熔模精密鑄造中硅溶膠的應(yīng)用研究

胡聚磊（河北光德精密機(jī)械股份有限公司 河北滄州 060001）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在精密鑄造領(lǐng)域中，硅溶膠的相關(guān)研究已經(jīng)逐步展開，研究人員根據(jù)硅溶膠的相關(guān)特性來分析其做為粘結(jié)劑的效用，并且對不同性質(zhì)的硅溶膠進(jìn)行詳細(xì)的研究，進(jìn)而確定不同性質(zhì)的硅溶膠在熔模精密鑄造中的使用類型，進(jìn)而推動熔模精密鑄造業(yè)的快速發(fā)展。硅溶膠在熔模精密鑄造中主要應(yīng)用在鑄件殼型制備的過程中，由于使用硅溶膠這種具有特殊性能的粘結(jié)劑，使得鑄件殼型的質(zhì)量得到了大幅提升，這也使得硅溶膠在熔模精密鑄造中得到了更為廣泛的應(yīng)用。

一、硅溶膠的特性及其作為粘結(jié)劑的優(yōu)勢

1.硅溶膠的相關(guān)特性

硅溶膠是一種外觀為乳白色的半透明膠體溶液，大多數(shù)情況下呈穩(wěn)定的堿性，少數(shù)情況下呈現(xiàn)酸性。硅溶膠具有較低的粘度，分散性能好，能夠充分的進(jìn)入到需要填充的固體物質(zhì)中，并且可以保障固體物質(zhì)的表面平滑。在硅溶膠粒子的表面上有硅醇羥基和吸附水，這樣能夠有效的提高硅溶膠的潤濕性。此外，硅溶膠還具有良好的粘結(jié)性和反應(yīng)性，在使用硅溶膠后進(jìn)行干燥和燒結(jié)能夠形成一層堅固的膜，并且這種膜一旦成型就不會再次溶解在水和其他物質(zhì)中。硅溶膠通過與有機(jī)樹脂的均質(zhì)混合后，可以有效的改善混合物質(zhì)的機(jī)械、化學(xué)性能。與此同時，硅溶膠還具有良好的穩(wěn)定性，一旦凝固就不會在溶解在水中和出現(xiàn)變質(zhì)的現(xiàn)象。

2.硅溶膠作為粘結(jié)劑的優(yōu)勢

硅溶膠作為粘結(jié)劑廣泛的應(yīng)用于熔模精密鑄造中，取代了制備工藝繁雜、污染嚴(yán)重和成本高昂的水玻璃和硅酸乙酯水溶液。這種粘結(jié)劑在熔模精密鑄造中得以廣泛應(yīng)用的優(yōu)勢主要在于：硅溶膠的配制工藝比較簡便，沒有復(fù)雜工序。它的涂料只需要調(diào)整成分后就可以使用，使其貯存起來比較方便。在進(jìn)行浸涂工藝的時候，很容易操作。此外，與硅酸乙酯水解液的干燥方法不同，主要采用的是能夠控制濕度的熱風(fēng)進(jìn)行干燥。使用硅溶膠后的鑄件殼型的強(qiáng)度比較高，這樣使用的過程中安全性自然會比較好。與此同時，制備硅溶膠的成本比傳統(tǒng)的粘結(jié)劑要低很多，這樣可以為企業(yè)節(jié)省成本和獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

二、硅溶膠的制備方法及其分類

1.硅溶膠的制備方法

硅溶膠的制備方法比較多，主要有單質(zhì)硅一步溶解法、離子交換法、膠溶法、電解電滲析法和直接酸中和法。以下主要介紹單質(zhì)硅一步溶解法、直接酸中和法和膠溶法。

（1）直接酸中和法

采用直接酸中和法制備硅溶膠時，利用離子交換法去除原材料中的鈉離子，這樣將得到含鈉離子少的稀溶膠，然后將稀溶膠加熱后停置一段時間。之后進(jìn)行酸化反應(yīng)，將稀水玻璃原料和稀硫酸加入到稀溶膠中，在加入的過程中需要控制好鈉離子的濃度和混合溶液的溫度、PH和加入的時間，然后控制好相關(guān)的因素就能夠得到硅溶膠成品。

