Иванов (550688), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Таблица б.7 Характернстнка нскоднмк снкйунтщик матерналов оболочек П р и м е ч а н и и. Ь Все исходные материалы — ыкдкости, квлацнй авотнокислый— кристаллические соль. 2. Метнловый спирт идовит. !90 К и с л ы е с в я з у ю п( и е широко представлены растворамй этилсиликата, из которых образуется в оболочке аморфная двуокись кремния. Формы с ннм достаточно прочны и не образуют пригара на отливках из углеродистых сталей, медных и алюминиевых сплавов. К кислым также относятся фосфаты металлов и сочетания этилсиликатного связующего с фосфатным.
Этилснликаты (ЭТС) — прозрачная илн слабоокрашенная жидкость с запахом эфира. Это продукт реакции этилового спирта с четыреххлористым кремнием при непрерывном их смешивании и охлаждении в реакторе. Реакция этерификации, или эфиризации, может быть схематически представлена следующим уравнением (если применяют обезвоженный спирт) (41 ): ЯС!, + 4С,Н,ОН -+- (С,Н,О),Я + 4НС!, (6.2) где (С,Н,О) Я вЂ” этиловый эфир ортокремниевой кислоты с температурой кйпения 165,5 'С, называемый также тетраэтоксисиланом, нли моноэфиром.
При использовании в реакции спирта, содержащего некоторое количество воды, последняя частично гидролизует продукты этернфикации, а образовавшиеся молекулы конденсируются (объединяются) с выделением воды, которая вновь вступает в реакцию гидролиза, В результате образуется смесь соединений (табл. 6.8), которую называют техническим ЭТС Он не содержит двуокиси кремния (ЯО,), но, так как ЯО, — собственно связующее оболочки„условное количество его в ЭТС принято в обозначении марки продукта. Для литейного производства отечественная химическая промышленность выпускает ЭТС двух марок: 32 и 40. Технические требования указаны в табл. 6.9. Существенные преимущества ЭТС 40 перед ЭТС 32 заключаются в том, что связующие растворы первого при меньшем содержании в них двуокиси кремния сообщают оболочкам большую прочность вследствие более высокой степени конденсации.
Следовательно, для литейного производства целесообразно выпускать только ЭТС 40 и ЗТС 50. Строение молекул ЭТС 32 и ЭТС 40 линейное, например, Оц ОК ОК ОК' ! ! ! ! КΠ— Я вЂ” Π— Я вЂ” Π— — Я вЂ” Π— Я вЂ” ОК (6.3) ! ! ! ! ОВ ОК Оц ОР. ЭТС 40 и ЭТС 32 не могут быть связующими, так как не сообщают прочность оболочкам.
Для получения связующих растворов их необходимо гндролизовать с тем, чтобы линейное строение молекул превратить в разветвленное н частично сшитое илн в коллондный раствор (с. 211 — 212). Из сравнения составов отечественных ЭТС с зарубежными следует, что последние содержат примерно вдвое меньше мономера. Известно, что в реакцию гидролиза вступают прежде всего н легче 191 Таблица 6.8 Таблица б.р Технические требования нз ЭТС этс во гост з вг74 — т! ЭТС ЗО ЭГС 02 ТУ 0-02000 — 74 Поквввтвль Жидкость, допусхзегся опалесцеиция «! 000 Не более 1,6 Жидкость от бесцветного до светло-желтого цвета ' Внешний вид Ю40 — 1070 3,5 — 6,0 1180 — 1250 50 — 200 «0,1 30 — 34 0,1 40~2 «0,1 51 — 54 «2,0 Не анализируется 60 — 72 57 — 61 50 — '70 «10 Нет «1,5 !50 — 2!О всего мономеры, они же выделяют при гидролизе наибольшее количество спирта.
Этим можно объяснить затруднения при использовании импортного ЭТС 40, содержащего небольшое количество моно- мера, для получения суспензии без введения органического растворителя, так как гидролиз идет очень вяло. Для интенсификации 192 Соединения, нотарме могут входить в ЭТС (С,Н40).Я (СвНвО)вЯО (СвНвО)в3110 (СзН40) вв51402 (СвНвО)ввЯв04 (С Н О)„Я О (С~НвОЬ43220в (СвНвО~~ЯзОг (С,Н,4„Я,О. (СвН40)2,3(мОш (С Н О)„Я ,О (ОНО)„Я О, (СэНвО)м3!24024 Плотность при 20'С, нгlмв Вязность иинемзтичеснзя при 20 С, мнмв/с Содержание, вгв по массе: НС1 310, Содержание, вй по массе: фрзнпии с температурой иииения до 110 'С этонсильимх групп (С,Н,О) тетрзэтоисисилзнз (эфира ортонремниевой иислсты) этилового спирта Продолжительность гелеобрззовзния, мин 208 342 452 6!О 744 836 964 1092 1220 1348 1476 1604 1732 1860 180 270 336 450 540 588 672 756 840 924 1008 1092 1176 1260 86,6 79,0 74,3 73,9 72,5 70,3 69,99 69,0 68,8 67,5 68,0 - 67,8 67,7 28,8 35,1 37,1 39,3 40,32 41,0 41,5 41,88 42, 12 42,43 42,64 42,83 42,95 43,076 Таблица б.10 Кремневоли, стабилизмронанные ИаОН Размер коллонц имх настин, нм Концентрация неон.
