硅溶膠比重與二氧化硅含量的關系探索

楊敬敏 江愛華 劉晶沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司 遼寧省沈陽市 110043

硅溶膠比重與二氧化硅含量的關系探索

楊敬敏 江愛華 劉晶
沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司 遼寧省沈陽市 110043

硅溶膠是一種熔模鑄造用工藝材料，廣泛用于精密鑄造殼體及殼形的生產中。公司軍品和民品生產需使用大量的精密鑄造用的硅溶膠，硅溶膠的入廠復驗，采用重量法測試其二氧化硅含量，因復驗周期長，已遠不能滿足精密鑄造生產所需，因此尋找一種快速檢測硅溶膠中二氧化硅大致含量的方法是很有必要的。本文通過對不同批次的GJR-26硅溶膠，采用重量法測試硅溶膠中二氧化硅含量，同時測試其比重，通過對其比重與二氧化硅含量的關系研究，測試硅溶膠的比重即可確定其二氧化硅在某個范圍內的大致含量。

密度；二氧化硅含量；硅溶膠；線性關系

一、引言

硅溶膠是一種熔模鑄造用工藝材料，廣泛用于精密鑄造殼體及殼形的生產中。因公司內大量軍品和民品任務的所需，需要大量的精密鑄造用的硅溶膠，而對于硅溶膠的入廠復驗，我們原有的重量法測試硅溶膠中二氧化硅含量，因復驗周期長，已遠不能滿足精密鑄造生產所需，因此尋找一種快速檢測硅溶膠中二氧化硅含量的方法是很有必要的。由于生產某一個品種的硅溶膠(如GJR-26號)，采用的生產工藝目前已較成熟，通過測其比重的方法來測試硅溶膠中二氧化硅含量，我們對每批次的入廠硅溶膠采用重量法測試硅溶膠中二氧化硅含量，同時測試其比重，從積累的大量的試驗數據中我們發現其比重(密度)和二氧化硅含量成正比的關系。

二、硅溶膠的介紹

硅溶膠是二氧化硅的膠體微粒分散于水中的膠體溶液，又名硅酸溶膠，或二氧化硅水溶膠。硅溶膠外觀為乳白色半透明的膠體溶液，多呈穩定的堿性，少數呈酸性。硅溶膠中SiO2的濃度一般為10%-35%，濃度高時可達50%。硅溶膠粒子比表面積為50-400 m2/g，粒徑范圍一般在5-100nm，即處于納米尺度，與一般粒徑為0.1-10μm的乳液相比，其顆粒要小得多。

1.硅溶膠的生產工藝

目前硅溶膠的生產工藝主要有兩種，一種為硅酸鈉水溶液離子交換去除鈉離子；另一種是采用二氧化硅加水加氧化鈉合成的方法，我公司目前使用的硅溶膠是第二種工藝方法制成的。

2.硅溶膠的技術要求

熔模鑄造用硅溶膠(GJB-26)采用的技術要求規定如下：二氧化硅含量(%)

24～28; 氧化鈉含量(%)≤0.3; 硅溶膠比重1.15～1.19; pH9～9.5; 運動粘度m2/s≤6×10-6;二氧化硅粒子直徑(nm) 7～15; 外觀, 乳白或淡青無外來雜物。

三、實驗部分

1.實驗用品

⑴試劑

甲基紅指示劑、鹽酸標準溶液（0.1N）、去離子水。

⑵儀器

精密比重計、溫度計、最小分度值、量筒、電子天平、錐形瓶、電爐、

馬弗爐。

⑶樣品

不同牌號的硅溶膠試樣

2.試驗方法

⑴測定密度

用250ml量筒量取硅溶膠溶液，將溫度計、量程適當的比重計放入其中，控制溫度在25±1℃，且勿觸及管壁，準確到0.001。

⑵測定二氧化硅含量

①氧化鈉含量

稱取3克左右的硅溶膠（精準至0.0001克），移入250毫升錐形燒瓶中，加50毫升去離子水稀釋，滴3滴甲基紅指示劑，用0.1N鹽酸標準溶液由黃變紅即為終點。

計算公式： Na2O%=(V×N×0.031) /G×100 式中：V-滴定所耗鹽酸體積，毫升； N-標準鹽酸的當量濃度；0.031-每毫升鹽酸相當于氧化鈉的克數；G-硅溶膠試樣重，克。

