制壳用耐火材料及粘结剂型壳介绍详解演示文稿

制壳用耐火材料及粘结剂型壳介绍详解演示文稿现在是1页\一共有86页\编辑于星期三优选制壳用耐火材料及粘结剂型壳介绍现在是2页\一共有86页\编辑于星期三二、铝硅系耐火材料简介现在是3页\一共有86页\编辑于星期三该体系有下列材料可做耐火材料：石英SiO2刚玉Al2O3高岭土Al2O3•2SiO2莫来石3Al2O3•2SiO2铝矾土Al2O3>48%现在是4页\一共有86页\编辑于星期三请看图左方的石英现在是5页\一共有86页\编辑于星期三三、石英（SiO2晶体）又称硅砂有七种晶体β石英α石英γ鳞石英β鳞石英α鳞石英β方石英α方石英现在是6页\一共有86页\编辑于星期三

a)b)c)三种晶型硅氧四面体的结合方式a)α方石英b)α鳞石英c)β石英现在是7页\一共有86页\编辑于星期三同种晶体转变时能量要得小,故容易进行转变,如:β石英α石英573℃不同晶体间转变需能量要多,故较难进行.自然界的石英为β石英。现在是8页\一共有86页\编辑于星期三●熔点1713℃●酸性，热化学稳定性差●大（12.5×10-6/℃）而不均匀的热膨胀系数不是一种性能好的制壳材料应用：精度不高的铸件上石英现在是9页\一共有86页\编辑于星期三四、石英玻璃（SiO2非晶体）

●熔点1713℃

●酸性、热化学稳定性差

●小(0.5×10-6/℃)而均匀的热膨胀系数是一种性能较好的制壳材料应用：高精度铸件型壳、陶瓷型芯上现在是10页\一共有86页\编辑于星期三请看图右方的刚玉现在是11页\一共有86页\编辑于星期三五、刚玉（Al2O3）●熔点2050℃●中性、热化学稳定性好●较小（8.6×10-6/℃）而均匀的热膨胀系数是一种性能好的制壳材料应用：精度高的高合金钢件上现在是12页\一共有86页\编辑于星期三请看Al2O348%处的高岭土现在是13页\一共有86页\编辑于星期三六、高岭土分生、熟两种。生料一般不用，因在加热中会发生下列反应Al2O3•2SiO2•2H2O→Al2O3•2SiO2+2H2OAl2O3•2SiO2→Al2O3+2SiO23Al2O3+2SiO2→3Al2O3•2SiO2SiO2（无定形）→SiO2（方石英或玻璃相）现在是14页\一共有86页\编辑于星期三熟高岭土●

