铸造工艺学实验指导书

实验一：粘土性能的检测

实验学时：3 实验性质：验证性实验要求：必开所属课程：铸造工艺学

一、预备知识

粘土是铸造生产中用量最大的一种粘结剂。铸造生产中所采用的粘土，主要分为铸造用普通粘土（N）和铸造用膨润土（P）两类。粘土是型砂中应用最广的一种粘结剂，它的主要成分是颗粒细小的含水硅酸铝矿物（mAl2O3 .nSiO2 .pH2O）,此外还混杂有一些非粘土矿物，如石英、长石、云母等。造型用粘土根据含有的粘土矿物不同，可分为普通粘土和膨润土两种。

普通粘土的矿物组成为高岭石，化学式为Al2O3.2SiO2.2H2O，其中Al2O3 的含量为39.50％，SiO2为46.54％，H2O为13.96％。纯高岭石为白色，密度为2.58~2.60g/cm3，熔点为1750~1780ＯC。

膨润土主要组成为蒙脱石，化学式为Al2O3 .4SiO2 . H2O .m H2O，其中m H2O 为层间水，如不计层间水，理论成分含量是Al2O3为28.3％，SiO2为66.7％，H2O为5％。纯蒙脱石为白色，熔点为1250~1300ＯC。

铸造用膨润土的质量检测项目有PH值，工艺试样的湿压强度、热湿拉强度等，普通粘土的质量检验项目有工艺试样的湿压强度、干压强度和耐火度等。

为了正确选择和使用粘土，必须准确鉴别粘土的类型和质量。常用指标有吸蓝量、吸水率、胶质价及膨胀容等，通过这些测试可区分普通粘土和膨润土，并判断质量。通过测定膨润土的PH值，判断其酸碱度，从而为活化处理中加入Na2CO3提供参考。

二、实验目的

通过对不同种类粘土、膨润土的检测、加深对铸造用膨润土和粘土特性的理解；熟悉其各项基本性能的测定方法以及各项技术指标的意义；从而掌握选择和合理使用粘土的基本原则。

三、实验内容

1、测定铸造用膨润土或粘土的胶质价、吸蓝量、膨胀容和PH值等。

2、测定工艺试样的湿压强度、热湿拉强度。

四、实验方法和步骤

1、胶质价测定（参考方法）

粘土类矿物与水按一定比例混合后，搅匀后静止一定时间，以形成的凝胶层占整个混合物的体积百分数称为胶质价。

⑴主要仪器与试剂：天平（感量0.01g）、100mL带塞量筒、秒表等。

氧化镁（化学纯）的粉末。

⑵试验步骤：准确称取15g±0.01g试样倒入量筒中，加蒸馏水90mL。将混合物摇晃5min,加氧化镁1g，再加蒸馏水至100mL刻度处，摇晃1min，然后静置24h使其沉淀。读出沉淀物界面的刻度值，即为该试样的胶质价。

2、亚甲基蓝吸附量（吸蓝量）

膨润土中蒙脱石有吸附亚甲基蓝的能力，其吸附量称为吸蓝量，以100g试样吸附的

亚甲基蓝的克数表示。

⑴主要仪器和试剂：天平（感量0.01g）、电炉、滴定管。

质量分数为1.0%的焦磷酸钠溶液、质量分数为0.20%的亚甲基蓝溶液（化学试剂，纯度≥98.5%）。亚甲基蓝试剂必须在干燥器中保存。

亚甲基蓝溶液的配置：称取亚甲基蓝2.000g溶解于1000mL蒸馏水中，即配制成质量分数为0.2%的亚甲基蓝溶液。

⑵试验步骤：称取烘干的试样0.20g±0.01g置于三角烧瓶中，加入50mL蒸馏水，使其预先润湿。然后，加入质量分数为1.0%的焦磷酸钠溶液20mL，摇晃均匀后，再在电炉上加热煮沸5min，在空气中冷却至室温，用滴定管滴入质量分数为0.20%的亚甲基蓝溶液。滴定时，第一次可加入预计的亚甲基蓝溶液量的2/3左右，以后每次滴加1~2mL。检验终点的方法是，每次滴加亚甲基蓝溶液后，摇晃30s，用玻璃棒蘸一滴试液在中速定量滤纸上，观察在中央深蓝色点的周围有无出现淡蓝色的晕环，若未出现，继续滴加亚甲基蓝溶液。如此反复操作，当开始出现蓝色晕环时，将试液静置1min后，再用玻璃棒蘸一滴试液，若四周又未出现淡蓝色的晕环，说明未到终点，应再滴加亚甲基蓝溶液，直到出现明显的淡蓝色晕环为试验终点。试样吸蓝量可按式（4-34）计算。

M B=ρB V/m×100 （4-34）

式中M B——100g膨润土试样的吸蓝量（g）；

ρB——亚甲基蓝溶液的质量浓度（g/mL）；

V——亚甲基蓝溶液的滴定量（mL）；

m——膨润土试样的质量（g）；

100——膨润土的质量（g）。

3、膨胀容（即膨胀倍数，参考方法）

将膨润土试样置于盛有一定浓度盐酸的量筒中，混匀后放置沉降24h，试样形成的沉降物体积称为膨胀容或膨胀倍数，以mL/g 为单位表示。

⑴主要仪器和试剂：带磨口塞量筒100mL，起始读数值为5mL，最小分度值为1mL，直径为25mm。

盐酸浓度为1mol/L，即取83mL盐酸（ρ=1.1g/mL），用水稀释至1000mL。

⑵试验步骤：称取试样1.00g±0.01g，置于已加入50mL水的带磨口塞量筒中，塞紧量筒塞，手握量筒上下摇动300次，使试样与水混匀。在光亮处观察，应无明显颗粒或团块。如有团块需继续摇动，直至团块消失为止。

打开量筒塞，加入25mL浓度为1mol/L的盐酸，加水使量筒内的物料高度达到100mL 刻度，塞紧量筒，上下摇动200次。然后，将量筒放在不受振动的台面上，静置24h，读取沉降物沉降界面的刻度值（精确至0.5mL），即为膨胀容或膨胀倍数。

校正试验，随同试样进行同类型标准试样的测试。

4、膨润土PH值

试验方法是：称5克膨润土试样，放在容量为150毫升的烧杯内。加入100毫升蒸馏水，用玻璃棒搅拌5分钟，用PH试纸测定其PH值。

另附：pH值（标准方法，JB/T9227-1999）

粘土和膨润土的pＨ值反映其含有能溶于水的碱性物质或酸性物质的多少。

⑴主要仪器与试剂：酸度计、电磁搅拌器、天平（感量0.01g）、电烘箱、1000mＬ