熔模精密鑄造中硅溶膠的應用研究

胡聚磊（河北光德精密機械股份有限公司 河北滄州 060001）

引言

隨著科學技術的快速發展，在精密鑄造領域中，硅溶膠的相關研究已經逐步展開，研究人員根據硅溶膠的相關特性來分析其做為粘結劑的效用，并且對不同性質的硅溶膠進行詳細的研究，進而確定不同性質的硅溶膠在熔模精密鑄造中的使用類型，進而推動熔模精密鑄造業的快速發展。硅溶膠在熔模精密鑄造中主要應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劑，使得鑄件殼型的質量得到了大幅提升，這也使得硅溶膠在熔模精密鑄造中得到了更為廣泛的應用。

一、硅溶膠的特性及其作為粘結劑的優勢

1.硅溶膠的相關特性

硅溶膠是一種外觀為乳白色的半透明膠體溶液，大多數情況下呈穩定的堿性，少數情況下呈現酸性。硅溶膠具有較低的粘度，分散性能好，能夠充分的進入到需要填充的固體物質中，并且可以保障固體物質的表面平滑。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性和反應性，在使用硅溶膠后進行干燥和燒結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中。硅溶膠通過與有機樹脂的均質混合后，可以有效的改善混合物質的機械、化學性能。與此同時，硅溶膠還具有良好的穩定性，一旦凝固就不會在溶解在水中和出現變質的現象。

2.硅溶膠作為粘結劑的優勢

硅溶膠作為粘結劑廣泛的應用于熔模精密鑄造中，取代了制備工藝繁雜、污染嚴重和成本高昂的水玻璃和硅酸乙酯水溶液。這種粘結劑在熔模精密鑄造中得以廣泛應用的優勢主要在于：硅溶膠的配制工藝比較簡便，沒有復雜工序。它的涂料只需要調整成分后就可以使用，使其貯存起來比較方便。在進行浸涂工藝的時候，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進行干燥。使用硅溶膠后的鑄件殼型的強度比較高，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的粘結劑要低很多，這樣可以為企業節省成本和獲得更大的經濟效益。

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。之后進行酸化反應，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，然后控制好相關的因素就能夠得到硅溶膠成品。

（2）單質硅一步溶解法

單質硅一步溶解法主要是利用硅粉在堿性物質的催化作用下和水反應后，生成水合硅酸。生成的水合硅酸將會在水介質中聚合。由單體自行脫水后逐步變成二元體和多元體，進而成為水合硅酸的水溶液。這種制備方法的優勢在于制備的硅溶膠中的雜質含量很少，并且膠粒結構致密、穩定性好。得到膠粒后在氮氣的保護下進行最終的干燥，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具體的要求選擇合適的硅溶膠，這樣才能體現出硅溶膠作為粘結劑的優勢和提高精密鑄件的質量。

三、熔模精密鑄造中硅溶膠的應用

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

在制備硅溶膠殼型的過程中，需要嚴格的控制好相關的條件因素，這樣才能夠保證成品的質量。在殼型干燥的過程中，殼型中的水分將會從殼型的內部傳遞到殼型涂層表面，這樣將會影響到殼型的表面質量，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中。因此，雖然殼型內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量。此外，在干燥的過程中，水分在蒸發的過程中會吸收大量的熱量，這樣會是使蠟摸的溫度下降，進而出現尺寸縮小的現象，致使殼型表面出現缺陷，所以要加快干燥的過程，這樣才能夠保證殼型的質量。

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實際情況選擇合適的干燥溫度，進而保障硅溶膠殼型的質量。

結束語

雖然硅溶膠在熔模精密鑄造中得到了廣泛的應用，但是它還是存在著一些缺陷。主要是涂料的流動性很差，這樣容易產生氣泡，影響鑄件的質量。因此，需要根據這些問題，找到合適的解決方案，才能夠進一步推動熔模精密鑄造業的快速發展。

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

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