% по массе Концентра- ция ЮО». % по массе Р, кг/и' рн Место нзготаалеиня МХТИ нм. Д. И. Мен- делеева Фирма Мопзап1о 0,28 — 0,65 9,03 — 39,8 1052 †12 9,2 — 9,6 !Π— 15 27,3 1197 9,35 0,42 !О 7 П(р я. И. Шкленннка 193 гидролиза следует добавить 1О % взаимного растворителя — спирта или ацетона.
Кремнезоли (27) (табл. 6.10) получают методом удаления ионов натрия, пропуская разбавленный силикат натрия (жидкое стекло) через катионитовую смолу с последующим нагревом полученных продуктов в щелочной среде и дальнейшим концентрированием, Кремнезоли — коллоидные дисперсии двуокиси кремния в воде, стабилизированные гидроокисями щелочных металлов. Они содержат силанольные группы = — 31 — ОН, которые поликонденсируются с образованием прочных снлоксаиовых связей, например,— : 31 — Π— 31 =; перезаряжаются в воде, подкисленной соляной кислотой.
Кремнезоли, разбавленные водой до 3,6 — 6 ',4 ЯО„в сочетании с водноспиртовьпии этилсиликатными связующими при совмещенном спо. собе приготовления суспензий существенно увеличивают прочность оболочек, что позволяет снизить расход ЭТС 40 и исключить органические взрыво- и пожароопасные жидкости (растворители). Кремнезоли находят применение и для формирования облицовочного слоя оболочек. Недостаток кремнезолей — потеря связующих свойств после замерзания. Ф о с ф а т ы. Однозамещенные соли ортофосфорной кислоты железофосфат 1Ре(Н,РО,),), алюмохромфосфат [А1,Сг(НеРО,)„), же.лезоалюмофосфат 1РеА!,(Н,РОа)„] обладают связующими свойствами (27, 46, 63); хорошо растворимы в воде и нерастворимы в спиртах и ацетоне; при сушке приобретают полимерные структуры типа Ме„О Р,Оа Н,О, а после прокаливания Ме„О Р,О„так как ц' .,' удаляется кристаллизационная вода; прочность оболочек по- -.
'' вышается. Двузамещенные соли ортофосфорной кислоты не обладают связующими свойствами. Известное до 60-х годов алюмофосфатное связующее (АФС), используемое в производстве огнеупоров, не получило применения в литье по выплавляемым моделям, так как образующиеся при прокаливании полиморфиые формы претерпевают превращения с изменением объема аналогично кристаллическому кварцу. АФС стареет с увеличением вязкости и снижением связующих свойств и твердеет только прн 300 — 400 'С.
С введением в него одного из металлов Ре, Сг, Я, Мп, Са, Мд получают соединения типа Ме О А1,0а-Р,О,. Они твердеют при 20 — 30 'С в процессе сушки на воздухе и при прокаливанни. Однозамещениые фосфаты'стабилизируют суспензии с ЭТС свя; зующнм без введения в последние органических разбавителей, Алюмометаллофосфаты используют как самостоятельное связующее для оболочек, так и в сочетании с ЭТС. При этом растворы из ЭТС содержат >10» двуокиси кремния (62). А м ф о т е р н ы е с в я з у ю щ и е — это растворы основных солей (оксисолей) алюминия, хрома, циркония (окснннграты, оксихлорнды) и растворы цирконийорганнческого соединения (тетрахлорэтилцирконаты).
В процессе сушки и прокаливания оболочек цементация зерен происходит вследствие образования окислов хрома, алюминия, циркония на поверхности зерен. Сущность получения оксисолей основана на восстановлении хромового ангидрида этиловым спиртом (или ацетоном) в присутствии соляной кислоты согласно уравнению 2СгО, + ЗС,Н,ОН + 2НС! = 2Сг(ОН),С! + ЗС,Н,О + 2Н,О (6.4) О с н о в н ы е с в я з у ю щ и е. Представители этой группы связующих — азотнокислый качьций и жидкое стекло. Азотнокислый кальций растворим в метиловом спирте (см.
табл. 6.7), после прокаливания оболочки он образует окись кальция — собственно связующее, которое в сочетании с основой из плавленой или спеченной окиси магния или с окисью кальция дает возможность изготовлять высокоогнеупорные оболочки, химически стойкие к сплавам с основными свойствами. Жидкое стекло (ЖС) также относят к основным связующим, так как его водная вытяжка после прокаливания оболочки — щелочная; получают растворением в горячей воде при повышенном давлении раздробленной силикат-глыбы. Последнюю изготовляют наиболее часто сплавлением кремнезема с содой Ь!О, + пХа»СО, = 810, пса»О + лСО,.
(6.5) ЖС может быть натриевым, калиевым или литиевым. Применение ЖС для «упрочняющего» слоя оболочки не отвечает требованиям получения качественных отливок. При прокаливании ЖС плавится при 793 'С, а уазмягчается при более низкой температуре, т. е. наружный слои с этим связующим при прокаливанни оболочки и заливке в иее стали полностью теряет прочность. При охлаждении же до температуры ниже 600 'С прочность таких оболочек во много раз выше прочности их со связующим из ЭТС, а усадка вследствие жидкостного спекания наружного слоя больше, чем слоев со связующими, получаемыми нз ЭТС (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