熔点1700～1790℃●

弱酸性，热化学稳定性较好●

较小（5.0×10-6/℃）而均匀的热膨胀系数是一种性能较好的背层制壳耐火材料应用：背层制壳耐火材料现在是15页\一共有86页\编辑于星期三生高岭土●在熔模铸造中一般不用●在用水玻璃型壳生产低精度铸件时,可加在背层型壳中起增强型壳强度的作用，如沈阳粘土、无锡白泥等耐火粘土。现在是16页\一共有86页\编辑于星期三铝矾土是指Al2O3>48%的铝硅系化合物,化学成分变化范围大现在是17页\一共有86页\编辑于星期三七、铝钒土(Al2O3﹥48%）分生、熟两种。生料是由高岭土和水铝石组成，加热时会发生一系列化学反应：水铝石Al2O3·3H2O→Al2O3+3H2O高岭土Al2O3•2SiO2•2H2O→Al2O3•2SiO2+2H2OAl2O3•2SiO2→Al2O3+2SiO23Al2O3+2SiO2→3Al2O3•2SiO2SiO2（无定形）→SiO2（方石英或玻璃相）现在是18页\一共有86页\编辑于星期三生铝矾土在加热过程中有很多化学、物理变化,故不用。生铝矾土为水泥(灰)色,熟铝矾土为淡黄色,容易加以区分。生铝矾土现在是19页\一共有86页\编辑于星期三熟铝矾土●熔点﹥1700℃●弱酸性，热化学稳定性较好●较小（5.4×10-6/℃）而均匀的热膨胀系数应用：背层制壳耐火材料现在是20页\一共有86页\编辑于星期三八、锆石（锆英）ZrO2·SiO2或ZrSiO4是非铝硅材料其相图现在是21页\一共有86页\编辑于星期三锆石ZrO2•SiO2或ZrSiO4●熔点＞1948℃●弱酸性，热化学稳定性较好●较小（4.6×10-6/℃）而均匀的热膨胀系数是一种性能较好的制壳耐火材料应用：高精度（除高合金钢外）件面层现在是22页\一共有86页\编辑于星期三名称耐火度（或熔点）℃酸碱性热膨胀系数×10-6/℃应用石英1713酸性12.5精度不高件，面、背层石英玻璃1713酸性0.5高精度件型、芯刚玉2050中性8.6高精度件面层（高合金钢）锆石＞1948弱酸性4.6高精度件（非高合金钢）面层高岭土(熟）1700～1790弱酸性5.0背层铝矾土(熟）＞1700弱酸性5.4背层现在是23页\一共有86页\编辑于星期三目前锆石粉砂的价格飚升，已高于刚玉粉砂和熔融石英砂粉，能否用刚玉粉砂代替锆石粉砂呢？能九、锆石代用问题：现在是24页\一共有86页\编辑于星期三国际上已经开展锆英的代用工作，如美国刚玉全部或部分的代用锆英；国内已用刚玉代替锆英。现在是25页\一共有86页\编辑于星期三代用时应注意代用材料的化学成分和纯度，代用材料的粒度，以保证不产生化学粘砂和机械粘砂。现在是26页\一共有86页\编辑于星期三十、旧砂回用问题废型壳的回用是国内外关注的问题，可将废型壳破碎、过筛后再使用。现在是27页\一共有86页\编辑于星期三§3粘结剂及型壳介绍一、概况1.种类水玻璃硅溶胶硅酸乙酯现在是28页\一共有86页\编辑于星期三应用高精铸件：硅溶胶、硅酸乙酯，其中硅溶胶为绿色粘结剂，正在发展中。

低精铸件：水玻璃现在是29页\一共有86页\编辑于星期三硅溶胶、硅酸乙酯、水玻璃粘结剂中起粘结作用的都是SiO2胶体，又称硅酸胶体。现在是30页\一共有86页\编辑于星期三二、硅酸胶体的几种形式现在是31页\一共有86页\编辑于星期三从溶胶转变为冻胶、凝胶的过程称胶凝过程。制壳就是粘结剂从溶胶转变为冻胶和凝胶的胶凝过程，是一个复杂的物理、化学变化的过程。现在是32页\一共有86页\编辑于星期三胶粒结构二氧化硅粒子表面的扩散双电层及电位三、胶体结构现在是33页\一共有86页\编辑于星期三胶粒是在0~100nm的颗粒，1nm=10-6mm，物质在这种粒度时，就具有很多特性，有粘结作用。现在是34页\一共有86页\编辑于星期三胶粒合并，则导致胶凝。阻碍胶粒合并的因素：胶粒间带同性电，同性相斥。胶粒合并的动力：分子运动，合并后总表面积减少，表面自由能下降。四、胶凝过程现在是35页\一共有86页\编辑于星期三五、影响胶凝的因素1.电介质影响胶粒结构影响胶粒带电量现在是36页\一共有86页\编辑于星期三影响胶凝的因素1.电介质2.pH值影响胶粒的结构影响胶粒的带电量现在是37页\一共有86页\编辑于星期三影响胶凝的因素1.电介质2.pH值3.SiO2浓度4.温度影响胶粒的分子运动、改变分子碰撞机会现在是38页\一共有86页\编辑于星期三可利用电介质、pH、SiO2浓度、温度四个因素来改变胶凝时间，提高制壳生产率。但因生产精密铸件，实际生产中不能利用温度这一因素。现在是39页\一共有86页\编辑于星期三§4硅溶胶及其型壳一、硅溶胶硅溶胶是白色透明的溶胶,在电子显微镜下可看到胶体颗粒现在是40页\一共有86页\编辑于星期三胶粒结构二氧化硅粒子表面的扩散双电层及电位现在是41页\一共有86页\编辑于星期三密度g/cm3含w（SiO2）1.1625%1.2130%1.2735%1.指标现在是42页\一共有86页\编辑于星期三现在是43页\一共有86页\编辑于星期三⑤运动粘度反映硅溶胶的粘稠程度影响涂料的粉液比及型壳表面粗糙度及强度现在是44页\一共有86页\编辑于星期三⑥胶体粒径胶体粒子直径影响其稳定性及型壳强度

