无机化学粘结剂砂型化学硬化砂

3）提高铸件质量—减少缺陷。
4）型芯尺寸精度高，可在型硬化后起模。
5）取消或缩短烘烤时间，降低能耗，工作环境和工作 条件改善。
3、钠水玻璃砂的硬化方法
1）二氧化碳法
2）自硬法（粉状硬化剂或液态硬化剂）
3）加热硬化法
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4.缺点：
缺点
溃散性差 再生性差 保存性差 强度局限性
G—混合物中颗粒材料的质量；
G’—单独将同样颗粒材料烘干后损失的质
量；
W’—混合物烘至恒重的质量；
含固量S=100- ωH2O
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2、粘度:随钠水玻璃的水分、密度和模数而定。
1）水分一定，模数↑，粘度↑—P132表2-2-1 2）模数一定，水分↑，ρ↓，粘度↓—P132表2-2-2 3、硬化方式与钠水玻璃模数、密度的关系
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存在问题：
①钠水玻璃中的硅酸盐究竟以哪些化合物的
形态存在于水溶液中还不太清楚？
②尽管将偏硅酸钠写成Na2 SiO3,但简单的偏
硅酸离子（SiO32-）并不存在。偏硅酸钠的结构实
际为Na2(H2SiO4)和Na(H3SiO4)，因此水溶液中的负 离子只有H3SiO4-和 H2SiO42-
特性：强碱性，PH=11～13
直接影响它的化学和物理性质的重要参数： 模数，密度，含固量，粘度。
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㈠模数
1、M=nSiO2/nNa2O=1.033wSiO2 /wNa2O
2、模数的意义 M大小仅表示钠水玻璃中二氧化硅和氧化钠的
物质的量比。并不表示钠水玻璃中硅酸钠的质量 分数；模数高的钠水玻璃，其硅酸钠的质量分数 不一定高。
水玻璃状多聚硅酸钠。
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㈡化学反应、形成新的产物
1、钠水玻璃的稳定性
钠水玻璃在PH＞10以上很稳定;PH＜10 稳定性下
降。
2、PH值对钠水玻璃胶凝时间的影响曲线
—P134图2-2-3 呈N字形
PH在6.8～9.1之间，胶凝速度最快； PH在3.2～
3.9和10以上，胶凝速度最慢，钠水玻璃最稳定。
是它的模数。 常用ρ=1.32～1.68g/cm3 或波美度35～54的钠水玻
璃。 2）水分和含固量的测定 将已知重量的钠水玻璃同煅烧硫酸钙或干净石英砂
混合，再将混合物在104℃左右烘至恒重，计算水 分。
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ωH2O=[(W+G-W’-G’)/W] ×100%
式中：W—混合物中钠水玻璃的质量；
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3、常用M大小—2～3.3
4、改变M大小的化学方法 1）降低M—加入适量NaOH，即提高氧化钠的含量。 2）提高M—加入HCl、NH4Cl,即中和部分氧化钠。
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㈡钠水玻璃密度、含固量和粘度 1、密度ρ和含固量S 1）密度ρ取决于钠水玻璃中水的质量分数，而不
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5、应用的局限性及发展方向 对某些铸件，硬化后强度还不够理想,应用
受限，但从环保，成本，材料来源方面占优势。
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2-2-1 钠水玻璃及钠水玻璃砂的硬化机理
一、钠水玻璃及其质量要求
水玻璃—各种聚硅酸盐水溶液的通称。
种类：钠水玻璃
② 偏硅酸钠（Na2SiO3） 一水偏硅酸钠 (Na2HSiO3·1H2O) 五水偏硅酸钠(Na2HSiO35·H2O) 六水偏硅酸钠 (Na2HSiO3·6H2O) 八水偏硅酸钠 (Na2HSiO3·8H2O) 九水偏硅酸钠 (Na2HSiO3·9H2O)
③ 二硅酸钠(Na2Si2O5) ④ 四硅酸钠水合物(Na6Si13O29·11H2O) ⑤ 焦磷酸钠(Na6Si2O7)
或 ≡Si-O-+ H-O-Si ≡ ≒ ≡Si-O-Si ≡ +OH水解产生的硅酸不稳定可以缩聚为多硅酸，
硅氧烷链沿线性方向生长形成高聚物。进一步 形成凝胶导致硬化。 目前，铸造生产中常用的一些硬化方法， 都是基于加入能直接或间接影响上述反应平衡 点的气态、液态或粉状硬化剂，以与氢氧根离 子作用，并降低PH值，或靠失水，或靠上述 二者的复合作用来达到硬化。
—P132表2-2-3
二、钠水玻璃砂的硬化机理
1、硅酸钠水溶液体系
≡Si-O-Na+ + H2O ≒ ≡Si-O-H + Na+ + OH2、水解平衡方向及水解度—P133式（2-2-9，2-2-10)
缩聚
≡Si-O-H + H-O-Si ≡ ≒ ≡Si-O-Si ≡ + H2O
解聚
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3、失水机理解释
钠水玻璃中的硅酸钠溶于水，产生溶 剂化作用，使其周围形成水化膜，水化膜
将硅酸钠质点隔离，使钠水玻璃呈稳定状
态，钠水玻璃的粘结性能和强度的增长，
源于水分降低，水化膜被破坏，致使其粘
度迅速增加所致，其最高强度，在变为脱
水液体区域内就可以得到。产生主要是无
钾水玻璃
季铵盐水玻璃的水溶液
钠水玻璃的化学式—百度文库a2O﹒mSiO2﹒nH2O
成分—根据氧化钠与二氧化硅之比和结晶水的分子数 分为：
① 原硅酸钠（Na4SiO4） 一水原硅酸钠(Na3HSiO4·1H2O)
二水原硅酸钠(Na3HSiO4·2H2O)
五水原硅酸钠(Na3HSiO4·5H2O)
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2-2 无机化学粘结剂砂型（芯）—化学硬化砂
1、无机化学粘结剂的种类
钠水玻璃——最广泛 水泥——其次 磷酸盐聚合物——近年新
开发
钠水 玻璃
分类
水 磷酸盐 泥 聚合物
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2、化学硬化砂的优点(5方面）
1）砂流动性好，易紧实，故造型劳力强度低。
2）可简化造型工艺—缩短生产周期，提高生产率。
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㈠失水发生由液态向固态的转变
1、去除钠水玻璃中水分的方法：烘、吹 热空气或干燥的压缩空气，真空脱水，微波照 射以及加入产生放热反应的化合物等，都可使 钠水玻璃硬化。
2、P133图2-2-2为氧化钠、二氧化硅和水三
元系统的常温状态图。铸造用区域阴影部分—
M=2.0～3.3，ρ=1.2～1.7g/cm3