硅溶膠在精密鑄造中的應用

      現代工業鍛改鑄、無切削、高表面光潔度、高精度等難以加工的復雜零件及組合件發展方向，為精密鑄造工藝開創了廣闊的應用前景；而軍工、航天產品對精鑄零件表面質量、外形尺寸要求很高，硅酸乙脂水解液又因為污染較大、制備工藝復雜、成本高等原因，而硅溶膠是采用特定的工藝從稀釋的硅酸鈉溶液制備的以不連續的無定型二氧化硅粒子為分散相、以水為分散介質的堿化穩定的膠態分散體系 ，其中的SiO2粒子表面經堿化、酸化、硅溶化改性處理之后，可與有機聚合物溶混而作為粘合劑使用。

      目前采用硅溶膠粘接劑制造陶瓷殼型，其工藝具有較多優點：配制工藝簡便，涂料便于貯存，浸涂用過的料漿調整成分后可繼續使用，減少了材料消耗,浸涂工藝性能穩定，容易操作，取消了用硅酸乙酯水解液時的氨干，工作環境得到改善，采用可控濕度的熱風干燥，殼型強度高，保證了陶瓷殼型及精鑄零件的質量，同時采用水基硅溶劑，安全性好。其不足之處：浸潤性不如硅酸乙酯好，涂料流動性差，氣泡不宜消除；同時水不如酒精揮發快，受操作環境濕度、溫度影響大，致使生產周期相對較長。 

1、硅溶膠的特性硅

      溶膠是乳白色透明膠體。它與液體硅酸鈉和硅酸乙酯水解液一樣在制造陶瓷型殼時以硅酸膠體起黏結作用，其基本成分是無定型SiO2，粒子具有大的比表面積，帶負電荷，水合硅醇層在干燥過程中提供濕強度，殼型焙燒時，大部分自由水分和結構水分蒸發掉，可獲得Z大強度，以承受澆鑄熔融合金液的沖擊作用。

      硅溶膠的重要特性之一是其穩定性。該穩定性與PH 值有關，PH為8.5～10Z穩定。PH為2～4較穩定，PH為7左右Z不穩定。硅溶膠中的電介質影響雙電層結構的電荷分布，降低硅溶膠穩定性。制備硅溶膠的方法很多，如酸化法、滲析法、離子交換法、凝膠膠溶法、水解法等。

2、硅溶膠的選擇

      硅溶膠的性能指標包括SiO2含量、密度、穩定劑的含量、PH 值、SiO2粒徑等，特種硅溶膠需要表面改性或外加活性劑。

3、硅溶膠的配制

      對于高溫合金、鋼、鈦合金、鋁合金及銅合金等鑄件，由于合金澆鑄溫度對不同陶瓷殼型巖相成分的要求也有所不同。但選用耐火粉料必須是能為硅溶膠所黏結，且在室溫配制涂料時又不會引起料漿膠凝。常使用粒徑為0.075mm左右的氧化鋁、氧化鋯、莫來石、鋁礦石及石英玻璃粉，為了改善涂料的浸涂性，往往還要加入懸浮劑、礦化劑、滲透劑、流平劑等輔助材料。稀釋劑常用去離子水或酒精。粉料的加入必須是邊加入邊攪拌，防止局部粉料過多吸水導致硅溶膠膠凝。選定配方后，涂料的性能由其粘度和密度來決定。隨著涂料浸漬使用，其性能必然發生變化。水分蒸發減少，粘度提高，故需按計算量補加少許硅溶膠和去離子水，以保證原涂料SiO2含量及粘度。 

4、硅溶膠涂制過程的干燥

      涂制過程中的干燥條件是確保品質的重要因素，殼型干燥就是水分從殼型內部通過毛細作用傳遞到涂層表面，然后向外揮發的過程。因此受空氣相對濕度、環境溫度、氣流速度、干燥時間、殼型材料等一系列因素的影響。

      在干燥過程中，水分從殼型表面不斷蒸發而吸收熱量,這會使蠟模溫度下降、尺寸縮小、易產生表面缺陷。干燥過程應盡可能快,以防止殼內表面溫度變化造成的影響。理想的干燥系統應能利用干燥過程的溫度下降所需要的大量流動空氣使濕球溫度與浸涂室室溫相平衡。

      可采用稱重法、測量電阻法等在模殼干燥過程中監測每一層的干燥情況，直到殼型充分干燥后再涂下一層。

      模殼經脫蠟、焙燒后就成為可澆鑄金屬液的殼型，可用隨爐試樣檢查每批型殼的性能。用不同硅溶膠制成的陶瓷型殼的強度和抗變形性能，通過數據分析可以看出國產硅溶膠型殼的強度水平及高溫自重變形性能與國外先進品類的硅溶膠接近。