粒子越小稳定性较差，但型壳强度高现在是45页\一共有86页\编辑于星期三2.标准 SiO230％Na2O≤0.5％密度g/cm31.20～1.22pH值9～10运动粘度mm2/s≤8胶体粒径nm8～14现在是46页\一共有86页\编辑于星期三二、硅溶胶涂料硅溶胶不用预处理可直接配制涂料1.种类面层涂料影响铸件表面质量过渡层涂料将面层和背层粘接好背层涂料影响铸件精度现在是47页\一共有86页\编辑于星期三2.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、粘结剂组成现在是48页\一共有86页\编辑于星期三湿润剂湿润剂是表面活性剂，其分子一般由两种性质不同的原子基团组成：一种是非极性的亲油基团，另一种是极性的亲水基团。如聚氧乙烯烷基醇醚（JFC)憎水亲水现在是49页\一共有86页\编辑于星期三湿润剂作用示意图表面活性剂亲油基在熔模表面的定向排列表面活性剂有一薄层即可，用量为硅溶胶的千分之一左右。现在是50页\一共有86页\编辑于星期三国内使用最多的润湿剂为JFC，又称渗透剂EA，全名聚氧乙烯烷基醇醚。现在是51页\一共有86页\编辑于星期三消泡剂加湿润剂后，涂料的表面张力下降，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、醇类现在是52页\一共有86页\编辑于星期三消泡剂作用是使气泡表面膜被拉伸变薄而使气泡破灭现在是53页\一共有86页\编辑于星期三3.涂料配方面层涂料过渡层涂料背层涂料硅溶胶/kg101010锆英粉/kg36～40高岭土/kg16～1714～15润湿剂/mL16消泡剂/mL12现在是54页\一共有86页\编辑于星期三配方中耐火粉料与粘结剂（硅溶剂）适量比称粉液比，它直接影响涂料及型壳性能。应加以控制。涂料粉液比高，所制型壳表面致密，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。现在是55页\一共有86页\编辑于星期三但能否达到配方的粉液比，取决于原材料的质量。如硅溶胶的粘度、耐火粉料的粗细和分布（粒度级配）。现在是56页\一共有86页\编辑于星期三4.涂料配制硅溶胶→润湿剂→耐火粉料→消泡剂全部新料部分新料面层24h12h背层10h5h现在是57页\一共有86页\编辑于星期三涂料配制时需很长时间搅拌，直到无粉团为止，则可测定涂料粘度，如合格涂料就可待用。现在是58页\一共有86页\编辑于星期三国内杯和美国杯、欧洲杯现在是59页\一共有86页\编辑于星期三流杯粘度测定终点的确定现在是60页\一共有86页\编辑于星期三5.性能控制粘度s密度g/cm3面层 3212.7～2.8过渡层1911.82～1.85背层 1311.81～1.83用流杯粘度加以控制现在是61页\一共有86页\编辑于星期三如粘度过高要加硅溶胶加以调整，如粘度过低则加耐火粉调整。现在是62页\一共有86页\编辑于星期三三、制壳工艺１.工序清洗蜡模上涂料撒砂干燥反复多次现在是63页\一共有86页\编辑于星期三●清洗蜡模去除蜡模上的油污将蜡模放在清洗剂中清洗现用环保的ZF-301清洗剂代替了有机清洗剂：三氯乙烷、乙醇、丁酮等现在是64页\一共有86页\编辑于星期三●上涂料

