水玻璃是各种聚硅酸盐水溶液的统称。铸造上常用的是钠(Na2O·mSiO2)水玻璃,其次是钾(K2O·mSiO2)水玻璃,此外还有锂(Li2O·mSiO2)水玻璃,钾钠(mK2O·Na2O·mSiO2)水玻璃季氨盐(季氨盐)水玻璃等。其中,由于钠水玻璃的应用最广泛,所以我们主要介绍一下它,钠水玻璃有几个重要的参数,直接影响它的化学和物理性质,也直接影响到一钠水玻璃为粘结剂的钠水玻璃砂的工艺性能,这就是钠水玻璃的模数,密度,含固量和粘度。

模数:钠水玻璃中SiO2和Na2O的物质的量之比称为模数,用M表示。

密度:钠水玻璃的密度ρ取决于钠水玻璃中水的质量分数。密度低,水的质量分数高,含固量少,不宜作为型(芯)砂的粘结剂;反之,密度大,粘稠,也不便定量和不利与砂子混合。铸造上通常采用密度为1.32~1.68克/立方厘米或者波美度35~54三维钠水玻璃。

含固量:钠水玻璃的水分W水=(W+G-W'-G')/W×100%

式中: W——混合物中的钠水玻璃质量;G——混合物中颗粒材料的质量:

G'——单独将同样的颗粒材料烘干后损失的质量 W'——混合物烘干至恒重的质量

而含固量 S=100-W水

粘度:钠水玻璃的粘度随其水分,密度和模数而定,对比相关数据我们可以总结得到:1)当水分和密度大体相同时,模数越小则粘度越大;2)当模数一定时,气粘度随水分的增大而剧烈下降。

对于钠水玻璃砂的硬化机理目前还没有定论,但是我们可以提供其不同硬化方式与钠水玻璃模数,密度的关系以指导生产。

钠水玻璃砂CO2是某些车间常用的制芯造型工艺。此法既可以用于大量生产和单件小批生产,也适用于大小型、芯。目前广泛采用的CO2-钠水玻璃砂,大都有纯净的人造(或天然)石英砂加入4.5%~8.0%的钠水玻璃配制而成。对于几十吨的质量要求高的大型铸钢件砂型(芯),全部采用面砂或局部采用镁砂、铬铁矿砂,橄榄石砂、锆砂等特种砂代替石英砂较为有利。有的要求钠水玻璃砂具有一定湿态强度和可塑性,以便脱模后再吹CO2硬化,可以加入1%~3%的膨润土(质量分数)或3%~6%的普通粘土砂(质量分数)或加入部分粘土砂。为改善出砂性,有的型砂还加入1.5%的木屑(质量分数)或加入5%的石棉砂(质量分数)或加入其它附加物。

钠水玻璃砂目前存在的问题及解决方法:

1、出砂性差——a)在钠水玻璃中加入附加物;b)减少钠水玻璃的用量;c)减低易熔融物质的含量;d)采用以石灰石作原砂的钠水玻璃CO2自硬砂。

2、铸铁件粘砂——a)刷涂料,最好使用醇基涂料;b)一般铸铁件也可以在钠水玻璃中加入适量的煤粉或者适量具有填料性能的高岭土式粘土

3、型、芯表面粉化(白霜)——a)控制钠水玻璃的水分不要偏高,吹CO2的时间不宜过长,型、芯不要放置太久;b)据有关工厂的经验,在钠水玻璃中加入占砂质量1%左右,密度为1.3克∕立方厘米的糖浆,可以有效防止粉化。

4、砂芯抗吸湿性差——a)在钠水玻璃砂中加入锂水玻璃或在钠水玻璃中加入Li2CO3、CaCO3、ZnCO3等无机附加物;b)在钠水玻璃中加入少量有机材料或加入具有表面活性剂作用的有机物,粘结剂。

5、此外,还存在发气量大(注意排气;先烘干砂芯再浇注)、旧砂再生和回用困难、热膨胀(加入质量分数4%的高岭土粘土形式的铝土)等问题。