7.1. Жидкое стекло. 7.2. Кремнезоль

7. 1. Жидкое стекло

Жидкое стекло применяется в качестве связующего материала вместо этилсиликата. Однако качество получаемых отливок при этом ухудшается. Жидкое стекло используется для приготовления ремонтных паст. Для этого его смешивают с пылевидным кварцем или с молотым асбестом. Обычно применяется содовое жидкое стекло (табл. 23).

Жидкое стекло (ЖС) — вязкая, клейкая жидкость, получаемая растворением в горячей воде силикатов натрия или калия. В ЛВМ обычно используют натриевое ЖС плотностью 1, 5—1, 55 г/см³, в составе которого 32— 34, 5% SiO₂, оксида натрия 11, 0— 13, 5% и более 57% воды.

Таблица 23

Марки жидкого стекла

Важнейшим недостатком, исключающим возможность применения ЖС при изготовлении высококачественных оболочек форм, является содержание в нем Nа₂O, образующего с материалом огнеупорной основы форм, входящим в суспензию, легкоплавкие соединения, резко снижающие огнеупорность оболочек, вызывающие их разупрочнение в процессе прокаливания и заливки, а также возникновение пригара на поверхности отливок. Так, кварцевые формы на ЖС полностью разупрочняются при температуре 750—800 °С, тогда как при температурах до 500 °С они обладают прочностью, в 2—2, 5 раза превышающей прочность оболочек на этилсиликатном связующем.

Номограмма для определения количества ацетона (спирта), воды и соляной кислоты для получения связующего на 1 кг ЭТС

Не рекомендуется экономить дорогостоящий ЭТС, изготовляя «комбинированные оболочки», у которых первые один-два слоя изготовлены из суспензий на этилсиликатном связующем, а последующие — на жидкостекольном. В этом случае опасность деформации и разрушения оболочки проявляется дважды: при температуре около 200 °С, когда достаточно прочная жидкостекольная оболочка претерпевает усадку, а этилсиликатная — расширяется, и при более высоких температурах — в период, когда жидкостекольная оболочка разупрочняется и прочность сравнительно тонкого облицовочного слоя на этилсиликатном связующем оказывается недостаточной для предотвращения разрушениявсейформы.

К недостаткам оболочек форм на ЖС относится приобретение ими высокой прочности после заливки и охлаждения ниже температуры 400— 500°С, т. е. оболочки становятся неподатливыми, затрудняют усадку отливок, вызывают образование в них внутренних напряжений и трещин.

Разработано несколько способов обработки окончательно сформированной на поверхности модельных блоков жидкостекольной оболочки, при которых она подвергается воздействию растворов кислот или солей, связывающих ионы натрия и калия с образованием безопасных для качества формы соединений (например, NаСl). В результате повышается огнеупорность оболочек, уменьшается опасность нежелательного взаимодействия заливаемого металла с материалом формы. Так жидкостекольные оболочки обрабатывают (закрепляют) в подкисленном НС1 растворе оксихлорида алюминия с образованием в оболочке алюмосиликатного связуюшего:

Далее, без повторной сушки, выплавляют модели и прокаливают оболочки. При 100—110°С изних удаляется гигроскопическая влага, при 500—600 °С происходит дегидратация гидросиликатов алюминия.

Разработаны способы получения ряда разновидностей неорганических связующих при использовании ЖС в качестве исходного материала. кремнезоль

7. 2. Кремнезоль

Наибольшее практическое значение имеет кремнезоль, полученный двухстадийным процессом: обработкой жидкого стекла ионообменными смолами для удаления ионов Nа с последующим упариванием золя низкой концентрации до содержания 30—40% SiO₂. Такие кремнезоли являются мелкодисперсными и содержат стабилизаторы, обеспечивающие длительное хранение этих связующих. Высокая концентрация в них двуокиси кремния обеспечивает получение оболочек с достаточно высокими прочностными свойствами — до 5—7 МПа при статическом изгибе.

Однако кремнезоли становятся непригодными для использования при воздействии низких температур, что затрудняет их транспортирование и хранение в зимних условиях. Ведутся работы по созданию морозостойких кремнезолей.