。
五、刚玉 1.熔点：2030-2050 ℃ 2.中性 3.热膨胀系数较小8.5 ×10-6/ ℃ 是一种优质的耐火材料 应用：高精度的高合金钢、镁合金的面层
• 六、高岭土 • 1.高岭土生料Al2O3·2SiO2·2H2O （1）耐火度1700-1790℃ （2）弱酸性 （3）较大的热膨胀系数，有相变和化 学反应
• 硅酸乙酯的水解工艺 • 一次水解法 • 把水和酸倒入溶剂中（酸的倒入次序为盐 酸、醋酸、硫酸），搅拌1－2分钟。然后 在不断搅拌的条件下将硅酸乙酯慢慢注入 这样的混合液中。 • 水解液在使用前必须在室温下密封保存一 段时间。
型壳的制备
用途
低合金钢、碳钢、铝合金、铜合金 Ni、Cr、Co基合金 型壳加固层 Ni、Cr、Co基合金
低合金钢、碳钢、铝合金、铜合金
（4）优良的抗急冷急热性和热化学稳定性 （3）结晶氯化铝硬化 （4）优良的抗急冷急热性和热化学稳定性 氨气散发干净后，再涂挂下一层涂料，使涂料能与已硬化的型壳层很好地结合
水玻璃粘结剂型壳硬化剂及硬化工艺： （1）NH4Cl溶液硬化
硬化剂的配制： 在60~80℃的热水中加入氯化铵（占水的质量分
数为33%），全部溶解后调整至质量分数为18%~20%， 温度控制在25~30℃
硬化工艺： 将涂有涂料并撒砂的模组先在空气中干燥一段时
间后，再浸入NH4Cl溶液中15~30min
在60~80℃的热水中加入氯化铵（占水的质量分数为33%），全部溶解后调整至质量分数为18%~20%，温度控制在25~30℃
小铸件型壳涂料层数一般为5~6层，大件型壳为6~9层 即将模组型壳浇口朝上浸入90~95℃热水槽中，熔失15~30min，使模料熔化并经朝上浇口溢出的过程
将涂有涂料并撒砂的模组先在空气中干燥一段时间后，再浸入NH4Cl溶液中15~30min （3）结晶氯化铝硬化 硬化、干燥时间为30~40min甚至几小时
（2）硬化后的干燥，除了使凝胶脱水外，同时还继续完成渗透硬化，使型壳具有足够的强度，能顺利地完成整个制壳过程 （4）优良的抗急冷急热性和热化学稳定性
雨淋式撒砂及流态化撒砂两种 将聚氯化铝溶解在水中，调整溶液密度为~3，pH值为~3即可使用
是用粉状耐火材料和粘结剂等配制成的悬浮液
图9-4 撒砂用的沸腾砂床 （1）硬化前的干燥主要是去除模组表面与涂料层之间的水分及提高涂料层中水玻璃的浓度，这样，可以减少型壳裂纹，改善型壳的表
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二、铝硅系耐火材料简介
该体系有下列材料可做耐火材料：
石英 刚玉 高岭土 莫来石 铝矾土
SiO2 Al2O3 Al2O3 • 2SiO2 3Al2O3 • 2SiO2 Al2O3>48%
请看图左方的石英
三、石英（SiO2晶体）又称硅砂 有七种晶体 β石英 α石英 γ鳞石英 β鳞石英 α鳞石英 β方石英 α方石英
胶粒结构
二氧化硅粒子表面的扩散双电层及电位
1.指标
} ① SiO2% 反映胶体SiO2含量的多少，即粘结力的强弱
② 密度
密度g/cm3 含w（SiO2） 1.16 25% 1.21 30% 1.27 35%
} ③Na2O% 两者都影响硅溶胶稳定性
④pH
⑤运动粘度 反映硅溶胶的粘稠程度 影响涂料的粉液比及型壳表面粗糙度及强度
⑥胶体粒径 胶体粒子直径影响其稳定性及型壳强度 粒子越小稳定性较差，但型壳强度高
Al2O3•2SiO2→Al2O3+2SiO2 3Al2O3+2SiO2→3Al2O3•2SiO2 SiO2（无定形）→SiO2（方石英或玻璃相）
生铝矾土
生铝矾土在加热过程中有很多化学、 物理变化,故不用。
生铝矾土为水泥(灰)色,熟铝矾土 为淡黄色,容易加以区分。
熟铝矾土
● 熔点 ﹥1700℃ ● 弱酸性，热化学稳定性较好 ● 较小（5.4×10-6/℃）而均匀的热膨
胀系数 应用：背层制壳耐火材料
八、锆石（锆英）ZrO2·SiO2或ZrSiO4 是非铝硅材料 其相图
锆石ZrO2•SiO2或ZrSiO4
● 熔点 ＞1948℃ ● 弱酸性，热化学稳定性较好 ● 较小（4.6×10-6/℃ ）而均匀的热膨胀 系数 是一种性能较好的制壳耐火材料 应用：高精度（除高合金钢外）件面层
1.电介质 2.pH值 3.SiO2浓度 4.温度
影响胶粒的分子运动、 改变分子碰撞机会