要各处上到才能形成表面光洁，强度合格的型壳．尤其是面层，对有文字、凹槽、直角处要特别注意，除浸涂涂料外，必要是可以用笔刷涂料，或用压缩空气微微的吹局部重要处，防止气泡等。现在是65页\一共有86页\编辑于星期三●撒砂撒砂的作用：加强型壳固定涂料分散胶凝收缩，防止产生穿透性裂纹现在是66页\一共有86页\编辑于星期三●干燥利用水分蒸发，SiO2胶体胶凝浓度增加，最终形成胶凝，这是利用电介质、pH、浓度、温度四个因素中浓度这一因素让胶体胶凝、制壳的。现在是67页\一共有86页\编辑于星期三2.制壳工艺参数包括：涂料的种类，撒砂种类和粗细，制壳间的温度、湿度和风力，干燥时间等现在是68页\一共有86页\编辑于星期三层数参数面层二层背层封浆涂料种类面层涂料过渡层涂料背层涂料背层涂料撒砂（目）100/120锆砂30/60锆砂/高岭土砂16/30高岭土砂温度(℃)22～26湿度(%)60～7040～60风速(m/s)--6～8干燥时间(h)4～6＞8＞12预湿剂浸预湿剂--现在是69页\一共有86页\编辑于星期三说明●涂料用三种:面层保证铸件表面质量过渡层将面、背层粘结好背层保证铸件精度●高精度铸件可用两层面层涂料现在是70页\一共有86页\编辑于星期三层数参数面层二层背层封浆涂料种类面层涂料过渡层涂料背层涂料背层涂料撒砂（目）100/120锆砂30/60锆砂/高岭土砂16/30高岭土砂温度(℃)22～26湿度(%)60～7040～60风速(m/s)--6～8干燥时间(h)4～6＞8＞12预湿剂浸预湿剂--现在是71页\一共有86页\编辑于星期三撒砂由细到粗，面层细，逐层加粗用三种砂（100/120、30/60、16/30）以便于镶嵌，使整个型壳为一整体的型壳两种不同结构的型壳a）整体型壳b）分层型壳现在是72页\一共有86页\编辑于星期三撒砂种类与同层涂料相同相同的耐火材料，其热膨胀系数一致，以防止撒砂和涂料分离。现在是73页\一共有86页\编辑于星期三撒砂有两种雨淋撒砂均匀，但劳动强度较大，多用于面层，以保证面层质量现在是74页\一共有86页\编辑于星期三沸腾撒砂效率高，但型壳边角处易撒不上砂，多用于背层现在是75页\一共有86页\编辑于星期三层数参数面层二层背层封浆涂料种类面层涂料过渡层涂料背层涂料背层涂料撒砂（目）100/120锆砂30/60高岭土砂16/30高岭土砂温度(℃)22～26湿度(%)60～7040～60风速(m/s)--6～8干燥时间(h)4～6＞8＞12预湿剂浸预湿剂--现在是76页\一共有86页\编辑于星期三●影响干燥的因素：T℃、湿度和风力—T℃不变以保证铸件精度—湿度很重要面层湿度60～70％背层湿度40～60％现在是77页\一共有86页\编辑于星期三因面层的主要的矛盾是干得过快，面层型壳易开裂，造成毛刺缺陷，为防止干得过快，面层湿度要高些，60~70%。背层的主要矛盾是干得过慢，生产效率低，为提高生产效率，背层湿度要低些，40~60%现在是78页\一共有86页\编辑于星期三a）b）

风速对型壳干燥和硅溶胶中水的蒸发影响

a）风速对型壳干燥的影响b）风速对硅溶胶中水的蒸发影响●风力