硅溶胶粘结剂与制壳工艺讲义讲解学习

PH 运动粘度mm2/S
1.15～1.19 9～9.5
≤6
1.20～1.22 9～10
≤8
SiO2胶粒直径nm 7～15 9～20
外观 乳白色或淡青色
无外来杂物
保存期 ≥一年 ≥一年
1-6 硅溶胶物化参数与其性能 及涂料、型壳性能的关系
1-7 SiO2含量
硅溶胶中 胶体含量的多 少，即粘结力 的强弱与型壳 高温强度关系
4
5
10
10
16～17
14～15
1.82～1.85 1.81～1.83
19±1
13±1
过渡层
背层
2-9 粉液比
配方中耐火材料和粘结剂（硅溶胶）的 重量比称之为粉液比。它直接影响涂料及型 壳的性能。应加以严格控制。
涂料粉液比高，所制型壳内表面致密， 铸件表面质量好。
涂料粉液比高，所制型壳强度高，铸件 精度高。
2-13 涂料的质量控制
流杯粘度：一定容积的涂料流尽的秒数。 国内外常用的流杯是美国的Zahn流杯4#（#004） 和5#（#005）号杯。容积为44ml，出口孔径分别 为： 4#（#004）ø4.27、 5#（#005）ø5.28，大部 分采用4#（#004）居多。
2-14 流杯粘度测定终点的确定
2-20 两次沾浆
两次沾浆是指模组分两次分别在不同流 杯粘度的面层浆桶中沾浆。 第一次是在流杯粘度小的浆桶中沾浆，大约 流杯粘度在15～20s。 第二次在流杯粘度在35～40s的大粘度桶中 再次沾浆后撒砂。
2-21 喷涂加浸涂
先用喷枪把稀涂料喷在模组上， 不撒砂，然后马上浸涂在正常涂料中， 达到消除气泡的目的。
2-15 涂挂试片的测试
涂料层厚度可用涂挂试片测定其重量。涂 片重是采用40mm×40mm×2mm的不锈钢涂挂试 片来测试，涂片重越大，表明涂层越厚。流 杯粘度与涂片重配合使用，可以更好的反映 硅溶胶涂料性能。
2-16 硅溶胶制壳工艺
硅溶胶型壳采用干燥硬化的胶凝法，
其过程如下
清洗蜡模
上涂料
撒砂
干燥
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。
1.16～25 1.21～30 1.27～35 1.31～40
密度/g/Cm3 1.16～1.31
25～40
1-8 Na2O含量
PH值
1-9 运动粘度
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1-10 胶体粒子直径
2-1 硅溶胶涂料
硅溶胶涂料种类： 面层涂料——影响铸件表面质量 过渡层涂料——将面层润湿和背层粘结好 背涂料——影响型壳强度和铸件精度
涂
电熔刚玉/kg
料
熔融石英/kg
锆英粉/kg
组
高岭石类熟料/kg
成
润湿剂/mL
消泡剂/mL
涂料密度/(g/cm3)
涂料粘度/s
用途
1
2
3
12.1 32～36
12.1 17～18
10 36～40
24 16 2.3～2.5 33～37 表面层
24 16 1.7～1.8 22～26 表面层
16 12 2.7～2.8 32±1 表面层
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
2-22 真空沾浆
在真空条件下进行涂挂，以达到 消泡的目的。操作比较麻烦，但效果 比较好。
总之，面层涂挂是制壳的关键， 要根据不同结构的铸件，进行适当的 调整。
2-23 对于深孔及盲孔的面层涂挂
1、预制陶瓷型芯。 2、涂两层涂料（撒砂）后，用砂灌满
后堵孔作假芯。
2-24 过渡层涂挂
把面层干燥好的模组吹去浮砂，浸入 预湿剂中，停留不超过2秒取出，滴净预湿剂 在约3～5秒，以30°浸入过渡层涂料桶中进 行沾浆，也建议采用淋砂机，过渡层也一定 均匀，特别是槽、孔、凹字和转角涂料易堆 积部分，一定吹均匀，滴净多余涂料后迅速 淋砂。
2-2 硅溶胶涂料组成
面层涂料： 由耐火材料、粘结剂、润湿剂、 消泡剂等组成。
过渡层涂料：由耐火材料、粘结剂组成。 背层 涂料：由耐火材料、粘结剂、选择性
改性材料（石墨粉等）组成。
2-3 润湿剂的作用
润湿剂是一种表面活性剂，其分子一般 由两种性质不同的原子基因组成：一种是非 极性的亲油基因，另一种是极性的亲水基因。 如聚氧乙烯烷基醇醚（J F C）
硅溶胶粘结剂与制壳工艺讲义
1-3 图（一） 硅溶胶电子显微镜照片
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
2-17 模组清洗
模组清洗的目的：去除熔模上的油 污、灰尘、蜡屑。对模组轻度刻蚀，以 增加涂挂性。现在用环保型水基清洗剂 如ZF-301、YQA01代替有机清洗剂：三氯 乙烷、乙醇、丁酮等。
2-18 面层涂挂
面层涂挂是制壳工艺中的关键，只有 面层涂挂均匀、完整、没有漏涂或涂料堆 积才能获得内表面光洁、坚实的型壳内表 面，并撒砂一定均匀，即使在全自制壳流 水线中机械手只完成后2～5层，面层依然 由人工控制手工涂挂。
2-10 粉液比高低，取决于硅溶胶的 粘度和耐火粉料的粒度及粒度级配。
图（十）
2-11 硅溶胶涂料的配制
加料顺序：1）硅溶胶2）润湿剂3）耐火粉料 4）消泡剂
搅拌时间： 面层
全部新料24h 部分新料12h 背层 全部新料10h 部分新料5h
2-12 涂料配制需长时间均匀搅 拌，特别新配涂料，严格控制 搅拌时间，到时方可测定涂料 流杯度和涂片厚度。
憎水
亲水
图（七）
2-4 润湿剂作用示意图
表面活性剂（润湿剂）有一薄层即可，用 量为硅溶胶的千分之一左右。参看图（八）
表面活性剂亲油基因在熔模表面的定向排 列
2-5
国内使用最多的润湿剂（表面活性剂） 为JFC，又称渗透EA，全名聚氧乙稀烷基醇醚。 同时还有润湿剂TX-10（OP-10）、农乳130、 农乳100、还有烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸 钠等。