可利用电介质、 pH、SiO2浓度、温 度四个因素来改变胶凝时间，提高制壳 生产率。
但因生产精密铸件，实际生产中不 能利用温度这一因素。
§4 硅溶胶及其型壳
一、硅溶胶 硅溶胶是白
色透明的溶胶,在 电子显微镜下可 看到胶体颗粒
热膨胀系数 不是一种性能好的制壳材料
应用：精度不高的铸件上
四、石英玻璃（SiO2非晶体）
● 熔点1713℃ ● 酸性、热化学稳定性差 ● 小(0.5×10-6/℃)而均匀的热膨胀系数
是一种性能较好的制壳材料
应用：高精度铸件型壳、陶瓷型芯上
请看图右方的刚玉
五、刚玉（Al2O3）
● 熔点2050℃ ● 中性、热化学稳定性好 ● 较小（8.6×10-6/℃）而均匀的热膨胀
熟高岭土
● 熔点 1700～1790℃ ● 弱酸性，热化学稳定性较好 ● 较小（5.0×10-6/℃）而均匀的热膨胀
系数
是一种性能较好的背层制壳耐火材料
应用：背层制壳耐火材料
生高岭土
●在熔模铸造中一般不用 ●在用水玻璃型壳生产低精度铸件时,可加
在背层型壳中起增强型壳强度的作用， 如沈阳粘土、无锡白泥等耐火粘土。
二、硅酸胶体的几种形式
溶胶
冻胶
凝胶
从溶胶转变为冻胶、凝胶的过程称胶凝 过程。
制壳就是粘结剂从溶胶转变为冻胶和凝 胶的胶凝过程，是一个复杂的物理、化学变 化的过程。
三、胶体结构 胶粒结构
二氧化硅粒子表面的扩散双电层及电位
胶粒是在0~100nm的颗粒，1nm=10-6mm， 物质在这种粒度时，就具有很多特性，有粘结作 用。
名称
耐火度（或 熔点）℃
酸碱性
热膨胀系数 ×10-6/℃应用 Nhomakorabea石英
石英 玻璃
1713 1713
酸性 酸性
12.5 0.5
精度不高件， 面、背层
高精度件型、芯
刚玉
2050
中性
8.6
高精度件面层
（高合金钢）
锆石 ＞ 1948 弱酸性
4.6
高精度件（非高 合金钢）面层
高岭土 (熟）
1700～1790
弱酸性
a)
b)
c)
三种晶型硅氧四面体的结合方式
a) α方石英
b) α鳞石英 c) β石英
同种晶体转变时能量要得小,故容易进 行转变,如:
β石英 573℃ α石英
不同晶体间转变需能量要多,故较难进行. 自然界的石英为β石英。
石英
●熔点1713℃ ●酸性，热化学稳定性差 ●大（12.5×10-6/℃）而不均匀的
铝矾土是指 Al2O3 > 48%的铝硅系化合物, 化学成分变化范围大
七、铝钒土(Al2O3﹥48%）
分生、熟两种。 生料是由高岭土和水铝石组成，加热时会发生
一系列化学反应： 水铝石 Al2O3·3H2O→Al2O3+3H2O 高岭土 Al2O3•2SiO2•2H2O→Al2O3•2SiO2+2H2O
系数 是一种性能好的制壳材料
应用：精度高的高合金钢件上
请看 Al2O3 48%处的高岭土
六、高岭土
分生、熟两种。 生料一般不用，因在加热中会发生下列反应 Al2O3•2SiO2•2H2O→Al2O3•2SiO2+2H2O Al2O3•2SiO2→Al2O3+2SiO2 3Al2O3+2SiO2→3Al2O3•2SiO2 SiO2（无定形）→SiO2（方石英或玻璃相）
四、胶凝过程
胶粒合并，则导致胶凝。 阻碍胶粒合并的因素：胶粒间带同性电， 同性相斥。 胶粒合并的动力：分子运动，合并后总 表面积减少，表面自由能下降。
五、影响胶凝的因素
1.电介质 影响胶粒结构 影响胶粒带电量
影响胶凝的因素
1.电介质
胶
2.pH值
凝
影响胶粒的结构 时
影响胶粒的带电量 间
pH
影响胶凝的因素
十、旧砂回用问题
废型壳的回用是国内外关注的问 题，可将废型壳破碎、过筛后再使用。
§3 粘结剂及型壳介绍
一、概况 1. 种类 水玻璃 硅溶胶 硅酸乙酯
应用 高精铸件：硅溶胶、硅酸乙酯，其中
硅溶胶为绿色粘结剂，正在发展中。
低精铸件：水玻璃
硅溶胶、硅酸乙酯、水玻璃粘结剂中 起粘结作用的都是SiO2胶体，又称硅酸胶 体。
5.0
背层
铝矾土
(熟） ＞ 1700 弱酸性
5.4
背层
九、锆石代用问题：
目前锆石粉砂的价格飚升，已高于 刚玉粉砂和熔融石英砂粉，能否用刚玉 粉砂代替锆石粉砂呢？能
国际上已经开展锆英的代用工作，如美 国刚玉全部或部分的代用锆英；
国内已用刚玉代替锆英。
代用时应注意代用材料的化学成 分和纯度，代用材料的粒度，以保证 不产生化学粘砂和机械粘砂。