（2）單質(zhì)硅一步溶解法

單質(zhì)硅一步溶解法主要是利用硅粉在堿性物質(zhì)的催化作用下和水反應(yīng)后，生成水合硅酸。生成的水合硅酸將會在水介質(zhì)中聚合。由單體自行脫水后逐步變成二元體和多元體，進(jìn)而成為水合硅酸的水溶液。這種制備方法的優(yōu)勢在于制備的硅溶膠中的雜質(zhì)含量很少，并且膠粒結(jié)構(gòu)致密、穩(wěn)定性好。得到膠粒后在氮氣的保護(hù)下進(jìn)行最終的干燥，這樣硅溶膠就制備完成了。

（3）膠溶法

膠溶法制備硅溶膠的過程中，首先利用酸液中和水玻璃溶液后，形成凝膠。然后將所得的凝膠過濾和水洗，完成上述步驟后，向凝膠中加入稀堿溶液，控制好加壓的壓力和加熱的溫度，等待一定的時間后就能夠得到硅溶膠成品。

2.硅溶膠的分類

硅溶膠主要有堿性硅溶膠、酸性硅溶膠和中性硅溶膠。每一種硅溶膠都有各自的特性，在使用的過程中需要根據(jù)具體的要求選擇合適的硅溶膠，這樣才能體現(xiàn)出硅溶膠作為粘結(jié)劑的優(yōu)勢和提高精密鑄件的質(zhì)量。

三、熔模精密鑄造中硅溶膠的應(yīng)用

硅溶膠作為粘結(jié)劑在熔模精密鑄造中得到了廣泛的應(yīng)用。將硅溶膠應(yīng)用到熔模精密鑄造中，不僅提高鑄件的質(zhì)量，也降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。下面將論述硅溶膠在硅溶膠殼型制備中的應(yīng)用。

在制備硅溶膠殼型的過程中，需要嚴(yán)格的控制好相關(guān)的條件因素，這樣才能夠保證成品的質(zhì)量。在殼型干燥的過程中，殼型中的水分將會從殼型的內(nèi)部傳遞到殼型涂層表面，這樣將會影響到殼型的表面質(zhì)量，由于在殼型表面涂有硅溶膠，硅溶膠在一定溫度下就會凝固，并且一旦凝固后就不會再次溶解在其他物質(zhì)中。因此，雖然殼型內(nèi)部的水分會傳遞到殼型的表面，但不會影響到殼型表面的質(zhì)量。此外，在干燥的過程中，水分在蒸發(fā)的過程中會吸收大量的熱量，這樣會是使蠟摸的溫度下降，進(jìn)而出現(xiàn)尺寸縮小的現(xiàn)象，致使殼型表面出現(xiàn)缺陷，所以要加快干燥的過程，這樣才能夠保證殼型的質(zhì)量。

在熔模精密鑄造中，硅溶膠殼型的制備是極為重要的。而在硅溶膠殼型制備中，干燥溫度的控制是很重要的，不同殼型的制備工藝是不同的，這樣在干燥時也需要根據(jù)實際情況選擇合適的干燥溫度，進(jìn)而保障硅溶膠殼型的質(zhì)量。

結(jié)束語

雖然硅溶膠在熔模精密鑄造中得到了廣泛的應(yīng)用，但是它還是存在著一些缺陷。主要是涂料的流動性很差，這樣容易產(chǎn)生氣泡，影響鑄件的質(zhì)量。因此，需要根據(jù)這些問題，找到合適的解決方案，才能夠進(jìn)一步推動熔模精密鑄造業(yè)的快速發(fā)展。

[1]肖克；硅溶膠在熔模精密鑄造中的應(yīng)用[J]；鑄造技術(shù)，2001年06期23-24.

[2]安錦輝；硅溶膠在精密鑄造中的應(yīng)用[J]；河北化工，2009年12期35-36.