②二氧化硅含量

在850℃馬弗爐中將瓷坩堝恒重，在已恒重的帶蓋瓷坩堝內稱取3克硅溶膠（精準至0.0001克）,在電爐上低溫加熱使其微沸，讓水分緩慢蒸發至干涸后，將坩堝加蓋置于馬弗爐中隨爐溫升溫至850℃，保溫30分鐘，恒重。

計算公式：SiO2%=(G1-G×Na2O%)/G×100 式中：G1-熔燒恒重后的硅溶膠殘留物重，克；G-硅溶膠試樣重，克；Na2O-試樣中氧化鈉含量，%。

四、結果討論與分析

1.我們實驗室對GRJ-26型硅溶膠累積實驗數據如下

2013年：批次號分別為13-119、13-180（05）、13-180（06）、13-196、13-264；比重分別為1.181、1.184 、1.183、1.182、1.185；二氧化硅含量分別為27.00 、27.30、27.20、27.12、27.47。

2014年: 批次號分別為14-007、14-071、14-075 、14-124、14-287、14-357；比重分別為1.181、1.183 、1.182、1.185、1.180、1.184；二氧化硅含量分別為27.00、27.37、27.19、27.72、27.77、27.56。

2015年: 批次號分別為15-212、15-237、15-253 、15-007、15-013；比重分別為1.184、1.182、1.185 、1.187、1.179；二氧化硅含量分別為27.60、27.40 、27.68、27.77、27.18。

由上述數據做出的比重和二氧化硅含量二者關系曲線見下圖：

2013年數據曲線

2014年數據曲線

2015年數據曲線

由上述數據可以看出GRJ-26型硅溶膠，密度在1.179～1.187范圍內，二氧化硅含量在26.77～27.77范圍內，二氧化硅含量隨密度的升高而增大，密度和二氧化硅含量呈一定的線性關系。

五、結論

由重量法測試硅溶膠中二氧化硅含量和比重的關系圖可以直觀地反映出，當硅溶膠的生產工藝處于穩定狀態的情況下，硅溶膠中二氧化硅含量隨密度的升高而增大，即硅溶膠的密度和二氧化硅含量呈一定的線性關系。因此，根據上述數據曲線，通過測試硅溶膠的比重即可確定其二氧化硅在某個范圍內的大致含量。為生產過程中需要快速測試在某一個技術指標范圍內二氧化硅大致含量打下堅實基礎。

[1]HB5346-86《熔模鑄造用硅溶膠》

[2]《硅溶膠的性質、制備和應用》

[3]《硅溶膠的用途》

On the relation of Ludox Proportion and Silicon Dioxide Content

Yang Jingmin, Jiang Aihua, Liujing, Shenyang Dawn Airline Engine (Group) co., LTD, Shenyang city, Liaoning province , 110043

Ludox is one arts and crafts material used for investment casting,which material is widely used in course of precision casting shell and shell shape. The production of company military products and civilian products needs large number of ludox used in precision casting and the ludo x’s factory reinspection adopts gravimetric method to test silicon dioxide content, because the reinspection needs a long period, it is far from meeting th e precision casting production requirements, it is necessary to f nd one new method to quickly test silicon dioxide roughly content in ludox. In this paper, t he roughly silicon dioxide content in certain range can be determined by using the gravimetric method to test the silicon dioxide content in various GJR-26 ludoxs, meanwhile measuring their proportion. By comparing the proportion with silicon dioxide content, we can get the conclusion that testing th e proportion of ludoxs can help to conf rm silicon dioxide roughly content in certain range.

density；silicon dioxide content；ludox；linear relation

T

A

楊敬敏( 1982～) 女, 漢, 工程師, 研究方向：航空潤滑劑性能研究。