硅溶胶型壳的面层和背层对硅溶胶和耐火粉料的要求是不一样的,由硅溶胶—锆英粉面层浆料制作的型壳具有良好的高温强度和热稳定性、热膨胀系数小、与钢液界面有良好的润湿特性,因此被广泛用于熔模铸造浇注优质铸件。面层浆料中所采用的基本是SIO2的质量分数为30%的硅溶胶,胶粒直径有的工程采用10~20mm的通用胶,有的采用8~10mm面层胶。胶粒直径对浆料的特性有很大的影响,那制壳工艺中面层与背层中的“干燥”也起着举重轻重的作用。
面层干燥是硅溶胶制壳的关键工序之一。硅溶胶型壳面层的厚度约为0.25mm,是非常薄的涂层,因此其干燥速度是比较快的。由于面层很薄且致密,强度较低,当面层各部位干燥速度不一致时,很容易因胶凝收缩不一致而导致面层型壳开裂甚至剥离。因此面层干燥应尽可能低保持各个部位的干燥速度一致。为此必须严格控制面层干燥室的温度和湿度。一般工艺要求是室温22~24℃、湿度50%~70%。湿度控制在(60±5)%。面层干燥忌风,但对于简单小件,为缩短干燥时间也可微
背层干燥是硅溶胶型壳胶凝获得强度的关键,背层型壳干燥是制壳周期中花费时间长的工序,因此如何缩短干燥时间、保证干燥品质也备受人们关注。硅溶胶的胶凝机理不同于水玻璃。精密铸造用的水玻璃是以离子为主体的胶体溶液,其胶凝过程主要是离子参与化学反应的过程。当水玻璃浆料接触NH4CL(或结晶氧化铝)等硬化剂时,其接触界面很快发生化学反应生成一层胶膜,这层胶膜阻隔了内层浆料与NH4CL等硬化剂的接触,但是由于这层胶膜具有间隙,NH4CL等硬化剂将通过胶膜的间隙向内层渗透,而使反应继续进行,胶膜逐渐增厚。在胶膜增厚到一定厚度后,氧化铵等硬化剂通过胶膜的扩散渗透速度将小于化学反应速度,此时硬化剂在胶膜中的扩散渗透速度成为影响硬化速度的主导因素,在一定厚度称为临界胶膜厚度,将临界胶膜厚度之前的硬化过程为接触硬化,而将临界胶膜以后的硬化称为扩散渗透硬化,并测定计算了氮化铵硬化和结晶氮化铝硬化时的临界胶膜厚度及接触硬化速度和扩散渗透硬化速度。
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