发布日期：2021-10-19 点击：291次
硅溶胶作为粘结剂自上世纪60年代开发使用于熔模精密铸造铸造以来，至今已获得了广泛的应用。再加上全球环保意识的逐步加强，硅溶胶因为绿色环保，无污染，而且制壳耐高温抗变形能力强，更成了熔模精密铸造首推的粘结剂。尽管到目前使用已近60年的历史，不少企业也一直在进行硅溶胶使用的研究摸索，今天精密铸造厂家宇丰金属为大家聊一聊硅溶胶的知识参数。
一、硅溶胶为什么能起粘结作用？
由于硅溶胶是由无定形(就是可以变化的结构）的二氧化硅胶粒在介质水中分散而形成的胶体。它由于在合适的条件下能够产生胶凝，形成凝胶，由于胶体粒子在一定条件下可相互连接，形成空间网状结构。这种空间网状结构具有一定的强度，因而能作为粘结剂。这里面有两个词，一个是胶凝，一个是凝胶。这是两个不同的概念。胶凝是一个动词，是反映胶体由液态转化成固液态的一个过程。而凝胶是一个名词，是胶凝过程的产物。
硅溶胶的胶凝的途径：其一是二氧化硅粒子聚集长大，然后沉淀，其二是硅溶胶中所含二氧化硅粒子的硅烷醇基脱水，硅氧烷联成网状结构的凝胶。还有一点需要指出：硅溶胶在0℃以下结冰，此时二氧化硅粒子沉淀，也出现胶凝现象，但此时已失去粘结剂功能。这里要说明一点，牵扯到硅溶胶的储存。必须保证不能暴晒，不能结冰。暴晒可能使硅溶胶失水，二氧化硅含量提高，引起胶凝；而结冰会使二氧化硅粒子聚集导致沉淀。因此，硅溶胶必须密封在室温状态保存。硅溶胶作为粘结剂利用的是第二种胶凝方式。在硅溶胶的胶凝过程中，干燥前期胶粒以氢键形成毛细管网状结构；后期干燥主要是硅醇基脱水形成硅氧烷，联成空间网状结构。
二、硅溶胶的几个重要参数：
1、SiO2含量。这是硅溶胶一个非常重要的参数。硅溶胶制壳的强度（常温强度和高温强度、残留强度）基本上取决于硅溶胶的SiO2含量。SiO2含量越高，型壳的强度越大。一般熔模精密铸造所用硅溶胶为SiO2含量为30%的硅溶胶。根据产品结构以及铸件材质，硅溶胶二氧化硅含量可以稀释至最低为20%。手册上建议铝合金铸件面层硅溶胶可以稀释至25%，背层可以到20%。二氧化硅含量也是硅溶胶产生胶凝的一个因素，有一个资料上介绍常规30%的硅溶胶由于水分蒸发致使硅溶胶二氧化硅含量达到34%-36%，就有可能引起硅溶胶涂料老化变质，失去粘结性能。这也是硅溶胶涂料定时补水的由来，特别是面层浆的补水，显得特别重要。
2、Na2O含量。钠离子是硅溶胶的稳定离子。钠离子来自氧化钠。所以，在硅溶胶中钠离子是作为稳定剂的。但是，由于在硅溶胶中胶粒优先吸附钠离子，所以，钠离子含量高时会降低胶粒带电量，也会导致胶粒之间的排斥力减小，间接会导致硅溶胶的稳定性下降。因此，钠离子含量不能太高，这也就是在硅溶胶参数中Na2O含量较少的依据。
3、PH值。一般来讲，熔模精密铸造所用硅溶胶为碱性硅溶胶，PH值在8.5-10。硅溶胶的酸碱度（PH值）与硅溶胶的稳定性有很大关系。从硅溶胶的PH值与胶凝曲线来看，硅溶胶有两个范围是相对稳定的。一个是PH值2-3，一个是PH值8.5-10。但是，酸性一侧的硅溶胶由于含硅烷醇比较少，它的胶凝不是以硅氧烷的方式组成三维空间立体结构，因此不能用作铸造粘结剂。因为硅溶胶的PH值事关硅溶胶的稳定，所以硅溶胶涂料维护有一项就是PH值的测定，确保硅溶胶的PH值在规定的范围。假如硅溶胶涂料的PH值有稍许变化，可以使用氨水或碳酸铵溶液做适当调整。硅溶胶PH值的测定一般使用PH试纸。一般频次为一到二周。
4、密度。密度是硅溶胶的一个重要参数，它的大小与二氧化硅粒子含量是一个正相关的关系，因此，间接能从硅溶胶的密度（比重）判断硅溶胶的二氧化硅含量以及。另外，硅溶胶有胶凝倾向时，硅溶胶的密度也会发生变化。在实际生产应用中，通过离心机分离出的涂料中的硅溶胶如果密度发生变化时，就要引起足够重视。常规硅溶胶密度的测量办法是按照JB／T4007-1999 熔模铸造涂料 试验办法中的密度计测定法。
密度g/cm31.161.211.271.31
（硅溶胶二氧化硅含量与密度对应表）
5、运动粘度。硅溶胶的运动粘度主要取决于分散相（即二氧化硅粒子）在体系中所占体积分数，而跟其粒子大小无关。说到体积分数，那么，硅溶胶的粘度就与硅溶胶的浓度（二氧化硅含量）有关。含量大，浓度高，体积比肯定高，粘度自然就高。另外，硅溶胶中二氧化硅粒子的致密程度也会影响硅溶胶的粘度。粒子越致密，同浓度的硅溶胶粒子体积越小，它的粘度就低。
（粉液比与型壳强度的关系）
6、粒径。硅溶胶中二氧化硅粒子为球形，它的粒径大小是硅溶胶一个非常重要的参数。一般硅溶胶粒径在6nm-100nm之间。常规铸造用硅溶胶胶粒直径在8-20nm。胶粒直径对硅溶胶的稳定性（胶凝性）有很大影响。由于硅溶胶的稳定得益于粒子间的斥力和引力的平衡。而粒子间的斥力与粒子直径成正比，所以，粒子越小，斥力越小，硅溶胶越不稳定。5nm的硅溶胶即使浓度很小，依然很不稳定。另外，硅溶胶的粒径大小对硅溶胶PH值有一定影响。一般粒径小，PH值小，粒径大，PH值相对大点。另外一点，粒子大小对凝胶结构和性能的影响会造成不同的结果：粒子大，胶凝后结构必然松散，强度也低，硅溶胶涂料收缩也大，相对应力也大。而粒子小，胶凝后结构肯定紧密，强度也高，硅溶胶涂料收缩小，应力也小。这也就是面层涂料与背层涂料不采用一种硅溶胶的原因。
7、稳定期。一般硅溶胶涂料的保存期为一年左右。考虑到硅溶胶对温度的敏感性，所以一般保存尽量在室内贮存，不能低于零度也不能超过40度。
上述就是精密铸造中硅溶胶的相关参数，希望对大家有所帮助。江门精密铸造厂家宇丰金属成立于2003年，专注生产精密铸造、精密铸件、全硅溶胶熔模精密铸件、CNC数控加工出众的供应商,从模具制造到精密铸件生产提供联合开发和一站式定制化服务，致力为中国高端制造业提供质优的精密铸造，如果有相关关于精密铸造、精密铸件的问题，欢迎咨询我们喔！
（本文部分内容素材整理自网络分享，如有侵权，请及时联系小编删除。）
