水玻璃的检测及硬化机理课件.ppt
主讲教师:王伟春,铸钢造型材料技术课程,浙江机电职业技术学院,水玻璃的检测及硬化机理,一、水玻璃粘结剂的检测,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,铸钢造型材料技术,水玻璃的取样方法按JBT 8835-1999铸造用水玻璃标准的规定执行。,密度 按GBT 4209-1996中的规定执行;氧化钠含量 按GBT 4209-1996中的规定执行;二氧化硅含量 按GBT 4209-1996中的规定执行;,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,铸钢造型材料技术,模数 水玻璃中二氧化硅与氧化钠的摩尔数之比称为水玻璃的模数;水玻璃模数的测定有标准方法和快速法两种。,按GBT 4209-1996的规定分别测定出水玻璃试样的二氧化硅和氧化钠的含量,则模数可按下式计算。,1.标准方法(GBT 4209-1996),职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,铸钢造型材料技术,式中 M水玻璃的模数;(SiO2)SiO2的质量分数,;(Na2O)Na2O的质量分数,;1.032Na2O与SiO2相对分子质量的比值。,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,铸钢造型材料技术,主要仪器与试剂:滴定管、250mL锥形瓶、l00mL 量筒。浓度为0.5molL的NaOH标准溶液、质量分数为5的NaF溶液、质量分数为0.1的酚酞指示剂。混合指示剂:取质量分数为0.1的甲基红乙醇溶液和质量分数为0.1的亚甲基蓝乙醇溶液,按6:4质量比混合。试验步骤如下。,2.快速法(参考方法),职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,铸钢造型材料技术,测换算系数K:用滴定管加入浓度为0.5molL的NaOH标准溶液25mL于锥形瓶中,再加入30mL经加热煮沸并刚冷却的水,加3滴酚酞指示剂,用浓度为0.5molL的盐酸标准溶液滴定至红色消失,则换算系数K可按下式计算。,式中 K换算系数;V滴定消耗的HCl标准溶液体积,mL;25浓度为0.5mol/L的NaOH标准溶液加入量,ml。,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,铸钢造型材料技术,模数的测定:用塑料小勺取水玻璃试样约1g置于锥形瓶中,加水40mL摇匀,使其溶解。加混合指示剂10滴,用浓度为0.5molL的盐酸标准溶液漓定使试液由绿色变成红色。加入40mL质量分数为5的NaF溶液,振荡后,滴加浓度为0.5molL的盐酸溶液至试液呈红色,再过量3mL。再用浓度为0.5molL的NaOH溶液中和过量盐酸,使溶液呈淡绿色。,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,铸钢造型材料技术,式中 M水玻璃的模数;K换算系数;V1首次滴定消耗的HCl标准溶液的体积,mL;V2加NaF后滴定消耗的HCl标准溶液的体积,mL;V3滴定消耗的NaOH标准溶液的体积,mL。,试样的模数可按下式计算。,二、水玻璃的硬化机理,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,铸钢造型材料技术,水玻璃硬化过程包含硬化和强化两个阶段。,1.硬化阶段 水玻璃的粘度具有一个“浓度-模数”相结合的临界值,见表1,超过临界值的水玻璃便开始凝聚胶化,粘度急剧升高而失去流动性并趋向硬化。,表1 水玻璃的浓度与模数临界值的对应关系,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,铸钢造型材料技术,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,铸钢造型材料技术,依靠失水而超越临界值,被称为物理硬化;而依靠升高模数和失水而超越临界值,则被称为化学硬化(例如:吹CO2、加有机酯等)。假如只升高模数而不创造失水条件,则生成含水软胶或沉淀SiO2,不能形成高杨氏模量的固相。,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,铸钢造型材料技术,2.强化阶段 硬化的水玻璃依赖进一步的失水而增加强度,称为强化阶段。在强化阶段,可以采取各种措施来提高水玻璃模数和去除水玻璃中的水分,促使水玻璃硬化。例如,采用加热烘干法、微波烘干法、CO2气体硬化法、硅铁粉自硬砂、硅酸二钙自硬砂、有机酯自硬砂、真空置换硬化法(VRH)等。,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,铸钢造型材料技术,水玻璃的粘结强度与水玻璃的模数、浓度、硬化方法密切相关。不同的硬化工艺,不同的气候条件、为了达到最佳的强度性能,对水玻璃的模数和浓度都有特定的要求。考虑到获得更好的抗吸湿性,生产中,对水玻璃粘结剂的硬化应采取“强脱水,少反应”的原则。,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,铸钢造型材料技术,谢 谢,Thank you,